三相同轴高温超导电缆系统载流量和温度监测装置制造方法及图纸

一种三相同轴高温超导电缆系统载流量和温度监测装置，包括主回路电源、保护断路器、主回路电流互感器、三相同轴超导电缆系统、回路运行控制系统、测量信号线和控制信号线；所述三相同轴超导电缆系统包括三相同轴高温超导电缆、超导电缆冷却终端、屏蔽层电流互感器、骨架电流互感器、多通道测温主机；所述多通道测温主机，用于将接收到的温度信号解算获得电缆沿线各相温度Ta、Tb、Tc、冷却介质流入通道平均温度Tin和流出通道平均温度Tout。本实用新型专利技术可应用于电力电网中的高温超导电缆的温度测量和监控保护中，适用于管道绝缘型和管道非绝缘型的三相同轴电缆温度监测，具有较高的稳定性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
三相同轴高温超导电缆系统载流量和温度监测装置
：本技术属于超导电缆领域，具体涉及一种三相同轴高温超导电缆系统载流量和温度监测装置及方法。
技术介绍
：城市电网负荷快速增长，新增或扩容现有送电线路面临着电缆隧道空间饱和、电缆载流能力不足与新增变配电设施征地成本过高等难题，导致部分城市负荷中心配电容量面临无法满足实际发展需求的困境。超导电缆应用在城市负荷中心的地下电缆系统或在特定环境下实现大容量输电方面具有很大的技术优势。高温超导电缆取代现有的常规电缆，可以成倍提升地下电网输电容量，从而解决负荷增长和地下空间受限之间的矛盾，打破城市电力传输瓶颈。三相同轴超导电缆因各相结构差异，三相导体之间电磁耦合不均匀，往往会出现相间不平衡问题。当线路发生短路电流冲击或者不对称故障时，由于超导体失超产生电阻和发生热积累，三相同轴电缆中各相电流呈现转移分布现象，令屏蔽层感应电流、电缆电压以及等效参数等均会发生改变。比如短路作用下，三相同轴电缆结构会呈现出一定的不足，内侧相导体和外侧相导体由于距离冷却介质较近，传热距离短，可以获得良好的冷却，即使通过故障电流，热量也会很快传递到冷却介质中去。但是中间相导体由于距离两侧冷却介质都较远，一旦该相发生单相短路故障，产生的热量只能通过其余两相传递散热，需要更长的时间同时还会使其余两相产生一定温升。当低温冷却环境和冷却介质也发生故障或改变时，由于不能及时移除累积热，持续上升的温度将导致超导电缆失去稳定性，严重时甚至会造成电缆损坏。目前，还没有很好的方法对三相同轴超导电缆结构的中间相导体温度以及故障情况下的屏蔽分流情况进行监测。
技术实现思路
：针对现有技术的不足与改进需求，本技术的目的是提供一种三相同轴高温超导电缆系统载流量和温度监测装置，并基于该装置提供一套超导电缆运行的保护方法，本技术保证整套装置能够对三相同轴高温超导电缆正常运行和故障运行状况下的电缆系统内的温度和电流分布情况进行全面监测，并依据监测数据合理判定电缆系统回路保护动作策略。本技术的目的是采用下述技术方案实现的：一种三相同轴高温超导电缆系统载流量和温度监测装置，包括主回路电源1、保护断路器2、主回路电流互感器3、三相同轴超导电缆系统4、回路运行控制系统5；其特征在于：所述主回路电源1通过保护断路器2与三相同轴高温超导电缆系统相连形成输电回路；所述主回路电流互感器设置在保护断路器2和三相同轴高温超导电缆系统之间，并将所测主回路三相电流信号上传至回路运行控制系统5；三相同轴高温超导电缆系统将屏蔽层、电缆骨架的分流值，以及电缆温度分布值上传至所述回路运行控制系统5。进一步优选地，所述三相同轴高温超导电缆系统包括三相同轴高温超导电缆40、超导电缆冷却终端41、屏蔽层电流互感器42、骨架电流互感器43、多通道测温主机44；其中，屏蔽层电流互感器42用于监测三相同轴高温超导电缆40中的屏蔽层分流Ish，骨架电流互感器43用于监测分布三相同轴高温超导电缆40中的电缆空心骨架分流Isk；所述多通道测温主机44，用于采集分析三相同轴高温超导电缆40全长范围内各个测量点的温度信号。每隔设定距离，在所述三相同轴高温超导电缆40的屏蔽层402外表面、空心骨架408内表面以及每层绕包半导电层405内安装有超低温温度传感器410，分别用于监测液氮回流通道温度、液氮去流通道温度、各超导层温度。所述超低温温度传感器410的类型为铂电阻传感器或测温光纤。在所述三相同轴高温超导电缆40的屏蔽层402外表面、空心骨架408内表面所安装的超低温温度传感器410选用铂电阻传感器，其外部包裹柔性超高分子聚乙烯保护管，采用PT100四线制测量方式；每层绕包半导电层405内安装的超低温温度传感器410采用涂敷了聚酰亚胺的裸光纤，并在周围缝隙填充有丙烯酸酯类胶粘剂进行固定和保护。所述多通道测温主机44将接收到的温度信号解算获得电缆沿线各相温度Ta、Tb、Tc、冷却介质流入通道平均温度Tin和流出通道平均温度Tout，获得电缆全长以及层间的温度分布情况；所述主回路电流互感器3用于测量三相同轴高温超导电缆各相超导层的电流分配情况和三相电流不平衡度△un。本技术相对于现有技术具有以下有益的技术效果：本技术提供的三相同轴高温超导电缆系统载流量和温度监测装置及方法是基于电流和温度复合开展三相同轴电缆运行监测。通过预先在超导电缆制作时将超低温传感器安装到超导电缆之中，能够创新地开展中间相超导体温度监测以及开展超导电缆系统全线分布式温度监测；通过多组电流互感器开展三相主回路电流以及屏蔽层和骨架的故障分流监测，形成完整的电缆系统运行监测系统。该系统可以实时、准确地掌握高温超导电缆沿线温度分布，从而实现根据超导电缆载流量和运行温度控制电缆的输送电流或控制超导电缆回路保护装置。本技术提供的高温超导电缆温度测量系统可应用于电力电网中的高温超导电缆的温度测量和监控保护中，适用于管道绝缘型和管道非绝缘型的三相同轴电缆温度监测，具有较高的稳定性和可靠性。附图说明：图1为本技术的一个实施例中一种三相同轴高温超导电缆载流量和温度监测装置主回路单线示意图。图2为本技术的一个实施例中三相同轴高温超导电缆系统的结构示意图。图3为本技术的一个实施例中三相同轴高温超导电缆的结构示意图。图4为本技术的一个实施例中PT100铂热电阻传感器在超导电缆运行温度区间内的电阻值变化曲线。图5为本技术的一个实施例中超导电缆样缆失超试验中监测得到的电缆载流量与电缆温度的对应关系。具体实施方式：下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚完整地描述。特别声明，以下的描述本质上只是起到了宏观解释和实例说明的作用，绝不对本技术及其应用或使用进行任何限制。除非另外特别说明，否则，在实施例中阐述的部件和步骤的相对布置以及数字表达式和数值并不限制本技术保护的范围。图1为本技术的一个实施例中一种三相同轴高温超导电缆载流量和温度监测装置主回路单线示意图。在本实施例中，三相同轴高温超导电缆载流量和温度监测装置包括主回路电源1、保护断路器2、主回路电流互感器3、三相同轴高温超导电缆系统4、回路运行控制系统5、测量信号线6、控制信号线7，由回路运行控制系统5实现整个运行回路的参数测量和保护功能。可以理解的是，在本技术的实施例中，试验系统主回路为完整的三相回路。电流互感器测得的三相电流分别为Ia、Ib、Ic。图2为本技术的一个实施例中三相同轴高温超导电缆系统4的结构示意图。在本实施例中，所述三相同轴高温超导电缆系统4包括三相同轴高温超导电缆40、超导电缆冷却终端41、屏蔽层电流互感器42、骨架电流互感器43、多通道测温主机44。可以理解的是，屏蔽层电流互感器42用于监测三相同轴高温超导电缆40中的屏蔽层分流Ish，骨架电流互感器43用于监测分布三相同轴高温本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三相同轴高温超导电缆系统载流量和温度监测装置，包括主回路电源(1)、保护断路器(2)、主回路电流互感器(3)、三相同轴高温超导电缆系统(4)、回路运行控制系统(5)；其特征在于：/n所述主回路电源(1)通过保护断路器(2)与三相同轴高温超导电缆系统相连形成输电回路；/n所述主回路电流互感器设置在保护断路器(2)和三相同轴高温超导电缆系统之间，并将所测主回路三相电流信号上传至回路运行控制系统(5)；/n三相同轴高温超导电缆系统将屏蔽层、电缆骨架的分流值，以及电缆温度分布值上传至所述回路运行控制系统(5)。/n

