超导电缆的介电强度测试方法
阅读：185发布：2020-05-14
专利汇可以提供超导电缆的介电强度测试方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且提供一种超导 电缆 的 介电强度 测试方法，该方法可以在不填充制冷剂的条件下评估其中填充制冷剂的状态中的超导电缆的绝缘特性。用气体代替制冷剂填充被测试的超导电缆，以及在室温下进行常规介电强度测试。优选，在常规介电强度测试之前，进行初步介电强度测试。在初步介电强度测试中，提供在预定压 力 下用制冷剂填充的第一参考超导电缆和在预定压力下用气体代替制冷剂填充的第二参考超导电缆。在制冷剂 温度 下，进行第一参考超导电缆的初步介电强度测试，以及在室温下，进行第二参考超导电缆的初步介电强度测试，以发现这些电缆的介电强度性能之间的相关性。此时，基于第二参考超导电缆的介电强度特性决定该测试 电压 。在该 测试电压 下进行常规介电强度测试。，下面是超导电缆的介电强度测试方法专利的具体信息内容。
1.一种超导电缆的介电强度测试方法，其特征在于用气体代替制 冷剂填充被测试的超导电缆，以及在室温下进行常规介电强度测试。
2.如权利要求1所述的超导电缆的介电强度测试方法，其特征在 于在工作时间用液体制冷剂冷却该超导电缆。
3.如权利要求1所述的超导电缆的介电强度测试方法，其特征在 于在工作时间用气体制冷剂冷却该超导电缆。
4.如权利要求1至3的任意一项所述的超导电缆的介电强度测试方 法，其特征在于所述介电强度测试方法包括以下步骤：
提供在预定压力下用制冷剂填充的第一参考超导电缆和在预定压 力下用气体代替制冷剂填充的第二参考超导电缆；
在制冷剂温度下进行第一参考超导电缆的初步介电强度测试，以 及在室温下进行第二参考超导电缆的初步介电强度测试，以发现这些 电缆的介电强度性能之间的相关性；
基于第二参考超导电缆的介电强度特性发现测试电压；
在该测试电压下进行该被测试超导电缆的常规介电强度测试；以 及
如果在常规介电强度测试中该介电强度特性被满足，那么评估即 使用制冷剂填充的被测试超导电缆也满足介电强度特性。
5.如权利要求4所述的超导电缆的介电强度测试方法，其特征在 于该测试电压是考虑第二参考超导电缆的介电强度特性的公差的值。
6.如权利要求4或5所述的超导电缆的介电强度测试方法，其特征 在于该初步介电强度测试是局部放电测试，以及
基于该局部放电测试的结果确定测试电压。
7.如权利要求6所述的超导电缆的介电强度测试方法，其特征在 于在初步介电强度测试中还进行介电损耗正切(tanδ)测量测试。
8.如权利要求4或5所述的超导电缆的介电强度测试方法，其特征 在于该初步介电强度测试是介电损耗正切(tanδ)测量测试，以及
当发现该介质损耗正切时，基于该测量条件确定测试电压。
9.如权利要求1至6的任意一项所述的超导电缆的介电强度测试方 法，其特征在于在常规介电强度测试中进行局部放电测试。
10.如权利要求1至8的任意一项所述的超导电缆的介电强度测试 方法，其特征在于在常规介电强度测试中还进行介电损耗正切(tanδ) 测量测试。
11.如权利要求1至10的任意一项所述的超导电缆的介电强度测 试方法，其特征在于该常规介电强度测试是用于该被测试超导电缆的 全长的装运测试。
技术领域
本发明涉及一种超导电缆的介电强度测试方法。具体涉及一种在 不填充制冷剂的条件下，能评估超导电缆的介电强度特性的测试方法。
背景技术
对于OF电缆、POF电缆、CV电缆等等的普通导电电缆，进行使用 局部试样的抽样测试和应用于产品全长的构架(frame)测试作为检查 每个电缆的绝缘性能的方法。
前者用于检查如果电压被长时间连续施加到电缆，看是否产生问 题，或检查该电缆是否具有阻止局部试样上的雷涌的预定绝缘性能。
相反，后者用于检查该电缆在全长时是否具有用于系统功率-频率 过电压的充分性能，在装运测试时不损坏电缆。
换句话说，可以说对抽样测试进行检查，以保证电缆制造条件不 涉及任何问题，以及对构架测试进行检查，以保证在电缆的全长下可 靠地进行制造条件。
另一方面，超导电缆的研究朝着实际利用的方向进行。例如，提 出了具有分批的多个电缆芯线的多芯分批型的多相超导电缆(例如， 专利文献1)。图1是三芯分批型的三相超导电缆的剖面图。超导电缆 100具有扭曲并储藏在隔热管120中的三个电缆芯线110。
隔热管120被实现为由内管121和外管122构成的套管，以及在两个 管之间具有热绝缘材料(未示出)，并具有抽成真空的间隙。每个电 缆芯线110从中心到外部包括线圈架10、导体层20、绝缘层30、屏蔽层 40以及保护层50。通过围绕线圈架10螺旋地缠绕多个超导线层形成导 体层20，以及通过缠绕半合成绝缘纸形成绝缘层30。通过螺旋地缠绕 超导线形成屏蔽层40，如围绕绝缘层30的导体层20。诸如液态氮的制 冷剂被填充到线圈架10中并在线圈架10中流通，以及用制冷剂注入内 管121和线心110以及绝缘层之间形成的空间；该状态是电缆的使用阶 段。
前者用于检查如果电压被长时间连续施加到电缆，看是否产生问 题，或检查该电缆是否具有阻止局部试样上的雷涌的预定绝缘性能。
相反，后者用于检查该电缆在全长时是否具有用于系统功率-频率 过电压的充分性能，在装运测试时不损坏电缆。
换句话说，可以说对抽样测试进行检查，以保证电缆制造条件不 涉及任何问题，以及对构架测试进行检查，以保证在电缆的全长下可 靠地进行制造条件。
另一方面，超导电缆的研究朝着实际利用的方向进行。例如，提 出了具有分批的多个电缆芯线的多芯分批型的多相超导电缆(例如， 专利文献1)。图1是三芯分批型的三相超导电缆的剖面图。超导电缆 100具有扭曲并储藏在隔热管120中的三个电缆芯线110。
