專利名稱：用于檢測超導帶材的絕緣層的絕緣性能的檢測設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及超導電工技術領域，具體地，本發(fā)明涉及一種用于檢測超導帶材的絕緣層的絕緣性能的檢測設備。
背景技術：
近些年隨著超導電力技術的迅猛發(fā)展，高溫超導限流器、超導儲能系統(tǒng)、高溫超導電纜、高溫超導變壓器和高溫超導電機等超導電力裝置已經(jīng)成為發(fā)展的重點。這些超導電力裝置樣機已經(jīng)分別研制成功，并已全面進入了并網(wǎng)示范運行階段。在國際上，部分產(chǎn)品已經(jīng)實現(xiàn)商品化，預計不久的未來，超導電力裝置就會進入產(chǎn)業(yè)化發(fā)展階段。
除了高溫超導電纜以外，大部分的超導電力裝置的核心部件都是高溫超導磁體。 高溫超導磁體的絕緣結構復雜，需要考慮線圈匝間絕緣、餅間絕緣以及相間絕緣等。目前， 國際上還沒有開發(fā)專門的低溫絕緣材料，基本上都是從常規(guī)絕緣薄膜中篩選適合于低溫應用的絕緣薄膜材料。一般國際上通常采用沿超導帶軸向繞包聚酰亞胺薄膜帶，或者采用涂附絕緣漆等方法來改進超導帶材的絕緣結構，以滿足高溫超導磁體的絕緣強度要求。
在現(xiàn)有技術中，低溫下絕緣性能的測試普遍針對絕緣試片，如專利文獻CN 101387672B公開了一種高溫超導電纜絕緣電氣特性測試裝置，其包括設有蓋板的低溫壓力絕熱容器，蓋板中心設有一個孔，用來穿過絕緣套管；蓋板上裝有真空接頭及用來加液氮的連接管、加壓力的連接管，所述低溫壓力絕熱容器內設有測試電極，絕緣套管內設有一導電桿，該導電桿的上端用于連接高壓，下端連接測試電極高壓端。
在上述專利文獻所披露的絕緣電氣特性測試裝置中，測試裝置僅針對絕緣材料試片，樣品尺寸不能超過低溫壓力絕熱容器的內壁尺寸。因而，無法滿足長距離超導帶材絕緣性能的連續(xù)測量。隨著超導電力裝置的大型化以及產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展，高溫超導帶材絕緣性能的連續(xù)檢測將是亟待解決的技術難題。發(fā)明內容
鑒于現(xiàn)有技術的缺陷，本發(fā)明的目的在于開發(fā)一種用于檢測超導帶材的絕緣層的絕緣性能的檢測設備，其能夠在液氮環(huán)境下
對超導帶材的絕緣層的絕緣性能進行連續(xù)測量。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于檢測超導帶材的絕緣層的絕緣性能的檢測設備，其中所述超導帶材包括超導帶本體和包覆在該超導帶本體周圍的絕緣層，所述檢測設備包括電源；高電壓變壓器，所述高電壓變壓器的輸入端與所述電源的輸出端電連接，所述高電壓變壓器用于獲得比所述電源的輸出電壓更高的電壓；水阻，所述水阻的輸入端與所述高電壓變壓器的輸出端電連接，且所述水阻具有預定電阻值以限制沖擊電流；電極組件，所述電極組件的輸入端與所述水阻的輸出端電連接，所述電極組件用于向待檢測的超導帶材施加預定檢測電壓；高電壓分壓器，所述高電壓分壓器的輸入端分別與所述水阻的輸出端和所述電極組件的輸入端電連接；數(shù)據(jù)采集卡，所述數(shù)據(jù)采集卡的輸入端與所述高電壓分壓器的輸出端連接，用于采集所述高電壓分壓器的輸出電壓；接地系統(tǒng)，所述接地系統(tǒng)與所述超導帶本體連接，以便使超導帶本體具備接地電位，并且所述接地系統(tǒng)與所述高電壓分壓器和所述數(shù)據(jù)采集卡連接，以便向所述高電壓分壓器和所述數(shù)據(jù)采集卡提供接地電位；控制器，所述控制器與所述數(shù)據(jù)采集卡的輸出端連接，用于接收所述數(shù)據(jù)采集卡的輸出數(shù)據(jù)，而且所述控制器還與所述電源連接，用于控制所述電源的輸出電壓；以及計算機，所述計算機與所述控制器連接，用于輸入操作人員的控制指令和顯示超導帶材絕緣性能的檢測數(shù)據(jù)。