整机基本参数标定测量的方法

超导限流器整机组装完成后需对其相关性能进行测试，测试项目主要包括常温非电学参数测试、超导限流模块均一性测试、整机液氮损耗量测试和绝缘测试等。其中非电学参数测试对象包括限流器外观尺寸、重量等参数，该类参数见附表1。模块均一性测试包括超导限流模块在工频交流电流、直流电流下的电压分布均一性测试。整机液氮损耗量测试检测对象为超导限流器通过额定工作电流时，系统单位时间液氮损耗量。

1.超导限流模块组交流均一性测试

交流均一性测试主要是为模拟超导限流模块在电力系统中的额定工作状态，通过测量各模块电压分布，检查各限流模块是否存在缺陷。其测试电路及典型实验波形如图5.25所示。测试电路主要包括调压器、大功率降压变压器、超导限流器以及线路电阻组成，通过调节调压器变压器机端电压，并配合100mΩ线路电阻，获得不同幅值交流电流。

根据图5.25b所示，当系统电流有效值为70A时，超导限流器各模块电压一致性较好，且经过长时间通流后，发现该电压分布并未发生改变，表示在长时间通流过程中，其电压一致性未被破坏。实验中在对模块电压进行检测的同时也对超导限流器整机两端电压进行了检测，整机电压波形与限流器各模块电压之和、系统电流之间的曲线如图5.25c所示。由于限流模块临界电流远大于额定电流，故电压波形中主要分量为电感分量，基于上图数据进行计算可知超导限流器整机电感约为26.4μH。

2.超导限流模块组直流均一性测试

直流均一性测试的主要目的是测量超导限流器整机直流电阻的以及各模块直流接触电阻的分布情况。其测试回路及典型实验波形如图5.26所示。

测试电路主要包括了高精度直流电流源、标定电阻和超导限流器，实验中将电源设置为电流源输出模式，通过调节其电流幅值获得不同幅值的直流电流。

图5.25　交流超导限流器模组交流均一性测试平台及检测结果(www.xing528.com)

根据图5.26b所示，当系统直流电流为30A时，超导限流器各模块电压曲线相较于交流均一性测试明显差异性增大，但电压幅值差异在±10%以内。且经过长时间通流后，该电压分布并未发生改变，各限流模块直流电阻随时间显示良好的一致性。图5.26c为对不同电流下超导限流模块电压进行拟合所获得的曲线，这五个限流模块接触电阻分别为由83～100μΩ不等，串联后模块总电阻为442μΩ。而通过对超导限流器进出线电压的监测可知由于高压套管以及套管下端连接头处的接触电阻的影响，限流器整机等效直流电阻为920μΩ。该项实验结果与单一模块测试结果基本相符。

3.整机液氮损耗量

超导限流器整机液氮损耗量测试主要针对交流额定带载情况下，低温介质的损耗量进行测定。通过定时对超导限流器自带液位监测装置的数据读取获得实时液位信息，通过长时间监测获得超导限流器液氮损耗量值，并制定相应液氮补充策略。液氮损耗量测试实验主要包括超导限流器充液静置、额定交流电流长期通流、限流器液位参量监控等部分。其中超导限流器充液过程需经过小流量冷氮气预冷、大流量灌冲、初次静置、补液、二次静置等步骤。在二次静置1h后，将限流器接入交流均一性实验电路，并开始对其液位进行监控。其液位高度随时间变化曲线如图5.27所示。

图5.26　交流超导限流器模组直流均一性测试平台及检测结果

图5.27　交流超导限流器液 氮损耗量检测结果

由图5.27可知，液氮灌冲初始高度为1.54m。经过为期五天的液位监测可发现，液氮灌冲完毕初期由于系统不稳定，其液氮消耗很大，但随着低温杜瓦周边环境稳定后，其液氮损耗量也趋于稳定，115h后其液位高度为1.17m。由于超导限流模块置于杜瓦底部，其高度仅为60cm左右，因此115h以后其仍完全浸没于液氮环境中。剔除冷却初期的数据，通过拟合得到液位降落速率约为2.6mm/h；根据低温杜瓦尺寸推算出其液氮损耗量为3.4L/h。按照此速率推算，液氮灌冲完成两周后，其液氮高度为62cm，仍满足浸没限流模块的需求。考虑一定裕度后，实际应用中将超导限流器维护周期定为10天。