隔热管120被实现为由内管121和外管122构成的套管，以及在两个 管之间具有热绝缘材料(未示出)，并具有抽成真空的间隙。每个电 缆芯线110从中心到外部包括线圈架10、导体层20、绝缘层30、屏蔽层 40以及保护层50。通过围绕线圈架10螺旋地缠绕多个超导线层形成导 体层20，以及通过缠绕半合成绝缘纸形成绝缘层30。通过螺旋地缠绕 超导线形成屏蔽层40，如围绕绝缘层30的导体层20。诸如液态氮的制 冷剂被填充到线圈架10中并在线圈架10中流通，以及用制冷剂注入内 管121和线心110以及绝缘层之间形成的空间；该状态是电缆的使用阶 段。
发明内容
本发明解决的问题
但是，由于在工厂装运时没有用制冷剂填充超导电缆，因此没有 建立用制冷剂填充的超导电缆适当地测试绝缘特性的方法。
例如，对于POF电缆，用高粘性绝缘油浸渍形成电缆芯线的绝缘 层的绝缘纸，以及该电缆被保护，以便绝缘油难以流出到外部，然后 在工厂进行构架测试。此时，绝缘层包含空气。但是，装运后，电缆 芯线被拉入钢管中，以及低粘度油被填充到该钢管中，并施加高压， 由此绝缘层中存在的空气溶入绝缘油，该绝缘油用于将电缆放置在其 中电缆具有必需绝缘性能的状态中。因此，在工厂装运时，POF电缆具 有用绝缘油浸渍的绝缘层，以及电缆的构架测试可以在接近电缆的使 用状态的状态下进行。
另一方面，该超导电缆在工厂装运时没有用制冷剂填充，并在布 置的磁场中经受终止处理，然后制冷剂被填充到该超导电缆中，并在 其中流通，用于将电缆放入正常使用状态。因此，在使用时绝缘特性 大量地不同的工厂装运时，不能进行重要的构架测试。如果假定进行 从超导电缆的两个端子填充并流通液体制冷剂的资本投资和利用装运 之前进入冷却状态的超导电缆进行构架测试，则用于冷却的资本投资 和成本大量地增加超导电缆的成本。如果该超导电缆在其中它围绕滚 筒缠绕的状态中冷却，机械应力在比布置在磁场中更严格的弯曲状态 下作用，以及还有可能发生电缆损坏的可能性。
因此本发明的主要目的是提供一种超导电缆的介电强度测试方 法，在不填充制冷剂的条件下，可以评估其中填充制冷剂的状态中的 超导电缆的绝缘特性。
解决该问题的方法
本发明在不将制冷剂填充到将被测试的超导电缆的条件下，通过 模拟室温下的超导电缆的介电强度特性，实现该目的。
本发明的超导电缆的介电强度测试方法的特征在于用气体代替制 冷剂填充测试的超导电缆，以及在室温下进行常规介电强度测试。
在该测试方法中，可以仅仅进行常规介电强度测试，以及可以预 先进行初步介电强度测试。为了仅仅进行常规介电强度测试，用气体 代替制冷剂填充测试的超导电缆，并在室温下进行常规介电强度测试。 此时，局部放电测试、介电损耗正切(tanδ)测量测试等等可以被命 名为常规介电强度测试的代表例子。作为测试条件，例如，具有室温 下的介电强度特性的电压值可以被选为测试电压，该电压值基于填充 制冷剂时在测试的超导电缆中发现的介电强度特性估计。该估计电压 值可以使用设计值或可以通过计算来发现。如果在测试电压下，在室 温下的介电强度测试中没有问题，那么估计如果制冷剂被填充，电缆 满足预定的介电强度特性。
为了进行初步介电强度测试，首先提供在预定压力下用制冷剂填 充的第一参考超导电缆和在预定压力下用气体代替制冷剂填充的第二 参考超导电缆。接着，在制冷剂温度下进行第一参考超导电缆的初步 介电强度测试，以及在室温下进行第二参考超导电缆的初步介电强度 测试，以发现电缆的介电强度性能之间的相关性。另一方面，在常规 介电强度测试中，在预定压力下，用气体填充测试的超导电缆，以及 在测试电压下，在室温中进行常规介电强度测试。基于第二参考超导 电缆的介电强度特性发现那时的测试电压。此外，该测试电压是考虑 发现的介电强度特性值的公差的值。如果在常规介电强度测试中满足 介电强度特性，那么估计即使用制冷剂填充测试的超导电缆，也满足 介电强度特性。
用于初步介电强度测试的参考超导电缆是通常制造的超导电缆； 用制冷剂填充的参考超导电缆是第一参考超导电缆，以及用气体填充 的参考超导电缆是第二参考超导电缆。制冷剂可以是气体制冷剂或液 体制冷剂，以及通常局部(spot)试样可以用于该参考超导电缆。液态 氮、液态氦、液态氢、液态氧、液态氟、液态氩、液态空气、液态氖 等可以被命名为填充到第一参考超导电缆中的液体制冷剂的具体例 子。氮气、氦气、氢气、氧气、氟气、氖气、氩气、空气等等可以被 命名为制冷剂的具体例子。氮气或空气，例如，可以被用作填充到第 二参考超导电缆中的气体。
介电击穿测试可以用于初步介电强度测试。在介电击穿测试中， 发现击穿电压。此外，例如，可以使用局部放电测试和介电损耗正切 (tanδ)测量测试。在局部放电测试中，发现局部放电的产生电压。 在介电损耗正切(tangent)测量测试中，发现tanδ增加(放电开始)时 的电压。介电击穿测试、局部放电测试或介电损耗正切测量测试的任 何一种可以被用作初步介电强度测试或介电击穿测试、局部放电测试， 以及介电损耗正切测量测试可以被组合用作初步介电强度测试。