本發(fā)明的用于檢測超導帶材的絕緣層的絕緣性能的檢測設備的特征在于， 所述檢測設備還包括液氮容器，在所述液氮容器的內部容納有液氮；放帶盤，所述放帶盤固定于所述液氮容器的上方，待檢測的超導帶材卷繞在該放帶盤上；第一電機，所述第一電機與所述放帶盤連接，用于驅動所述放帶盤旋轉；第一定滑輪，所述第一定滑輪固定于所述液氮容器內部并浸沒在液氮內，從所述放帶盤出來的超導帶材卷繞經(jīng)過所述第一定滑輪， 并向所述電極組件輸送，其中所述電極組件也固定于所述液氮容器內部并浸沒在液氮內； 第二定滑輪，所述第二定滑輪固定于所述液氮容器內部并浸沒在液氮內，從所述電極組件出來的超導帶材卷繞經(jīng)過所述第二定滑輪；收帶盤，所述收帶盤固定于所述液氮容器的上方，從所述第二定滑輪出來的超導帶材卷繞到所述收帶盤上；以及第二電機，所述第二電機與所述收帶盤連接，用于驅動收帶盤旋轉，其中，所述控制器還與所述第一電機和所述第二電機連接，用于控制所述第一電機和所述第二電機以預定速度旋轉，使得超導帶材在所述液氮容器內的液氮中、以恒定速度通過所述電極組件，從而對超導帶材的絕緣層的絕緣性能進行連續(xù)地檢測。
根據(jù)本發(fā)明的上述技術方案，可以在液氮環(huán)境下對超導帶材的絕緣層的絕緣性能進行連續(xù)測量，因而可以極大地提高超導帶材絕緣性能的檢測效率和速度。
優(yōu)選的是，所述電極組件由第三定滑輪和第四定滑輪構成，所述第三定滑輪和第四定滑輪通過支架固定于所述液氮容器的內部，所述第三定滑輪的外周具有凹槽形狀，以形成一個凹槽空間，該凹槽空間能夠與被檢測的超導帶材相配合，所述第四定滑輪的外周呈圓柱形狀，并且，在超導帶材的檢測過程中，所述第四定滑輪與所述第三定滑輪相接合， 從而被檢測的超導帶材與所述第四定滑輪的外周與所述第三定滑輪的外周相接觸并穿過上述凹槽空間。
根據(jù)本發(fā)明的上述技術方案，可以對包覆在超導帶本體外周上的整個絕緣層同時進行連續(xù)性的絕緣性能檢測，因而可以提高檢測精度。
優(yōu)選的是，所述電極組件由第一電極和第二電極構成，所述第一電極和第二電極通過支架固定于所述液氮容器的內部，所述第一電極具有凹槽形狀，以形成一個凹槽空間， 所述第二電極呈平板形狀，并且，在超導帶材的檢測過程中，所述第一電極與所述第二電極相接合，從而被檢測的超導帶材穿過上述凹槽空間，其中所述超導帶材與所述第一電極和第二電極隔開預定距離，且在上述凹槽空間中居中布置。
根據(jù)本發(fā)明的上述技術方案，可以對包覆在超導帶本體外周上的整個絕緣層同時進行連續(xù)性的絕緣性能檢測，因而可以提高檢測精度。進而，用于檢測的第一電極和第二電極與被檢測的超導帶材之間不存在直接接觸，因而可以實現(xiàn)無接觸式測量超導帶材的絕緣性能，這樣可以減少和防止測量過程對于超導帶材的損壞。
優(yōu)選的是，所述電極組件包括第一電極和第二電極，所述第一電極和第二電極通過支架固定于所述液氮容器的內部，與所述第二電極相對地設置一個第一對置定滑輪，與所述第一電極相對地設置一個第二對置定滑輪，所述第一對置定滑輪和第二對置定滑輪通過所述支架固定于所述液氮容器的內部，從所述第一定滑輪出來的超導帶材被引導通過所述第一對置定滑輪并通過所述第二對置定滑輪而向所述第二定滑輪輸送，所述第一電極具有凹槽形狀，以形成一個凹槽空間，并且，在超導帶材的檢測過程中，卷繞在所述第二對置定滑輪的外周上的超導帶材與所述第一電極隔開預定距離，且穿過上述凹槽空間，所述第二電極呈平板形狀，在超導帶材的檢測過程中，卷繞在所述第一對置定滑輪的外周上的超導帶材與所述第二電極隔開預定距離。
根據(jù)本發(fā)明的上述技術方案，可以對包覆在超導帶本體外周上的整個絕緣層進行連續(xù)性的絕緣性能檢測，因而可以提高檢測精度。進而，用于卷繞被檢測超導帶材的第一對置定滑輪和第二對置定滑輪具有限定被檢測超導帶材位置的作用，因而可以更精確的對絕緣性能進行檢測。進而，用于檢測的第一電極和第二電極與被檢測的超導帶材之間不存在直接接觸，因而可以減少和防止測量過程對于超導帶材的損壞。
優(yōu)選的是，所述放帶盤和所述收帶盤每個均由內部盤和固定于該內部盤的外周上的外環(huán)部分構成，其中該內部盤由絕緣材料構成，而所述外環(huán)部分則由金屬材料構成，超導帶材纏繞在所述外環(huán)部分上，并且所述放帶盤和所述收帶盤中的一個盤的外環(huán)部分與所述超導帶材的超導帶本體電連接，并且與所述接地系統(tǒng)電連接，以便使所述超導帶本體具備接地電位。
根據(jù)本發(fā)明的上述技術方案，所述放帶盤和所述收帶盤的內部盤由絕緣材料構成，因而在檢測過程中，如果超導帶材的絕緣層被高電壓擊穿，絕緣材料的內部盤可以防止沖擊電流破壞與所述放帶盤和所述收帶盤相連的第一電機和第二電機。