【技术特征摘要】
1.一种三相同轴高温超导电缆系统载流量和温度监测装置，包括主回路电源(1)、保护断路器(2)、主回路电流互感器(3)、三相同轴高温超导电缆系统(4)、回路运行控制系统(5)；其特征在于：
所述主回路电源(1)通过保护断路器(2)与三相同轴高温超导电缆系统相连形成输电回路；
所述主回路电流互感器设置在保护断路器(2)和三相同轴高温超导电缆系统之间，并将所测主回路三相电流信号上传至回路运行控制系统(5)；
三相同轴高温超导电缆系统将屏蔽层、电缆骨架的分流值，以及电缆温度分布值上传至所述回路运行控制系统(5)。


2.根据权利要求1所述的三相同轴高温超导电缆系统载流量和温度监测装置，其特征在于：
所述三相同轴高温超导电缆系统包括三相同轴高温超导电缆(40)、超导电缆冷却终端(41)、屏蔽层电流互感器(42)、骨架电流互感器(43)、多通道测温主机(44)；
其中，屏蔽层电流互感器(42)用于监测三相同轴高温超导电缆(40)中的屏蔽层分流Ish，骨架电流互感器(43)用于监测分布三相同轴高温超导电缆(40)中的电缆空心骨架分流Isk；所述多通道测温主机(44)用于采集分析三相同轴高温超导电缆(40)全长范围内各个测量点的温度信号。


3.根据权利要求2所述的三相同轴高温超导电缆系统载流量和温度监测装置，其特征在于：
每隔设定距离，在所述三相同轴高温超导电缆(40)的屏蔽层(402)外表面、空心骨架(408...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘佳鑫，韦德福，刘一涛，李胜川，韩洪刚，李冠华，崔巨勇，王帅，宋云东，郭铁，于宇，屈宏磊，王雅楠，
申请(专利权)人：国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，国家电网有限公司，
类型：新型
国别省市：辽宁;21