在初步介电强度测试中，在制冷剂温度下，测试第一参考超导电 缆的介电强度特性，以及在室温下，测试第二参考超导电缆的介电强 度特性。这里，制冷剂温度指冷却温度适合于操作超导电缆时的制冷 剂温度。当然，可以在除制冷剂温度或常温以外的任意温度下测试介 电强度特性，以更详细地掌握第一和第二参考超导电缆的介电强度性 能之间的关系和增加用来确定之后描述的测试电压的基准数据段数 目。制冷剂或气体填充压力基本上是电缆的实际使用制冷剂压力。实 际使用的制冷剂压力通常是高于大气压(100kPa)的压力；具体地它 是两个大气压(300kPa)或以上的压力。当然，优选，也在一起进行 在其他压力的测量。在初步介电强度测试中，基于第二参考超导电缆 的介电强度特性，确定测试电压。例如，如果进行介电击穿测试作为 初步介电强度测试，那么第一和第二参考超导电缆之间的击穿电压比 率被发现。由用液态制冷剂填充的电缆的常规介电强度测试的电压(预 定)乘以该比率所得的值可以被选为测试电压，或考虑到公差 (tolerance)比该值更低的电压值可以被选为测试电压。如果进行局部 放电测试作为初步介电强度测试，那么第一和第二参考超导电缆之间 的局部放电发生电压比被发现。由用液态制冷剂填充的电缆的常规介 电强度测试的电压(预定)乘以该比率所得的值可以被选为测试电压， 或考虑到公差比该值更低的电压值可以被选为测试电压。此外，如果 进行介电损耗正切测量作为初步介电强度测试，那么在第二参考超导 电缆上进行介电损耗正切测量时的电压值，或考虑到公差比该电压值 更低的电压值可以被选为测试电压。
通常，因为制冷剂或气体温度较低和制冷剂或气压较高，所以有 提供优异的介电强度特性的倾向。因此，可以通过采用比实际使用的 制冷剂温度更高的温度下的介电强度特性值或比实际使用的制冷剂压 力更低的压力下的介电强度特性值来考虑上述公差，作为测试电压。
另一方面，该常规介电强度测试应用于测试的超导电缆。该测试 的超导电缆是具有与参考超导电缆相同结构的超导电缆，且是其介电 强度特性将被检查的电缆。典型地，装运时超导电缆的全长被选为测 试的超导电缆。由此，可以测试电缆的全长上的介电强度特性，以及 可以进行常规介电强度测试作为构架测试。
常规介电强度测试也可以使用例如，介电击穿测试、局部放电测 试或介电损耗正切测量测试。由于初步介电强度测试是在常规介电强 度测试中确定测试电压的测试，因此在该常规介电强度测试中可以采 用与初步介电强度测试相同的测试方法，或可以采用不同的测试方法。
这些意味着下面的主要测试方法组合是可能的：
(1)进行介电击穿测试作为初步介电强度测试，以确定测试电压， 以及在该测试电压下进行介电击穿测试作为常规介电强度测试，以检 查没有发生介电击穿。
(2)进行局部放电测试作为初步介电强度测试，以确定测试电压， 以及在该测试电压下进行局部放电测试作为常规介电强度测试，以检 查局部放电没有发生。
(3)进行介电损耗正切测量测试作为初步介电强度测试，以计算 测试电压，以及在该测试电压下进行介电损耗正切测量测试作为常规 介电强度测试，以检查tanδ是正常的。
(4)进行介电损耗正切测量测试和局部放电测试作为初步介电强 度测试，以确定测试电压，以及在该测试电压下进行介电损耗正切测 量测试作为常规介电强度测试，以检查tanδ是正常的。
(5)进行介电损耗正切测量测试和局部放电测试作为初步介电强 度测试，以确定测试电压，以及在该测试电压下进行局部放电测试和 介电损耗正切测量测试作为常规介电强度测试，以检查局部放电没有 发生和tanδ是正常的。
对于局部放电测量测试，因为电缆变得更长，当远离端子时，局 部放电的灵敏度恶化，因此如果电缆是长的，那么优选选择介电损耗 正切测量。局部放电测试和介电损耗正切测量在一起使用，以便基于 局部放电来估计大的缺陷如外来物质是有效的，以及基于tanδ估计整 个使用材料或制造条件中的不适当是有效的。
本发明的优点
在本发明的超导电缆的介电强度测试方法中，用气体代替气体制 冷剂或液体制冷剂填充测试的超导电缆，以及在室温下进行常规介电 强度测试，以便可以在不填充制冷剂到测试超导电缆中的条件下，进 行介电强度测试。
作为初步介电强度测试，由第一和第二参考超导电缆获得的介电 强度性能用来发现其中填充制冷剂和其中填充气体的参考超导电缆的 介电强度性能之间的相关性。该测试的超导电缆用气体填充代替制冷 剂来填充，以及在室温下进行介电强度测试，以及由该测试结果可以 模拟用制冷剂填充电缆时的介电强度特性。因此，可以在不填充制冷 剂到电缆中的条件下，在室温下进行常规介电强度测试，以及可以估 计用制冷剂填充电缆时的介电强度特性。此外，可以在不损坏所测试 的超导电缆的条件下，进行介电强度测试。
附图说明
图1是本发明的测试方法所使用的超导电缆的剖面图。
图2示出了自从开始冷却用氮气填充的超导电缆的时间和tanδ之 间的关系曲线。
参考数字的描述
100 超导电缆
110 芯线
10 线圈架
20 导体层
30 绝缘层
40 屏蔽层
50 保护层
120 隔热管
121 起皱内管
122 起皱外管
123 护面外护套
但是，由于在工厂装运时没有用制冷剂填充超导电缆，因此没有 建立用制冷剂填充的超导电缆适当地测试绝缘特性的方法。
例如，对于POF电缆，用高粘性绝缘油浸渍形成电缆芯线的绝缘 层的绝缘纸，以及该电缆被保护，以便绝缘油难以流出到外部，然后 在工厂进行构架测试。此时，绝缘层包含空气。但是，装运后，电缆 芯线被拉入钢管中，以及低粘度油被填充到该钢管中，并施加高压， 由此绝缘层中存在的空气溶入绝缘油，该绝缘油用于将电缆放置在其 中电缆具有必需绝缘性能的状态中。因此，在工厂装运时，POF电缆具 有用绝缘油浸渍的绝缘层，以及电缆的构架测试可以在接近电缆的使 用状态的状态下进行。
另一方面，该超导电缆在工厂装运时没有用制冷剂填充，并在布 置的磁场中经受终止处理，然后制冷剂被填充到该超导电缆中，并在 其中流通，用于将电缆放入正常使用状态。因此，在使用时绝缘特性 大量地不同的工厂装运时，不能进行重要的构架测试。如果假定进行 从超导电缆的两个端子填充并流通液体制冷剂的资本投资和利用装运 之前进入冷却状态的超导电缆进行构架测试，则用于冷却的资本投资 和成本大量地增加超导电缆的成本。如果该超导电缆在其中它围绕滚 筒缠绕的状态中冷却，机械应力在比布置在磁场中更严格的弯曲状态 下作用，以及还有可能发生电缆损坏的可能性。