優(yōu)選的是，沿著超導帶材的輸送路徑、在所述第二定滑輪與所述收帶盤之間設置一個絕緣材料繞包裝置，該絕緣材料繞包裝置固定于所述液氮容器的上方，且與所述控制器連接，在超導帶材的檢測過程中，當所述控制器基于所述數(shù)據(jù)采集卡輸出的數(shù)據(jù)而檢測到超導帶材的絕緣層的絕緣性能出現(xiàn)異常時，所述控制器立即控制所述電源以使所述電源的輸出電壓降低為零，并且控制所述第一電機和所述第二電機的旋轉，以使得超導帶材的絕緣性能異常部位被輸送至所述絕緣材料繞包裝置，然后所述控制器控制所述絕緣材料繞包裝置，以對所述超導帶材的絕緣性能異常部位重新包繞絕緣材料。
根據(jù)本發(fā)明的上述技術方案，可以在檢測到超導帶材的絕緣性能異常部位之后， 及時、準確地對該超導帶材的絕緣性能異常部位進行重新包繞，使其具備期望的絕緣性能。
優(yōu)選的是，在對所述超導帶材的絕緣性能異常部位重新包繞絕緣材料之后，所述控制器控制所述第一電機和所述第二電機以使其反向旋轉，從而將重新包繞絕緣材料的超導帶材部位輸送回到所述電極組件，然后再控制所述第一電機和所述第二電機以使其重新正向旋轉，來再次檢測重新包繞絕緣材料的超導帶材部位的絕緣性能是否正常。
根據(jù)本發(fā)明的上述技術方案，可以及時對重新包繞絕緣材料的超導帶材部位進行重新檢測，因而能提高檢測效率。
從下面參考附圖所描述的優(yōu)選實施例中很容易理解本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點。


圖1是超導帶材的橫截面視圖2是根據(jù)本發(fā)明的用于檢測超導帶材的絕緣層的絕緣性能的檢測設備的第一實施例的總體示意圖3是沿著圖2中的A-A線剖開的電極組件和超導帶材的剖視圖4是根據(jù)本發(fā)明的用于檢測超導帶材的絕緣層的絕緣性能的檢測設備的第二實施例的總體示意圖5是沿著圖4中的B-B線剖開的電極組件和超導帶材的剖視圖6是根據(jù)本發(fā)明的用于檢測超導帶材的絕緣層的絕緣性能的檢測設備的第三實施例的總體示意圖7是沿著圖6中的C-C線剖開的電極組件和超導帶材的剖視圖8是沿著圖6中的D-D線剖開的電極組件和超導帶材的剖視圖。
具體實施方式
以下參考附圖來詳細描述本發(fā)明的優(yōu)選技術方案。
圖1是超導帶材的橫截面視圖。如本領域公知的那樣，超導帶材3通常呈扁平長條形狀，且包括超導帶本體32和包覆在該超導帶本體32周圍的絕緣層31，其中超導帶本體 32可以由本領域已知的各種合適的超導材料制成，而絕緣層31包裹在超導帶本體32周圍以便提供電絕緣，絕緣層31可以由各種合適絕緣材料構成，例如可以由聚酰亞胺構成。本發(fā)明提供了檢測超導帶材絕緣性能的檢測設備。下面將描述本發(fā)明的檢測設備的幾個實施例。
第一實施例
圖2是根據(jù)本發(fā)明的用于檢測超導帶材的絕緣層的絕緣性能的檢測設備的第一實施例的總體示意圖。圖3是沿著圖2中的A-A線剖開的電極組件和超導帶材的剖視圖。
如圖2-3所示，本發(fā)明的用于檢測超導帶材的絕緣層的絕緣性能的檢測設備，包括電源18，該電源用于提供檢測用的電壓；高電壓變壓器17，所述高電壓變壓器17的輸入端與所述電源18的輸出端電連接，所述高電壓變壓器17可以變換電源18的輸出電壓， 以用于獲得比所述電源18的輸出電壓更高的電壓；水阻16，所述水阻16的輸入端與所述高電壓變壓器17的輸出端電連接，且所述水阻16具有預定電阻值以限制沖擊電流，水阻16 可以通過將蒸餾水裝入有機玻璃管內而形成，其一般具有較大的電阻值，因而可以限制電路中的較大的沖擊電流；電極組件，所述電極組件在圖1的實施例中包括第三定滑輪1和第四定滑輪2，所述電極組件的輸入端與所述水阻16的輸出端電連接，所述電極組件用于向待檢測的超導帶材3施加預定檢測電壓；高電壓分壓器14，所述高電壓分壓器14的輸入端分別與所述水阻16的輸出端和所述電極組件的輸入端電連接，在圖1的實施例中，高電壓分壓器14的輸入端分別與所述水阻16的輸出端和第三定滑輪1和第四定滑輪2電連接； 數(shù)據(jù)采集卡13，所述數(shù)據(jù)采集卡13的輸入端與所述高電壓分壓器14的輸出端連接，用于采集所述高電壓分壓器14的輸出電壓；接地系統(tǒng)15，所述接地系統(tǒng)15連接到大地以提供零電位，且所述接地系統(tǒng)15與所述超導帶本體32連接，以便使超導帶本體32具備接地電位， 