[發明專利]超導電纜振動試驗與抗振性能測試方法

在審

• 申請號: 202110942768.0
• 申請日: 2021-08-17
• 公開（公告）號: CN113670547A
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發明（設計）人: 焦婷;李紅雷;魯燕青;魏本剛;高凱;賀林;許侃
• 申請（專利權）人: 國網上海市電力公司
• 主分類號: G01M7/02
• 分類號: G01M7/02;G01R27/26;G01R31/58
• 代理公司: 北京智繪未來專利代理事務所(普通合伙) 11689
• 代理人: 張紅蓮;王萍

超導電纜振動試驗與抗振性能測試方法，包括：將超導電纜在振動試驗臺上就位；振動試驗前，測試超導電纜的真空度、絕緣性能；布置用于采集動力學測試參量的傳感器和數據采集儀；在測試工況下和加冷卻液工況下，對超導電纜施加不同振動源，開展振動試驗；振動試驗過程中，對不同工況、不同振動源下的超導電纜進行正弦波掃頻，以獲得結構自振頻率與阻尼比；對不同工況、不同振動源下的動力學測試參量進行采集；振動試驗后，測試超導電纜的真空度、絕緣性能；基于振動試驗測試數據，評價超導電纜抗振性能。通過模擬不同振源振動試驗，測試振動試驗前后的真空度、絕緣性能以及振動中的動力學特性數據，對超導電纜的抗振性能進行評價。

技術領域

本發明涉及超導電纜抗振試驗技術領域，更具體地，涉及超導電纜振動試驗與抗振性能測試方法。

背景技術

高溫超導電纜系統由電纜本體、電纜附件、制冷系統、檢測保護系統四個主要部分組成。高溫超導電纜一般用液氮(77K，即-196℃)作為冷卻介質和絕緣介質。電纜絕緣結構是高溫超導(HTS)電纜不可或缺的組成部分，為超導電纜的安全運行提供必要的保障，聚丙烯層壓紙(polypropylene laminated paper，PPLP)兼具良好的浸漬性及較高的電氣強度，是一種優異的低溫絕緣材料。

埋在地下的超導電纜是比較昂貴的電力資產，通常用來向城市商業中心或者大型工業用戶供電。超導電纜的運行環境比較復雜，特別是在城市人口密集的地方，地鐵等交通工具會對環境產生振動，從而引起超導電纜的振動。超導電纜運行環境的振動源包括地鐵振動、地基打樁振動、地震振動。

超導電纜的抗振試驗是以超導電纜為試驗對象，綜合使用各種儀器設備，在荷載(作用力)作用下，通過測量與結構工作性能有關的各種參數，包括變形、頻率、振幅等，從強度、剛度、抗裂性以及實際破壞形態來判斷超導電纜結構的實際振動承載能力，其理論基礎主要依據超導電纜地震模擬振動臺試驗技術及參數評價方法。

現有技術中，常用的結構抗振試驗方法有偽靜力試驗方法、擬動力試驗法和地震模擬振動臺試驗方法。

偽靜力試驗是目前研究結構或構件抗振性能中應用最廣泛的試驗方法，它可以最大限度地利用試件提供各種信息，例如承載力、剛度、變形能力、耗能能力和損傷特征等。擬動力試驗方法，彌補了擬靜力試驗和振動臺試驗兩者的缺陷，既可以進行結構的地震反應模擬，有可以進行大尺度甚至足尺結構模型試驗，是一種具有廣闊發展前景的抗振試驗方法。擬動力試驗的優點是無需對結構的恢復力模型作任何假定，結構的恢復力直接從試驗中獲取，從而避免了數值分析中結構恢復力模型及其參數難以確定的困難，并且結構破壞的全過程可以在試驗加載過程是得到詳細的觀察。但擬動力試驗系統是一個非常復雜的系統，其包括試驗系統的硬件部分和軟件部分。其硬件部分主要包括：伺服作動器、反力墻、試驗臺、試件等。地震模擬振動臺試驗，通過對振動臺輸入期望的各種形式地振動激勵來研究結構的動力特性、地震反應和彈塑性破壞機理等，該方法剛好彌補了擬靜力試驗缺陷；但是由于自身條件的限制，絕大多數的試驗仍為縮尺模型試驗，振動臺模型試驗還存在一些需要解決的問題：如尺寸效應的影響，結構尺寸的縮小會提高材料的力學性能，如何分析評價這種影響還需要進一步的究；振動臺試驗有時難以滿足全部的相似條件，如重力失真問題，目前還不能改變重力加速度的大小來滿足相似條件；試驗加載速率的提高同樣會引起材料強度的提高，如何考慮加載速率的影響還需深入研究。

因此，需要針對超導電纜運行環境的振動源研發適合于超導電纜的各項振動試驗，從而獲得對超導電纜抗振性能具有評價作用的測試結果，用于指導工程建設。

發明內容

為解決現有技術中存在的不足，本發明的目的在于，提供一種超導電纜振動試驗與抗振性能測試方法，基于超導電纜的實際運行環境，對不同振動源模擬振動試驗，通過測試振動試驗前后的真空度、絕緣性能以及振動試驗過程中的動力學特性數據，對超導電纜的抗振性能進行評價。

本發明采用如下的技術方案。