因此本发明的主要目的是提供一种超导电缆的介电强度测试方 法，在不填充制冷剂的条件下，可以评估其中填充制冷剂的状态中的 超导电缆的绝缘特性。
解决该问题的方法
本发明在不将制冷剂填充到将被测试的超导电缆的条件下，通过 模拟室温下的超导电缆的介电强度特性，实现该目的。
本发明的超导电缆的介电强度测试方法的特征在于用气体代替制 冷剂填充测试的超导电缆，以及在室温下进行常规介电强度测试。
在该测试方法中，可以仅仅进行常规介电强度测试，以及可以预 先进行初步介电强度测试。为了仅仅进行常规介电强度测试，用气体 代替制冷剂填充测试的超导电缆，并在室温下进行常规介电强度测试。 此时，局部放电测试、介电损耗正切(tanδ)测量测试等等可以被命 名为常规介电强度测试的代表例子。作为测试条件，例如，具有室温 下的介电强度特性的电压值可以被选为测试电压，该电压值基于填充 制冷剂时在测试的超导电缆中发现的介电强度特性估计。该估计电压 值可以使用设计值或可以通过计算来发现。如果在测试电压下，在室 温下的介电强度测试中没有问题，那么估计如果制冷剂被填充，电缆 满足预定的介电强度特性。
为了进行初步介电强度测试，首先提供在预定压力下用制冷剂填 充的第一参考超导电缆和在预定压力下用气体代替制冷剂填充的第二 参考超导电缆。接着，在制冷剂温度下进行第一参考超导电缆的初步 介电强度测试，以及在室温下进行第二参考超导电缆的初步介电强度 测试，以发现电缆的介电强度性能之间的相关性。另一方面，在常规 介电强度测试中，在预定压力下，用气体填充测试的超导电缆，以及 在测试电压下，在室温中进行常规介电强度测试。基于第二参考超导 电缆的介电强度特性发现那时的测试电压。此外，该测试电压是考虑 发现的介电强度特性值的公差的值。如果在常规介电强度测试中满足 介电强度特性，那么估计即使用制冷剂填充测试的超导电缆，也满足 介电强度特性。
用于初步介电强度测试的参考超导电缆是通常制造的超导电缆； 用制冷剂填充的参考超导电缆是第一参考超导电缆，以及用气体填充 的参考超导电缆是第二参考超导电缆。制冷剂可以是气体制冷剂或液 体制冷剂，以及通常局部(spot)试样可以用于该参考超导电缆。液态 氮、液态氦、液态氢、液态氧、液态氟、液态氩、液态空气、液态氖 等可以被命名为填充到第一参考超导电缆中的液体制冷剂的具体例 子。氮气、氦气、氢气、氧气、氟气、氖气、氩气、空气等等可以被 命名为制冷剂的具体例子。氮气或空气，例如，可以被用作填充到第 二参考超导电缆中的气体。
介电击穿测试可以用于初步介电强度测试。在介电击穿测试中， 发现击穿电压。此外，例如，可以使用局部放电测试和介电损耗正切 (tanδ)测量测试。在局部放电测试中，发现局部放电的产生电压。 在介电损耗正切(tangent)测量测试中，发现tanδ增加(放电开始)时 的电压。介电击穿测试、局部放电测试或介电损耗正切测量测试的任 何一种可以被用作初步介电强度测试或介电击穿测试、局部放电测试， 以及介电损耗正切测量测试可以被组合用作初步介电强度测试。
在初步介电强度测试中，在制冷剂温度下，测试第一参考超导电 缆的介电强度特性，以及在室温下，测试第二参考超导电缆的介电强 度特性。这里，制冷剂温度指冷却温度适合于操作超导电缆时的制冷 剂温度。当然，可以在除制冷剂温度或常温以外的任意温度下测试介 电强度特性，以更详细地掌握第一和第二参考超导电缆的介电强度性 能之间的关系和增加用来确定之后描述的测试电压的基准数据段数 目。制冷剂或气体填充压力基本上是电缆的实际使用制冷剂压力。实 际使用的制冷剂压力通常是高于大气压(100kPa)的压力；具体地它 是两个大气压(300kPa)或以上的压力。当然，优选，也在一起进行 在其他压力的测量。在初步介电强度测试中，基于第二参考超导电缆 的介电强度特性，确定测试电压。例如，如果进行介电击穿测试作为 初步介电强度测试，那么第一和第二参考超导电缆之间的击穿电压比 率被发现。由用液态制冷剂填充的电缆的常规介电强度测试的电压(预 定)乘以该比率所得的值可以被选为测试电压，或考虑到公差 (tolerance)比该值更低的电压值可以被选为测试电压。如果进行局部 放电测试作为初步介电强度测试，那么第一和第二参考超导电缆之间 的局部放电发生电压比被发现。由用液态制冷剂填充的电缆的常规介 电强度测试的电压(预定)乘以该比率所得的值可以被选为测试电压， 或考虑到公差比该值更低的电压值可以被选为测试电压。此外，如果 进行介电损耗正切测量作为初步介电强度测试，那么在第二参考超导 电缆上进行介电损耗正切测量时的电压值，或考虑到公差比该电压值 更低的电压值可以被选为测试电压。
通常，因为制冷剂或气体温度较低和制冷剂或气压较高，所以有 提供优异的介电强度特性的倾向。因此，可以通过采用比实际使用的 制冷剂温度更高的温度下的介电强度特性值或比实际使用的制冷剂压 力更低的压力下的介电强度特性值来考虑上述公差，作为测试电压。
另一方面，该常规介电强度测试应用于测试的超导电缆。该测试 的超导电缆是具有与参考超导电缆相同结构的超导电缆，且是其介电 强度特性将被检查的电缆。典型地，装运时超导电缆的全长被选为测 试的超导电缆。由此，可以测试电缆的全长上的介电强度特性，以及 可以进行常规介电强度测试作为构架测试。
常规介电强度测试也可以使用例如，介电击穿测试、局部放电测 试或介电损耗正切测量测试。由于初步介电强度测试是在常规介电强 度测试中确定测试电压的测试，因此在该常规介电强度测试中可以采 用与初步介电强度测试相同的测试方法，或可以采用不同的测试方法。