并且所述接地系統(tǒng)15與所述高電壓分壓器14和所述數(shù)據(jù)采集卡13連接，以便向所述高電壓分壓器14和所述數(shù)據(jù)采集卡13提供接地電位；控制器20，所述控制器20與所述數(shù)據(jù)采集卡13的輸出端連接，用于接收所述數(shù)據(jù)采集卡的輸出數(shù)據(jù)，而且所述控制器20還與所述電源18連接，用于控制所述電源18的輸出電壓；以及計算機21，所述計算機21與所述控制器20連接，所述計算機21用于輸入操作人員的控制指令和顯示超導帶材絕緣性能的各種實時檢測數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的用于檢測超導帶材的絕緣層的絕緣性能的檢測設備還包括液氮容器 7，在所述液氮容器7的內部容納有液氮；放帶盤57，所述放帶盤57固定于所述液氮容器7 的上方，待檢測的超導帶材3卷繞在該放帶盤57上；第一電機12，所述第一電機12與所述放帶盤57連接，用于驅動所述放帶盤57旋轉；第一定滑輪6，所述第一定滑輪6固定于所述液氮容器內部并浸沒在液氮內，從所述放帶盤57出來的超導帶材沿著豎直方向向下卷繞經(jīng)過所述第一定滑輪6，并向作為所述電極組件的第三定滑輪1和第四定滑輪2輸送，其中所述第三定滑輪1和第四定滑輪2通過支架4固定于所述液氮容器7的內部并浸沒在液氮內；第二定滑輪5，所述第二定滑輪5固定于所述液氮容器內部并浸沒在液氮內，從所述第三定滑輪1和第四定滑輪2出來的超導帶材卷繞經(jīng)過所述第二定滑輪5 ；收帶盤58，所述收帶盤58固定于所述液氮容器7的上方，從所述第二定滑輪5出來的超導帶材卷繞到所述收帶盤58上；以及第二電機19，所述第二電機19與所述收帶盤58連接，用于驅動收帶盤58 旋轉。所述控制器20還與所述第一電機12和所述第二電機19連接，用于控制所述第一電機12和所述第二電機19以預定速度旋轉，使得超導帶材3在所述液氮容器7內的液氮中、 以恒定速度通過所述第三定滑輪1和第四定滑輪2，從而對超導帶材3的絕緣層31的絕緣性能進行連續(xù)地檢測。
如圖3所示，所述第三定滑輪1的外周具有凹槽形狀，以形成一個凹槽空間，該凹槽空間能夠與被檢測的超導帶材3在形狀上相配合。所述第四定滑輪2的外周呈圓柱形狀。并且，在超導帶材的檢測過程中，所述第四定滑輪2與所述第三定滑輪1相接合，從而形成封閉的上述凹槽空間，被檢測的超導帶材與所述第四定滑輪2的外周與所述第三定滑輪1的外周相接觸并穿過上述凹槽空間。所述第三定滑輪1通過輪軸22而被支撐在支架 4上，所述第四定滑輪2通過輪軸23而被支撐在支架4上。
所述放帶盤57和所述收帶盤58每個均由內部盤10和固定于該內部盤10的外周上的外環(huán)部分9構成。該內部盤10由絕緣材料構成，而所述外環(huán)部分9則由金屬材料構成， 超導帶材纏繞在所述外環(huán)部分9上，并且所述放帶盤57的外環(huán)部分9與纏繞在該外環(huán)部分 9上的超導帶材的超導帶本體32電連接，并且與所述接地系統(tǒng)15電連接，以便使所述超導帶本體32具備接地電位。根據(jù)本發(fā)明的上述技術方案，所述放帶盤57和所述收帶盤58的內部盤由絕緣材料構成，因而在檢測過程中，如果超導帶材3的絕緣層被高電壓擊穿，絕緣材料的內部盤可以防止沖擊電流破壞與所述放帶盤57和所述收帶盤58相連的第一電機12 和第二電機19。
在所述收帶盤58的中央固定有一個輪軸11，第二電機19的輸出軸可以與該輪軸 11固定連接，用于驅動所述收帶盤58旋轉。類似的，在所述放帶盤57的中央也固定有一個輪軸，第一電機12的輸出軸可以與該輪軸固定連接，用于驅動所述放帶盤57旋轉。
當然，也可以利用收帶盤58實現(xiàn)超導帶材3的超導帶本體的接地。具體的，可以使得所述收帶盤58的外環(huán)部分9與纏繞在該外環(huán)部分9上的超導帶材的超導帶本體32電連接，并且與所述接地系統(tǒng)15電連接，以便使所述超導帶本體32具備接地電位。接地系統(tǒng)15與外環(huán)部分9的電連接可以利用本領域已知的各種方式實現(xiàn)，例如可以采用電刷實現(xiàn)接地系統(tǒng)15與外環(huán)部分9的電連接。
