[实用新型]三相同轴高温超导电缆系统载流量和温度监测装置

说明书

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。

技术领域：

本实用新型属于超导电缆领域，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。

背景技术：

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。

实用新型内容：

针对现有技术的不足与改进需求，本实用新型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，本实用新型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。

本实用新型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。