这些意味着下面的主要测试方法组合是可能的：
(1)进行介电击穿测试作为初步介电强度测试，以确定测试电压， 以及在该测试电压下进行介电击穿测试作为常规介电强度测试，以检 查没有发生介电击穿。
(2)进行局部放电测试作为初步介电强度测试，以确定测试电压， 以及在该测试电压下进行局部放电测试作为常规介电强度测试，以检 查局部放电没有发生。
(3)进行介电损耗正切测量测试作为初步介电强度测试，以计算 测试电压，以及在该测试电压下进行介电损耗正切测量测试作为常规 介电强度测试，以检查tanδ是正常的。
(4)进行介电损耗正切测量测试和局部放电测试作为初步介电强 度测试，以确定测试电压，以及在该测试电压下进行介电损耗正切测 量测试作为常规介电强度测试，以检查tanδ是正常的。
(5)进行介电损耗正切测量测试和局部放电测试作为初步介电强 度测试，以确定测试电压，以及在该测试电压下进行局部放电测试和 介电损耗正切测量测试作为常规介电强度测试，以检查局部放电没有 发生和tanδ是正常的。
对于局部放电测量测试，因为电缆变得更长，当远离端子时，局 部放电的灵敏度恶化，因此如果电缆是长的，那么优选选择介电损耗 正切测量。局部放电测试和介电损耗正切测量在一起使用，以便基于 局部放电来估计大的缺陷如外来物质是有效的，以及基于tanδ估计整 个使用材料或制造条件中的不适当是有效的。
本发明的优点
在本发明的超导电缆的介电强度测试方法中，用气体代替气体制 冷剂或液体制冷剂填充测试的超导电缆，以及在室温下进行常规介电 强度测试，以便可以在不填充制冷剂到测试超导电缆中的条件下，进 行介电强度测试。
作为初步介电强度测试，由第一和第二参考超导电缆获得的介电 强度性能用来发现其中填充制冷剂和其中填充气体的参考超导电缆的 介电强度性能之间的相关性。该测试的超导电缆用气体填充代替制冷 剂来填充，以及在室温下进行介电强度测试，以及由该测试结果可以 模拟用制冷剂填充电缆时的介电强度特性。因此，可以在不填充制冷 剂到电缆中的条件下，在室温下进行常规介电强度测试，以及可以估 计用制冷剂填充电缆时的介电强度特性。此外，可以在不损坏所测试 的超导电缆的条件下，进行介电强度测试。
附图说明
图1是本发明的测试方法所使用的超导电缆的剖面图。
图2示出了自从开始冷却用氮气填充的超导电缆的时间和tanδ之 间的关系曲线。
参考数字的描述
100 超导电缆
110 芯线
10 线圈架
20 导体层
30 绝缘层
40 屏蔽层
50 保护层
120 隔热管
121 起皱内管
122 起皱外管
123 护面外护套
具体实施方式
下面将论述本发明的实施例。
三芯超导电缆被制造，作为根据本发明的测试方法的超导电缆的 例子。图1是超导电缆的剖面图。
电缆100由三个扭曲的芯线110和容纳该芯线的隔热管120组成。每 个电缆芯线110从中心到外部具有线圈架10、导体层20、绝缘层30、屏 蔽层40以及保护层50。导体层20和屏蔽层40每个使用超导线。
使用金属导管的具有扭曲金属线的固体物质或中空物质可以用于 线圈架(former)10。具有多个扭曲铜股线的物质可以被命名为固体线 圈架的例子。作为采用扭曲线结构的线圈架，可以同时完成AC损耗的 减小和抑制过电流的温度上升。另一方面，如果使用中空线圈架，那 么该内部可以被用作制冷剂流动通道。
使用用银护套覆盖的多个氧化高温超导丝的带线优选用于导体层 20。这里，使用Bi2223-族带线。在线圈架周围缠绕多层带线，以形成 导体层20。导体层的层20的超导线扭矩(twist pitch)不同。此外，对 于每个层或每两个或更多层改变缠绕方向，由此流入该层的电流可以 是均匀的。
在导体层20的外周边上形成绝缘层30。绝缘层30可以通过，例如， 围绕导体20的外周边缠绕由层叠牛皮纸提供的半合成纸和聚丙烯等等 的树脂膜(由Sumitomo Electric Industries制造的PPLP，LTD：注册商标) 来形成。
如果该电缆是AC超导电缆，那么它在绝缘层30外面设有屏蔽层 40，用于屏蔽磁力。屏蔽层40通过缠绕超导线来形成，类似于围绕绝 缘层30的外面缠绕导体层20。与导体层20几乎相同数量的相反方向中 的电流被感应到屏蔽层40中，由此可以消除在电缆外面发生磁场。
此外，在屏蔽层40上形成保护层50。保护层50机械地保护内部结 构不受屏蔽层40影响，并通过围绕屏蔽层40缠绕牛皮纸或织物带来形 成。
隔热管120是套管(double tube)结构，具有起皱内管121和起皱外 管122。通常，在起皱内管121和起皱外管122之间形成空间并抽成真空。 超绝缘材料被放入该真空空间中，用于反射辐射热。在起皱外管上形 成由聚氯乙烯等等制成的防护罩外护套123。
制冷剂被填充到隔热管120中，以将导体层20和屏蔽层40冷却至低 于临界温度的温度。液体制冷剂或气体制冷剂被用作制冷剂。
例如，液态氮、液态氦、液态氖、液态氢等等可以被命名为液体 制冷剂。为了使用液体制冷剂作为超导电缆的制冷剂，液体制冷剂、 导体层20和屏蔽层40达到热平衡，迅速地阻止当大电流被允许流入超 导电缆时发生的电缆元件的热量产生。由此，导体层20和屏蔽层40稳 定地保持在适合于操作超导电缆的温度。
例如，氦气、氢气等等可以被命名为气体制冷剂。使用气体制冷 剂，可以提供以下优点：(1)不存在使用液体制冷剂中涉及的气化问 题。(2)可以减小当制冷剂流通时产生的压损。(3)与液体制冷剂 的温度变化宽度(例如，氮气的熔点和沸点分别是63K和77K，以及在 温度上升至临界温度之前该液体制冷剂被气化)相比较，气体制冷剂 的温度变化宽度(例如，氢气的沸点约为20K以及Bi2223的临界温度约 为105K，且因此温度变化宽度具有约85K的公差)较大。这意味着气体 制冷剂不需要严格的温度控制。