在檢測過程中，如果超導帶材3的絕緣層31符合預定絕緣要求，則施加在所述第一電極1和第二電極2上的電壓將不會使得該絕緣層31放電；如果超導帶材3的絕緣層31 的絕緣性能不符合預定絕緣要求，則施加在所述第一電極1和第二電極2上的電壓將會使得該絕緣層31放電，此時所述第一電極1和第二電極2上的電壓將會急劇降低，數(shù)據(jù)采集卡13通過高電壓分壓器14采集到該電壓的急劇變化，控制器20由此獲知該電壓的急劇變化，從而檢測到超導帶材絕緣性能異常。此時，控制器20將會立即控制電源18使其輸出電壓降低為零，以保護整套檢測設備，并對超導帶材絕緣性能異常部位進行后續(xù)處理。
在本發(fā)明的用于檢測超導帶材的絕緣層的絕緣性能的檢測設備中，可以沿著超導帶材3的輸送路徑、在所述第二定滑輪5與所述收帶盤58之間設置一個絕緣材料繞包裝置 8，該絕緣材料繞包裝置8固定于所述液氮容器7的上方，且與所述控制器20連接。在超導帶材的檢測過程中，當所述控制器20基于所述數(shù)據(jù)采集卡13輸出的數(shù)據(jù)而檢測到超導帶材3的絕緣層31的絕緣性能出現(xiàn)異常時，所述控制器20立即控制所述電源18以使所述電源18的輸出電壓降低為零，并且控制所述第一電機12和所述第二電機19的旋轉，以使得超導帶材3的絕緣性能異常部位被輸送至所述絕緣材料繞包裝置8，然后所述控制器20控制所述絕緣材料繞包裝置8，以對所述超導帶材3的絕緣性能異常部位重新包繞絕緣材料。 該絕緣材料繞包裝置8可以通過固定于液氮容器7上的支架、固定于該支架上的兩個機械手和固定于該機械手的絕緣帶盤構成，其中所述機械手在控制器的控制下繞著超導帶材旋轉，從而實現(xiàn)超導帶材絕緣層的包繞。
根據(jù)本發(fā)明的上述技術方案，可以在檢測到超導帶材的絕緣性能異常部位之后， 及時、準確地對該超導帶材的絕緣性能異常部位進行重新包繞，使其具備期望的絕緣性能。
在對所述超導帶材3的絕緣性能異常部位重新包繞絕緣材料之后，所述控制器20 控制所述第一電機12和所述第二電機19以使其反向旋轉，從而將重新包繞絕緣材料的超導帶材部位輸送回到所述第三定滑輪1和第四定滑輪2，然后再控制所述第一電機12和所述第二電機19以使其重新正向旋轉，來再次檢測重新包繞絕緣材料的超導帶材部位的絕緣性能是否正常。由此，可以及時對重新包繞絕緣材料的超導帶材部位進行重新檢測，因而能提高檢測效率。
綜上所述，根據(jù)本發(fā)明的上述技術方案，可以對超導帶材3的絕緣層31的絕緣性能進行連續(xù)地檢測。由此，本發(fā)明的檢測設備能夠在液氮環(huán)境下對超導帶材的絕緣層的絕緣性能進行連續(xù)測量，因而可以極大地提高超導帶材絕緣性能的檢測效率和速度。而且，本發(fā)明的檢測設備能夠對包覆在超導帶本體外周上的整個絕緣層同時進行連續(xù)性的絕緣性能檢測，因而可以提高檢測精度。
第二實施例
圖4是根據(jù)本發(fā)明的用于檢測超導帶材的絕緣層的絕緣性能的檢測設備的第二實施例的總體示意圖。圖5是沿著圖4中的B-B線剖開的電極組件和超導帶材的剖視圖。 在本發(fā)明的第二實施例中，與上述第一實施例相同的部件采用了相同的附圖標記來表示。
如圖4-5所示，本發(fā)明的第二實施例除了電極組件的構成不同之外其它部件都與上述第一實施例相同。具體地，在本發(fā)明的用于檢測超導帶材的絕緣層的絕緣性能的檢測設備的第二實施例中，用于向超導帶材3施加高電壓的所述電極組件由第一電極1’和第二電極2’構成。所述第一電極1’和第二電極2’通過支架4’固定于所述液氮容器7的內部， 超導帶材3通過所述第一電極1’和第二電極2’之間以便被檢測。如圖5所示，所述第一電極1’和第二電極2’均固定于支架4’，所述第一電極1’具有凹槽形狀，以在其下部形成一個凹槽空間；所述第二電極2’呈平板形狀，并且，在超導帶材3的檢測過程中，所述第一電極1’與所述第二電極2’相接合，從而形成一個封閉的凹槽空間，被檢測的超導帶材3穿過該凹槽空間，其中包括超導帶本體32和絕緣層31的超導帶材3與所述第一電極1’和第二電極2’并不接觸，而是隔開一段預定距離，由于第一電極1’和第二電極2’浸沒于液氮內，所以在該預定距離的空間內填充有液氮。并且所述超導帶材3在上述凹槽空間中居中布置。
