用于检测超导电缆用电缆芯的方法和冷却容器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于检测超导电缆的电缆芯的方法，和用于该检测方法的冷却容器。该方法能够检测电缆芯的整个长度上的电气特性，其中电缆芯是超导电缆的主要元件。
【背景技术】
[0002]已经开发了超导电缆作为构成电源线的电力电缆。超导电缆通常设置有电缆芯和绝热管，该电缆芯具有超导层，利用冷却剂诸如液态氮填充该绝热管以收纳电缆芯。
[0003]当检验电气特性时，超导电缆需要冷却以使超导层处于超导状态。因此，当对超导电缆的整个长度进行测试时，需要利用冷却剂填充细的绝热管，这需要大量的时间。因此，专利文件I提出了通过利用气体填充绝热管来代替冷却剂，以在室温下对超导电缆进行全长检测。
[0004]专利文件1:日本专利N0.4683371
【发明内容】
[0005]近年来，需要对用于超导电缆的电缆芯进行全长检测，而不用对超导电缆本身进行检测。
[0006]在专利文件I中提出的全长检测的对象是电缆芯被收纳在绝热管中的超导电缆。超导电缆的电气特性基本上与电缆芯的电气特性相同。因此，当将电缆芯收纳在绝热管中之前，电缆芯本身的电气特性不满足时，使用该电缆芯的超导电缆的全长检测的结果自然同样也不满足。此外，当电缆芯作为单体运输时，运输检测中的测试对象是电缆芯本身。因此，需要在将电缆芯收纳在绝热管中之前对电缆芯进行全长检测。然而，还没有提出适用于超导电缆用电缆芯的检测方法。
[0007]考虑到上述情况，研发了本发明，本发明的一个目的是提供一种用于检测超导电缆用电缆芯的检测方法，和用于该检测方法的冷却容器。该方法能够检测电缆芯的整个长度上的电气特性，该电缆芯是超导电缆的主要元件。
[0008]当在整个长度上进行对超导电缆用电缆芯的检测时，可以在电缆芯收纳在合适的冷却容器中并且冷却剂在该冷却容器内循环的状态下，测量电缆芯的电气特性。然而，测试需要循环冷却系统，该系统包括使冷却剂在冷却容器内循环的机构，和使循环的冷却剂冷却的机构。因此，测试设备应该大尺寸地形成，并且因此为了检测试需要宽阔的空间。进一步地，本发明的发明者考虑了如何采用简单结构在不使用循环冷却系统的情况下对电缆芯进行全长检测的主题，并且已经完成了本发明。
[0009]根据本发明的一种用于检测超导电缆用电缆芯的方法，该方法包括以下步骤。
[0010][收纳步骤]…将设置有超导层的电缆芯收纳在冷却容器中，所述冷却容器包括形成在其至少一部分上的真空绝热层。
[0011 ][填充步骤]…利用液体冷却剂来填充所述冷却容器。
[0012][测量步骤]…将冷却气体导入到所述冷却容器内的气相中，以使所述气相处于压力高于大气压的增压状态，在利用所述液体冷却剂将所述超导层维持在超导状态的同时，使得所述超导层带电或对所述超导层充电，并且在所述电缆芯的整个长度上测量电气特性。
[0013]在此，在所述测量步骤中，在不对所述液体冷却剂进行循环冷却的情况下，测量所述冷却容器内的所述气相的压力和所述液体冷却剂的温度，并且在基于测量结果来监视所述液体冷却剂是否处于适于继续进行测试的状态的同时，测量所述电气特性。
[0014]液体冷却剂的饱和蒸气压力曲线(水平轴和竖直轴分别代表温度和压力)通常相对于温度具有正斜度。如在根据本发明的用于检测超导电缆用电缆芯的方法中，当冷却容器内的气相的压力增加时，液体冷却剂的沸点升高，从而抑制液体冷却剂的蒸发。因此，与不压缩气相的情况相比，检测时间能够大大延长。也就是，根据本发明的检测超导电缆用电缆芯的方法，电缆的全长检测能够执行很长时间，而不需要利用设置有低温致冷器的循环冷却系统一直持续地执行液体冷却剂的循环冷却。此外，在根据本发明的用于检测超导电缆用电缆芯的方法的测量步骤中，允许减小冷却容器内液体冷却剂的温度，并且进一步通过给冷却容器补充液体冷却剂而允许延长检测时间。由于仅仅给冷却容器补充液体冷却剂仅需要在冷却容器附近提供简单的冷却剂罐，因此检测设备不会过分增大。
[0015]此外，根据本发明的用于检测超导电缆用电缆芯的方法，在测量步骤期间，一直监视气相的压力和液体冷却剂的温度。因此，能够避免不适当条件下的检测，因此能够获得高可靠性的检测结果。
[0016]在根据本发明的用于检测超导电缆用电缆芯的方法的实施例中，基于测定的所述液体冷却剂的温度数据和测定的所述气相的压力数据来调整所述冷却气体的导入量。