(例1)
<初步介电强度测试>
使用用上述结构正常地制造的超导电缆的局部试样进行初步介电 强度测试。这里，进行局部放电测试作为初步介电强度测试。用液态 氮(约77K)填充的每个局部试样是第一参考超导电缆，用室温下的氮 气填充的每个局部试样是第二参考超导电缆。此外，用150K氮气填充 的第一参考超导电缆被设为控制例子。在该温度下和在表1中列出的压 力条件下进行该参考超导电缆的局部放电测试，以发现由局部放电产 生的电压。局部放电测试的测试方法和IEC 60885-2 Ed.1.0：1987(b) 中规定的方法一致。在表1中还列出了该测试结果。该表中没有单位的 每个数值表示局部放电发生电场值(kV/mm)。
[表1] 绝对压力 温度 室温 150K 77K 100kPa 3.2 5.5 12 200kPa 4.8 8.9 24 300kPa 5.8 10.8 - 550kPa 10.8 - -
由表中列出的结果，可以认为绝缘层中包含的水容量在液态氮温 度(约77K)时凝固，以及示出了最高的绝缘特性，因此可以表明水容 量不降低绝缘性能。
在液态氮浸渍(77K)和氮气填充(150K)之间进行比较，可以 看到因为填充目标的介电常数较小，气体部分的电场变高，因此在比 液态氮浸渍更早填充的氮气中发生局部放电，以及绝缘强度也较低。
此外，在室温下，存在于绝缘层中的水容量和较早发生的局部放 电并且绝缘强度也进一步降低。
<确定测试电压>
可以认为该超导电缆在300kPa或以上的制冷剂压力下工作。然后， 考虑公差，5∶1，在77K时，在200kPa下没有局部放电发生的应力 (24kV/mm)和室温下的应力(4.8kV/mm)之间的比率被应用于常规 介电强度测试。
<常规介电强度测试>
在常规介电强度测试中，每个被测试超导电缆的全长被测试。被 测试的超导电缆具有与参考超导电缆相同的结构，且是在200kPa下填 充氮气的电缆。在室温下对被测试超导电缆进行局部放电测试。此时， 通过应用上述比率，局部放电测试的电压是用液态氮填充的超导电缆 的构架测试电压的五分之一，以及对该电缆的全长进行构架测试。局 部放电测试的测试方法也和IEC 60885-2 Ed.1.0：1987(b)中规定的方 法一致。如果在常规介电强度测试中不发生局部放电，那么被测试的 超导电缆被认为具有用于装运的正常介电强度特性。当该超导电缆的 绝缘层是由PPLP代表的半合成纸时，如上所述的测试方法是特别有效 的。由于牛皮纸在空气中包含水份，除非它用绝缘油浸渍，否则绝缘 强度极其低。相反，为了使用PPLP，聚丙烯的树脂层存在以及绝缘层 中牛皮纸的占据百分率减小，以致由牛皮纸中包含的水量的影响引起 的介电强度特性变化可以被抑制。因此，因为可以使坏间隙部分的条 件(围绕绝缘层缠绕的PPLP的绕圈之间的间隙扰乱)显然不同，所以 局部放电发生电平差发生。
(修改例1)
上述的例子中，当应用于常规介电强度测试的电压被确定时，参 考填充到第一参考超导电缆中的液态氮的局部放电发生电场值。但是， 在初步介电强度测试中，液态氮可以用冷却至适合于操作超导电缆的 温度的氢气替换，以及对于确定应用于常规介电强度测试的电压，可 以参考氢气中的局部放电发生电场值。在此情况下，考虑公差，在适 合于操作氢气的超导电缆的温度下，在200kPa时没有局部放电发生的 应力与在室温下，在200kPa时的应力之间的比率被应用于常规介电强 度测试，与上述例子一样。根据该测量值，基于上述比率，确定用于 常规介电强度测试的局部放电测试的电压，以及进行电缆的全长的构 架测试。如果在常规介电强度测试中不发生局部放电，那么被测试的 超导电缆被认为具有用于装运的正常介电强度特性。
(修改例2)
在上述例子中，初步介电强度测试和常规介电强度测试每个是局 部放电测试。但是，初步和常规介电强度测试每个可以被介电损耗正 切测量测试代替，或可以组合使用局部放电测试和介电损耗正切测量 测试。或者，初步介电强度测试可以组合使用局部放电测试和介电损 耗正切测量测试，以及可以仅仅对于常规介电强度测试进行介电损耗 正切测量测试。例如，可以对于初步和常规介电强度测试采用介电损 耗正切测量测试，以及测试的超导电缆的tanδ可以与参考超导电缆的 tanδ相比较，以检查被测试的超导电缆的tanδ是正常的。或者，可以为 初步介电强度测试采用介电损耗正切测量测试和局部放电测试，测试 电压可以根据局部放电测试结果来确定，以及在所确定的测试电压下， 可以进行介电损耗正切测量测试和局部放电测试作为常规介电强度测 试，以检查tanδ是正常的和不发生局部放电。
(例2)
接下来，将论述进行介电损耗正切测量测试作为初步介电强度测 试和常规介电强度测试的情况。
此外，在该例子中，与例1中的初步介电强度测试一样，预先测量 用液态氮填充的第一参考超导电缆的介电损耗正切和用氮气填充的第 二参考超导电缆的介电损耗正切。基于JIS高压测试方法，进行介电损 耗正切测量测试。
图2示是出了自从开始冷却用氮气填充的超导电缆的时间和tanδ 之间的关系曲线。由该曲线明显看出，如果冷却开始之后的时间是0， 即，如果在室温下填充氮气，那么展示出高的tanδ。另一方面，随着 冷却时间经过，tanδ降低，以及在给定的时间终止之后，在液态氮温 度下，几乎变为恒定值。
接下来，为测试的超导电缆进行常规介电强度测试。也进行介电 损耗正切测量测试作为介电强度测试。此时的测试电压是初步介电强 度测试中第二参考超导电缆上的测量电压。