在上述的用于檢測超導帶材的絕緣層的絕緣性能的檢測設備的布置結構中，超導帶材3與所述第一電極1’和第二電極2’隔開一段預定距離，該預定距離的空間內填充的是液氮。可以預先通過試驗測出預定距離的液氮的沖擊電壓。而后，通過電源18使得如下大小的電壓施加到所述第一電極1’和第二電極2’上，S卩預定距離的液氮的沖擊電壓與超導帶材3的絕緣層31的期望耐壓值之和的電壓。在檢測過程中，如果超導帶材3的絕緣層 31符合預定絕緣要求，則施加在所述第一電極1’和第二電極2’上的電壓將不會使得該絕緣層31放電；如果超導帶材3的絕緣層31的絕緣性能不符合預定絕緣要求，則施加在所述第一電極1’和第二電極2’上的電壓將會使得該絕緣層31放電，此時所述第一電極1’和第二電極2’上的電壓將會急劇降低，數(shù)據(jù)采集卡13通過高電壓分壓器14采集到該電壓的急劇變化，控制器20由此獲知該電壓的急劇變化，從而檢測到超導帶材絕緣性能異常。此時，控制器20將會立即控制電源18使其輸出電壓降低為零，以保護整套檢測設備，并對超導帶材絕緣性能異常部位進行后續(xù)處理。
根據(jù)本發(fā)明的上述技術方案，可以對包覆在超導帶本體32外周上的整個絕緣層 31同時進行連續(xù)性的絕緣性能檢測，因而可以提高檢測精度。進而，用于檢測的第一電極 1’與所述第二電極2’與被檢測的超導帶材3之間不存在直接接觸，因而可以實現(xiàn)無接觸式測量超導帶材的絕緣性能，這樣可以減少和防止測量過程對于超導帶材3的損壞。
第三實施例
圖6是根據(jù)本發(fā)明的用于檢測超導帶材的絕緣層的絕緣性能的檢測設備的第三實施例的總體示意圖。圖7是沿著圖6中的C-C線剖開的電極組件和超導帶材的剖視圖。 圖8是沿著圖6中的D-D線剖開的電極組件和超導帶材的剖視圖。在本發(fā)明的第三實施例中，與上述第一和第二實施例相同的部件采用了相同的附圖標記來表示。
如圖6-8所示，本發(fā)明的第三實施例除了電極組件的布置不同之外其它部件都與上述第二實施例相同。具體地，在本發(fā)明的用于檢測超導帶材的絕緣層的絕緣性能的檢測設備的第三實施例中，用于向超導帶材3施加高電壓的所述電極組件包括第一電極1”和第二電極2”。所述第一電極1”和第二電極2”通過支架4”固定于所述液氮容器7的內部。 所述第一電極1”和第二電極2”都浸沒于液氮內，并且沿著超導帶材的輸送方向看，第二電極2”設置在上游側，第一電極1”設置在下游側。與所述第二電極2”相對地設置一個第一對置定滑輪陽，與所述第一電極1”相對地設置一個第二對置定滑輪56，所述第一對置定滑輪55和第二對置定滑輪56通過所述支架4”固定于所述液氮容器7的內部。從所述第一11定滑輪6出來的超導帶材被引導通過所述第一對置定滑輪55的下部并通過所述第二對置定滑輪56的上部而向所述第二定滑輪5輸送。所述第一對置定滑輪55與第二對置定滑輪 56由絕緣材料構成，以防止與第一電極1”和第二電極2”之間發(fā)生絕緣擊穿，導致控制器 20誤動作。
如圖7所示，所述第一電極1”具有凹槽形狀，以形成一個凹槽空間。并且，在超導帶材的檢測過程中，卷繞在所述第二對置定滑輪56的外周上的超導帶材3與所述第一電極 1，，隔開預定距離，且穿過上述凹槽空間。由于第二對置定滑輪56與第一電極1，，浸沒于液氮內，所以在超導帶材3與所述第一電極1，，之間的間隙內填充有液氮。
如圖8所示，所述第二電極2”呈平板形狀，在超導帶材的檢測過程中，卷繞在所述第一對置定滑輪陽的外周上的超導帶材3與所述第二電極2”隔開預定距離。由于第一對置定滑輪55與第二電極2”浸沒于液氮內，所以在超導帶材3與所述第二電極2”之間的間隙內填充有液氮。
根據(jù)本發(fā)明的上述技術方案，可以對包覆在超導帶本體32外周上的整個絕緣層 31進行連續(xù)性的絕緣性能檢測，因而可以提高檢測精度。進而，用于卷繞被檢測超導帶材3 的第一對置定滑輪陽和第二對置定滑輪56具有限定被檢測超導帶材3位置的作用，因而可以更精確的對超導帶材絕緣性能進行檢測。進而，用于檢測的第一電極1”和第二電極2” 與被檢測的超導帶材3之間不存在直接的壓力接觸，因而可以減少和防止測量過程對于超導帶材3的損壞。
對于本領域的普通技術人員而言，可以很容易對本發(fā)明的實施例的細節(jié)進行各種變型和改進。這些變型和改進都落在本發(fā)明的構思的范圍之內。
權利要求