[0017]可以根据预定的时间表来执行冷却气体的导入，以使气相处于增压状态，并且可以根据情况适当地调整导入量。此时，可以参考温度数据和压力数据来调整气相的压力，从而可以有效地抑制液体冷却剂的沸腾。结果，与根据预定时间表导入冷却气体的情况相比，能够将有效测试时间维持地更长。
[0018]在此，在根据本发明的用于检测超导电缆用电缆芯的方法中，填充在冷却容器中的液体冷却剂不再被冷却。因此，重要的是确定能够执行多长时间的全长检测。此时，当监视一段时间的温度数据和压力数据时，可以预估从当前时间开始全长检测能够持续多长时间(测试的期限)。
[0019]根据本发明的用于检测超导电缆用电缆芯的方法的一方面，当调整所述冷却气体的导入量时，除了温度数据和压力数据以外，还可以考虑所述冷却容器的热透数据。
[0020]例如，当能够确定热透数据，诸如冷却容器的热透量和热透率时，能够非常准确地预估液体冷却剂的温度上升的趋势。因此，在除了温度数据和压力数据以外，还可以考虑热透数据来调整冷却气体的导入量时，能够将有效检测时间维持地更长。此外，当预估检测的期限时，能够通过考虑热透数据来进行更准确的预估。在此，例如，由于热透性而蒸发的液体冷却剂的量可以用作用于确定热透性的因素。也就是，从测试开始到当前时间的液体冷却剂的液面高度的变化可以用作用于确定热透性的因素。液面高度可以使用合适的液面测量装置来确定。
[0021]根据本发明的用于检测超导电缆用电缆芯的方法的一方面，可以搅拌所述冷却容器内的所述液体冷却剂。为了搅拌液体冷却剂，例如，可以使用搅拌装置，诸如设置在冷却容器内的鳍状物。
[0022]当搅拌液体冷却剂时，能够抑制液体冷却剂中发生局部温度升高。然后，由于能够抑制电缆芯处于电缆芯的一些部分处于适于进行测试的条件而其他部分不处于适于进行测试的条件的状态，所以能够提高测试结果的可靠性。
[0023]根据本发明的用于检测超导电缆用电缆芯的方法的一方面，用于检测的冷却容器可以包括:主体部，所述主体部形成为在一端侧开口的具有底部的筒状，并且所述主体部包括根据其形状形成的真空绝热层；和盖部，所述盖部被构成为封闭所述开口。所述盖部没有设置所述真空绝热层。在这样的情况下，测量所述气相的压力的压力测量装置的连通管、测量所述液体冷却剂的温度的温度测量装置的信号线和将冷却剂气体导入至所述气相的气相增压装置的导气管穿透所述冷却容器的盖部。
[0024]当真空绝热层根据主体部的形状形成在主体部上时，能够有效地抑制热量透入冷却容器中。同时，由于在盖部上没有形成真空绝热层，所以易于将各种装置安装在冷却容器上。各种装置当然具有穿透冷却容器内外的部分。具体地，压力测量装置例如包括将冷却容器内的气相的气体引导到设置在冷却容器外的压力计的连通管，并且温度测量装置例如包括将来自浸入冷却容器中的液体冷却剂中电阻温度计的温度数据传送到冷却容器外部的信号线。此外，气相增压装置例如包括导气管，该导气管将冷却气体从冷却容器的外部引导到冷却容器中的气相中。当在盖部上不存在真空绝热层时，容易允许连通管、信号线、和导气管穿透盖部。
[0025]在本发明的用于检测超导电缆用电缆芯的方法的实施例中，可以在所述盖部的至少一个表面上堆叠绝热件。
[0026]通过这种结构，能够减小通过盖部的热透性。例如，泡沫树脂诸如尿烷可以适当地用作绝热件。
[0027]根据本发明的用于检测超导电缆用电缆芯的方法的一方面，在所述测量步骤中，所述盖部可以由液体型冷却剂冷却。例如，冷却剂通道可以形成在盖部内。在这样的情况下，冷却剂通道被形成为避开各种装置穿透盖部的区域。此外，可以适用这样的结构，其中用作冷却剂通道的管在盖部的至少一侧上对齐。在此，用于冷却盖部的冷却剂可以独立于用于冷却电缆芯的液体冷却剂设置。
[0028]通过这样的结构，能够减小通过盖部的热透。当然，由液体型冷却剂执行冷却的结构可以与使用绝热件的结构组合。
[0029]根据本发明的用于检测超导电缆用电缆芯的方法的一方面，在所述收纳步骤中，所述电缆芯以被缠绕在筒上的状态被收纳在所述冷却容器中。
[0030]通过将长的电缆芯缠绕在筒上，可以将电缆芯紧凑地布置以容易处理。当电缆芯被紧凑地布置时，收纳电缆芯的冷却容器也能够紧凑地制造，从而能够使测试空间变小。
[0031]根据本发明的使用设置有盖部的冷却容器来检测超导电缆的电缆芯的方法的一方面，在所述收纳步骤中，在所述电缆芯缠绕在筒上且从所述盖部悬垂的状态下，所述电缆芯与所述筒一起被收纳在所述冷却容器中。
[0032]由于在筒从冷却容器的盖部悬垂的状态下电缆芯可以被收纳在冷却容器中同时冷却容器由盖部