如果由于对被测试超导电缆进行常规介电强度测试，tanδ是正常 的，即，如果tanδ的值几乎是2.0％，那么可以估计如果用液态氮填充 该电缆，该测试的超导电缆具有预定的介电强度特性。
(修改例子)
在如上所述的例2中，对于初步介电强度测试，使用用液态氮填充 的第一参考超导电缆，但是可以使用氢气代替液态氮。在此情况下， 在例2中的元件当中，填充到第一参考超导电缆中的制冷剂用冷却至适 合于操作超导电缆的温度的氢气代替，其他元件和测量方法和例2中的 那些元件和测量方法一致。如果由于对该测试超导电缆进行常规介电 强度测试，tanδ是正常的，那么可以估计，如果用氮气填充该电缆， 该测试的超导电缆具有预定的介电强度特性。
尽管已参考具体实施例详细描述本发明，但是在不脱离本发明的 精神和范围的条件下，对所属领域的技术人员来说，进行各种改变和 修改是显而易见的。
工业实用性
本发明的超导电缆的介质强度测试方法可以优选用于特别是装运 超导电缆时的构架测试。此时，超导电缆可以是多芯超导电缆或单芯 超导电缆或可以是AC或DC。
专利文献1：JP-A-2003-9330(图5)
本申请基于2004年6月28日申请的日本专利申请(No. 2004-190222)和2005年1月7日申请的日本专利申请(No.2005-003192)， 在此将其引入供参考。
三芯超导电缆被制造，作为根据本发明的测试方法的超导电缆的 例子。图1是超导电缆的剖面图。
电缆100由三个扭曲的芯线110和容纳该芯线的隔热管120组成。每 个电缆芯线110从中心到外部具有线圈架10、导体层20、绝缘层30、屏 蔽层40以及保护层50。导体层20和屏蔽层40每个使用超导线。
使用金属导管的具有扭曲金属线的固体物质或中空物质可以用于 线圈架(former)10。具有多个扭曲铜股线的物质可以被命名为固体线 圈架的例子。作为采用扭曲线结构的线圈架，可以同时完成AC损耗的 减小和抑制过电流的温度上升。另一方面，如果使用中空线圈架，那 么该内部可以被用作制冷剂流动通道。
使用用银护套覆盖的多个氧化高温超导丝的带线优选用于导体层 20。这里，使用Bi2223-族带线。在线圈架周围缠绕多层带线，以形成 导体层20。导体层的层20的超导线扭矩(twist pitch)不同。此外，对 于每个层或每两个或更多层改变缠绕方向，由此流入该层的电流可以 是均匀的。
在导体层20的外周边上形成绝缘层30。绝缘层30可以通过，例如， 围绕导体20的外周边缠绕由层叠牛皮纸提供的半合成纸和聚丙烯等等 的树脂膜(由Sumitomo Electric Industries制造的PPLP，LTD：注册商标) 来形成。
如果该电缆是AC超导电缆，那么它在绝缘层30外面设有屏蔽层 40，用于屏蔽磁力。屏蔽层40通过缠绕超导线来形成，类似于围绕绝 缘层30的外面缠绕导体层20。与导体层20几乎相同数量的相反方向中 的电流被感应到屏蔽层40中，由此可以消除在电缆外面发生磁场。
此外，在屏蔽层40上形成保护层50。保护层50机械地保护内部结 构不受屏蔽层40影响，并通过围绕屏蔽层40缠绕牛皮纸或织物带来形 成。
隔热管120是套管(double tube)结构，具有起皱内管121和起皱外 管122。通常，在起皱内管121和起皱外管122之间形成空间并抽成真空。 超绝缘材料被放入该真空空间中，用于反射辐射热。在起皱外管上形 成由聚氯乙烯等等制成的防护罩外护套123。
制冷剂被填充到隔热管120中，以将导体层20和屏蔽层40冷却至低 于临界温度的温度。液体制冷剂或气体制冷剂被用作制冷剂。
例如，液态氮、液态氦、液态氖、液态氢等等可以被命名为液体 制冷剂。为了使用液体制冷剂作为超导电缆的制冷剂，液体制冷剂、 导体层20和屏蔽层40达到热平衡，迅速地阻止当大电流被允许流入超 导电缆时发生的电缆元件的热量产生。由此，导体层20和屏蔽层40稳 定地保持在适合于操作超导电缆的温度。
例如，氦气、氢气等等可以被命名为气体制冷剂。使用气体制冷 剂，可以提供以下优点：(1)不存在使用液体制冷剂中涉及的气化问 题。(2)可以减小当制冷剂流通时产生的压损。(3)与液体制冷剂 的温度变化宽度(例如，氮气的熔点和沸点分别是63K和77K，以及在 温度上升至临界温度之前该液体制冷剂被气化)相比较，气体制冷剂 的温度变化宽度(例如，氢气的沸点约为20K以及Bi2223的临界温度约 为105K，且因此温度变化宽度具有约85K的公差)较大。这意味着气体 制冷剂不需要严格的温度控制。
(例1)
<初步介电强度测试>
使用用上述结构正常地制造的超导电缆的局部试样进行初步介电 强度测试。这里，进行局部放电测试作为初步介电强度测试。用液态 氮(约77K)填充的每个局部试样是第一参考超导电缆，用室温下的氮 气填充的每个局部试样是第二参考超导电缆。此外，用150K氮气填充 的第一参考超导电缆被设为控制例子。在该温度下和在表1中列出的压 力条件下进行该参考超导电缆的局部放电测试，以发现由局部放电产 生的电压。局部放电测试的测试方法和IEC 60885-2 Ed.1.0：1987(b) 中规定的方法一致。在表1中还列出了该测试结果。该表中没有单位的 每个数值表示局部放电发生电场值(kV/mm)。
[表1] 绝对压力 温度 室温 150K 77K 100kPa 3.2 5.5 12 200kPa 4.8 8.9 24 300kPa 5.8 10.8 - 550kPa 10.8 - -
由表中列出的结果，可以认为绝缘层中包含的水容量在液态氮温 度(约77K)时凝固，以及示出了最高的绝缘特性，因此可以表明水容 量不降低绝缘性能。
在液态氮浸渍(77K)和氮气填充(150K)之间进行比较，可以 看到因为填充目标的介电常数较小，气体部分的电场变高，因此在比 液态氮浸渍更早填充的氮气中发生局部放电，以及绝缘强度也较低。