1.一種用于檢測超導帶材的絕緣層的絕緣性能的檢測設備，其中所述超導帶材(3)包括超導帶本體(3 和包覆在該超導帶本體(32)周圍的絕緣層(31)，所述檢測設備包括電源(18)；高電壓變壓器(17)，所述高電壓變壓器(17)的輸入端與所述電源(18)的輸出端電連接，所述高電壓變壓器(17)用于獲得比所述電源(1 的輸出電壓更高的電壓；水阻(16)，所述水阻(16)的輸入端與所述高電壓變壓器(17)的輸出端電連接，且所述水阻(16)具有預定電阻值以限制沖擊電流；電極組件(1，2;1，，2，；1”，2”)，所述電極組件(1，2;1，，2，；1”，2”)的輸入端與所述水阻(16)的輸出端電連接，所述電極組件(1，2;1，，2，；1”，2”)用于向待檢測的超導帶材 (3)施加預定檢測電壓；高電壓分壓器(14)，所述高電壓分壓器(14)的輸入端分別與所述水阻(16)的輸出端和所述電極組件(1,2 ；1，，2，；1”，2”)的輸入端電連接；數(shù)據(jù)采集卡(13)，所述數(shù)據(jù)采集卡(1 的輸入端與所述高電壓分壓器(14)的輸出端連接，用于采集所述高電壓分壓器(14)的輸出電壓；接地系統(tǒng)(15)，所述接地系統(tǒng)(1 與所述超導帶本體(3 連接，以便使超導帶本體 (32)具備接地電位，并且所述接地系統(tǒng)(1 與所述高電壓分壓器(14)和所述數(shù)據(jù)采集卡 (13)連接，以便向所述高電壓分壓器(14)和所述數(shù)據(jù)采集卡(1 提供接地電位；控制器(20)，所述控制器00)與所述數(shù)據(jù)采集卡(1 的輸出端連接，用于接收所述數(shù)據(jù)采集卡的輸出數(shù)據(jù)，而且所述控制器00)還與所述電源(18)連接，用于控制所述電源 (18)的輸出電壓；以及計算機(21)，所述計算機與所述控制器OO)連接，用于輸入操作人員的控制指令和顯示超導帶材絕緣性能的檢測數(shù)據(jù)，其特征在于所述檢測設備還包括液氮容器(7)，在所述液氮容器(7)的內部容納有液氮；放帶盤(57)，所述放帶盤(57)固定于所述液氮容器的上方，待檢測的超導帶材卷繞在該放帶盤(57)上；第一電機(12)，所述第一電機(1 與所述放帶盤(57)連接，用于驅動所述放帶盤 (57)旋轉；第一定滑輪(6)，所述第一定滑輪(6)固定于所述液氮容器內部并浸沒在液氮內，從所述放帶盤(57)出來的超導帶材卷繞經(jīng)過所述第一定滑輪(6)，并向所述電極組件(1，2 ;1’， 2，;1”，2”)輸送，其中所述電極組件(1，2;1，，2，;1”，2”)也固定于所述液氮容器內部并浸沒在液氮內；第二定滑輪(5)，所述第二定滑輪(5)固定于所述液氮容器(7)內部并浸沒在液氮中， 從所述電極組件(1，2 ；1’，2’ ；1”，2”)出來的超導帶材卷繞經(jīng)過所述第二定滑輪(5)；收帶盤(58)，所述收帶盤(58)固定于所述液氮容器(7)的上方，從所述第二定滑輪 (5)出來的超導帶材卷繞到所述收帶盤(58)上；以及第二電機(19)，所述第二電機(19)與所述收帶盤(58)連接，用于驅動收帶盤(58)旋轉，其中，所述控制器OO)還與所述第一電機(1 和所述第二電機(19)連接，用于控制所述第一電機(1 和所述第二電機(19)以預定速度旋轉，使得超導帶材在所述液氮容器(7)內的液氮中、以恒定速度通過所述電極組件(1，2;1’，2’ ；1”，2”)，從而對超導帶材的絕緣層的絕緣性能進行連續(xù)地檢測。
2.根據(jù)權利要求1所述的用于檢測超導帶材的絕緣層的絕緣性能的檢測設備，其特征在于所述電極組件(1，2)由第三定滑輪(1)和第四定滑輪( 構成，所述第三定滑輪(1) 和第四定滑輪( 通過支架固定于所述液氮容器(7)的內部，所述第三定滑輪(1)的外周具有凹槽形狀，以形成一個凹槽空間，該凹槽空間與被檢測的超導帶材相配合，所述第四定滑輪O)的外周呈圓柱形狀，并且，在超導帶材的檢測過程中，所述第四定滑輪(2)與所述第三定滑輪(1)相接合，從而被檢測的超導帶材與所述第四定滑輪O)的外周與所述第三定滑輪(1)的外周相接觸并穿過上述凹槽空間。
3.根據(jù)權利要求1所述的用于檢測超導帶材的絕緣層的絕緣性能的檢測設備，其特征在于所述電極組件(1’，2’)由第一電極(1’)和第二電極O’)構成，所述第一電極(1’) 和第二電極(2’ )通過支架(4’ )固定于所述液氮容器(7)的內部，所述第一電極(1’ )具有凹槽形狀，以形成一個凹槽空間，所述第二電極(2’ )呈平板形狀，并且，在超導帶材的檢測過程中，所述第一電極(1’ )與所述第二電極(2’ )相接合，從而被檢測的超導帶材穿過上述凹槽空間，其中所述超導帶材與所述第一電極(1’ )和第二電極(2’ )隔開預定距離， 且在上述凹槽空間中居中布置。
4.根據(jù)權利要求1所述的用于檢測超導帶材的絕緣層的絕緣性能的檢測設備，其特征在于所述電極組件(1”，2”)包括第一電極(1，，)和第二電極(2”)，所述第一電極(1，，) 和第二電極O”)通過支架G”)固定于所述液氮容器的內部，與所述第二電極O”)相對地設置一個第一對置定滑輪(55)，與所述第一電極(1”)相對地設置一個第二對置定滑輪(56)，所述第一對置定滑輪(5 和第二對置定滑輪(56)通過所述支架G”)固定于所述液氮容器的內部，從所述第一定滑輪(6)出來的超導帶材被引導通過所述第一對置定滑輪 (55)，并通過所述第二對置定滑輪(56)而向所述第二定滑輪( 輸送，所述第一電極(1”) 具有凹槽形狀，以形成一個凹槽空間，并且，在超導帶材的檢測過程中，卷繞在所述第二對置定滑輪(56)的外周上的超導帶材與所述第一電極(1”)隔開預定距離，且穿過上述凹槽空間，所述第二電極O”)呈平板形狀，在超導帶材的檢測過程中，卷繞在所述第一對置定滑輪(55)的外周上的超導帶材與所述第二電極O”)隔開預定距離。
5.根據(jù)權利要求1-4中的任一項所述的用于檢測超導帶材的絕緣層的絕緣性能的檢測設備，其特征在于每個所述放帶盤(57)和所述收帶盤(58)均由內部盤(10)和固定于該內部盤(10)的外周上的外環(huán)部分(9)構成，其中該內部盤(10)由絕緣材料構成，而所述外環(huán)部分(9)則由金屬材料構成，超導帶材纏繞在所述外環(huán)部分(9)上，并且所述放帶盤(57)和所述收帶盤(58)中的一個盤的外環(huán)部分(9)與所述超導帶材的超導帶本體(32)電連接，并且與所述接地系統(tǒng)(1 電連接，以便使所述超導帶本體(3 具備接地電位。
6.根據(jù)權利要求1-4中的任一項所述的用于檢測超導帶材的絕緣層的絕緣性能的檢測設備，其特征在于沿著超導帶材的輸送路徑、在所述第二定滑輪( 與所述收帶盤(58) 之間設置一個絕緣材料繞包裝置(8)，該絕緣材料繞包裝置(8)固定于所述液氮容器的上方，且與所述控制器00)連接，在超導帶材的檢測過程中，當所述控制器00)基于所述數(shù)據(jù)采集卡(1 輸出的數(shù)據(jù)而檢測到超導帶材的絕緣層的絕緣性能出現(xiàn)異常時，所述控制器00)立即控制所述電源(18)以使所述電源(18)的輸出電壓降低為零，并且控制所述第一電機(1 和所述第二電機(19)的旋轉，以使得超導帶材的絕緣性能異常部位被輸送至所述絕緣材料繞包裝置(8)，然后所述控制器00)控制所述絕緣材料繞包裝置(8)，以對所述超導帶材的絕緣性能異常部位重新包繞絕緣材料。
7.根據(jù)權利要求6所述的用于檢測超導帶材的絕緣層的絕緣性能的檢測設備，其特征在于在對所述超導帶材的絕緣性能異常部位重新包繞絕緣材料之后，所述控制器00)控制所述第一電機(1 和所述第二電機(19)以使其反向旋轉，從而將重新包繞絕緣材料的超導帶材部位輸送回到所述電極組件(1,2 ；1，，2，；1”，2”)，然后再控制所述第一電機(12) 和所述第二電機(19)以使其重新正向旋轉，來再次檢測重新包繞絕緣材料的超導帶材部位的絕緣性能是否正常。
全文摘要
本發(fā)明公開一種用于檢測超導帶材的絕緣層的絕緣性能的檢測設備，包括液氮容器；放帶盤；第一電機，用于驅動放帶盤旋轉；電極組件；第一定滑輪，從放帶盤出來的超導帶材經(jīng)過第一定滑輪，并向電極組件輸送；第二定滑輪，從電極組件出來的超導帶材經(jīng)過第二定滑輪；收帶盤，從第二定滑輪出來的超導帶材卷繞到收帶盤上；及第二電機，用于驅動收帶盤旋轉，其中超導帶本體與接地系統(tǒng)連接以便具備接地電位，并且控制器控制第一電機和第二電機以預定速度旋轉，使得超導帶材在液氮容器內的液氮中、以恒定速度通過電極組件，從而對超導帶材的絕緣層的絕緣性能進行連續(xù)檢測。本發(fā)明檢測設備能極大地提高超導帶材絕緣性能的檢測效率和速度。
文檔編號G01R31/12GK102520321SQ20111041266
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月12日 優(yōu)先權日2011年12月12日
發(fā)明者張志豐, 戴少濤, 滕玉平, 許熙 申請人:中國科學院電工研究所