此外，在室温下，存在于绝缘层中的水容量和较早发生的局部放 电并且绝缘强度也进一步降低。
<确定测试电压>
可以认为该超导电缆在300kPa或以上的制冷剂压力下工作。然后， 考虑公差，5∶1，在77K时，在200kPa下没有局部放电发生的应力 (24kV/mm)和室温下的应力(4.8kV/mm)之间的比率被应用于常规 介电强度测试。
<常规介电强度测试>
在常规介电强度测试中，每个被测试超导电缆的全长被测试。被 测试的超导电缆具有与参考超导电缆相同的结构，且是在200kPa下填 充氮气的电缆。在室温下对被测试超导电缆进行局部放电测试。此时， 通过应用上述比率，局部放电测试的电压是用液态氮填充的超导电缆 的构架测试电压的五分之一，以及对该电缆的全长进行构架测试。局 部放电测试的测试方法也和IEC 60885-2 Ed.1.0：1987(b)中规定的方 法一致。如果在常规介电强度测试中不发生局部放电，那么被测试的 超导电缆被认为具有用于装运的正常介电强度特性。当该超导电缆的 绝缘层是由PPLP代表的半合成纸时，如上所述的测试方法是特别有效 的。由于牛皮纸在空气中包含水份，除非它用绝缘油浸渍，否则绝缘 强度极其低。相反，为了使用PPLP，聚丙烯的树脂层存在以及绝缘层 中牛皮纸的占据百分率减小，以致由牛皮纸中包含的水量的影响引起 的介电强度特性变化可以被抑制。因此，因为可以使坏间隙部分的条 件(围绕绝缘层缠绕的PPLP的绕圈之间的间隙扰乱)显然不同，所以 局部放电发生电平差发生。
(修改例1)
上述的例子中，当应用于常规介电强度测试的电压被确定时，参 考填充到第一参考超导电缆中的液态氮的局部放电发生电场值。但是， 在初步介电强度测试中，液态氮可以用冷却至适合于操作超导电缆的 温度的氢气替换，以及对于确定应用于常规介电强度测试的电压，可 以参考氢气中的局部放电发生电场值。在此情况下，考虑公差，在适 合于操作氢气的超导电缆的温度下，在200kPa时没有局部放电发生的 应力与在室温下，在200kPa时的应力之间的比率被应用于常规介电强 度测试，与上述例子一样。根据该测量值，基于上述比率，确定用于 常规介电强度测试的局部放电测试的电压，以及进行电缆的全长的构 架测试。如果在常规介电强度测试中不发生局部放电，那么被测试的 超导电缆被认为具有用于装运的正常介电强度特性。
(修改例2)
在上述例子中，初步介电强度测试和常规介电强度测试每个是局 部放电测试。但是，初步和常规介电强度测试每个可以被介电损耗正 切测量测试代替，或可以组合使用局部放电测试和介电损耗正切测量 测试。或者，初步介电强度测试可以组合使用局部放电测试和介电损 耗正切测量测试，以及可以仅仅对于常规介电强度测试进行介电损耗 正切测量测试。例如，可以对于初步和常规介电强度测试采用介电损 耗正切测量测试，以及测试的超导电缆的tanδ可以与参考超导电缆的 tanδ相比较，以检查被测试的超导电缆的tanδ是正常的。或者，可以为 初步介电强度测试采用介电损耗正切测量测试和局部放电测试，测试 电压可以根据局部放电测试结果来确定，以及在所确定的测试电压下， 可以进行介电损耗正切测量测试和局部放电测试作为常规介电强度测 试，以检查tanδ是正常的和不发生局部放电。
(例2)
接下来，将论述进行介电损耗正切测量测试作为初步介电强度测 试和常规介电强度测试的情况。
此外，在该例子中，与例1中的初步介电强度测试一样，预先测量 用液态氮填充的第一参考超导电缆的介电损耗正切和用氮气填充的第 二参考超导电缆的介电损耗正切。基于JIS高压测试方法，进行介电损 耗正切测量测试。
图2示是出了自从开始冷却用氮气填充的超导电缆的时间和tanδ 之间的关系曲线。由该曲线明显看出，如果冷却开始之后的时间是0， 即，如果在室温下填充氮气，那么展示出高的tanδ。另一方面，随着 冷却时间经过，tanδ降低，以及在给定的时间终止之后，在液态氮温 度下，几乎变为恒定值。
接下来，为测试的超导电缆进行常规介电强度测试。也进行介电 损耗正切测量测试作为介电强度测试。此时的测试电压是初步介电强 度测试中第二参考超导电缆上的测量电压。
如果由于对被测试超导电缆进行常规介电强度测试，tanδ是正常 的，即，如果tanδ的值几乎是2.0％，那么可以估计如果用液态氮填充 该电缆，该测试的超导电缆具有预定的介电强度特性。
(修改例子)
在如上所述的例2中，对于初步介电强度测试，使用用液态氮填充 的第一参考超导电缆，但是可以使用氢气代替液态氮。在此情况下， 在例2中的元件当中，填充到第一参考超导电缆中的制冷剂用冷却至适 合于操作超导电缆的温度的氢气代替，其他元件和测量方法和例2中的 那些元件和测量方法一致。如果由于对该测试超导电缆进行常规介电 强度测试，tanδ是正常的，那么可以估计，如果用氮气填充该电缆， 该测试的超导电缆具有预定的介电强度特性。
尽管已参考具体实施例详细描述本发明，但是在不脱离本发明的 精神和范围的条件下，对所属领域的技术人员来说，进行各种改变和 修改是显而易见的。
工业实用性
本发明的超导电缆的介质强度测试方法可以优选用于特别是装运 超导电缆时的构架测试。此时，超导电缆可以是多芯超导电缆或单芯 超导电缆或可以是AC或DC。
专利文献1：JP-A-2003-9330(图5)
本申请基于2004年6月28日申请的日本专利申请(No. 2004-190222)和2005年1月7日申请的日本专利申请(No.2005-003192)， 在此将其引入供参考。
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