一种超导电缆故障后的修复方法

技术领域

本发明涉及超导电缆技术领域，具体而言，涉及一种超导电缆故障后的修复方法。

背景技术

随着超导体的临界温度不断提升及材料成本的不断降低，超导电缆在城市中的短距离应用逐步成为现实。

目前，超导电缆易被外力破坏，导致其内部结构发生破坏，致使超导电缆出线故障。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种超导电缆故障后的修复方法，旨在解决现有超导电缆易被外力破坏出线故障的问题。

本发明提出了一种超导电缆故障后的修复方法，该修复方法包括：查找故障电缆的外保护层故障圆形区域，对位于第一预设切割区域内的外护套和外绝热管进行切割，以使内绝热管暴露在空气中；对内绝热管进行检测，确定内绝热管是否受到破坏；如果内绝热管受到破坏，对位于第一预设切割区域内的内绝热管进行切割，以使内部的缆芯暴露在空气中；对内部的缆芯进行检测，确定内部的缆芯是否发生破坏；如果内部的缆芯发生破坏，对位于第二切割预设区域内的外护套、外绝热管和内绝热管进行再次切割，以将外护套、外绝热管和内绝热管均切割为两段，并对位于第三切割预设区域内的发生破坏的缆芯进行切割，以使发生破坏的缆芯切割为两段；制作新电缆接头，并将新电缆接头的两个端部分别连接在两段切割缆芯的两个切割端上，并依次对内绝热管、外绝热管和外护套进行修复，完成故障超导电缆的修复。

进一步地，上述超导电缆故障后的修复方法，在对内绝热管进行检测，确定内绝热管是否受到破坏步骤中，如果确认内绝热管没有受到破坏，对外绝热管和外护套进行修复。

进一步地，上述超导电缆故障后的修复方法，在对内部的缆芯进行检测，确定内部的缆芯是否发生破坏步骤中，如果确认内绝热管受到破坏，依次对内绝热管、外绝热管和外护套进行修复。

进一步地，上述超导电缆故障后的修复方法，制作新电缆接头，并将新电缆接头的两个端部分别连接在两段切割缆芯的两个切割端上，包括：将铜屏蔽层及超导屏蔽层向外翻转，对绝缘层进行剥切，形成”铅笔头”状，并在绝缘层外部涂抹应力疏散胶并套入应力控制管，对应力控制管进行烘烤，在应力控制管外依次套入半导电管、内绝缘管、外半导电管并均移动至切割缆芯的断口的一侧；对两段内部铜衬芯进行压接形成一根管结构，压接完后打磨压接头，用新的超导带材焊接连接两段切割缆芯的超导导体层，超导导体层焊接完后，打磨焊接点，并在外部绕包半导电带，绕包后的外径与原有电缆缆芯的超导导体层外径相一致，完成内部铜衬芯和超导导体层的修复；在“铅笔头”状结构处于半导电带的外部用应力胶填充，将已套入的半导电管移至接头处烘烤收缩，以实现内半导电层的修复；将已套入的内绝缘管移至接头处，内绝缘管的管口部位绕包热熔胶，从中间向两端加热收缩，并在内绝缘管的两端包绕防水胶布以对内绝缘管和两段切割缆芯的绝缘层之间的连接处密封，实现绝缘层的修复；将已套入的外半导电管移至接头处，在其两端包绕热熔胶，从中间向两端加热收缩，实现外半导电层的修复；将超导屏蔽层翻转回来，对两段超导屏蔽层的接头处进行焊接，并进行成焊接点的打磨；将铜屏蔽层翻转回来，对两段铜屏蔽层的接头处进行焊接，并进行成焊接点的打磨。

进一步地，上述超导电缆故障后的修复方法，对外绝热管和外护套进行修复具体为：采用与切割部分相适配的不锈钢片代替切割下的外绝热管，将不锈钢片焊接在故障电缆原有未切割的外绝热管上，并对焊缝进行检测和修补，外绝热管修复完成后，利用与切割部分相适配的外护套采用热熔技术对外护套进行修补。

进一步地，上述超导电缆故障后的修复方法，对内绝热管进行修复具体为：采用与切割部分相适配的不锈钢片代替切割下的内绝热管，将不锈钢片焊接在故障电缆原有未切割的内绝热管上，并对焊缝进行检测和修补。

进一步地，上述超导电缆故障后的修复方法，所述对位于第一预设切割区域内的外护套和外绝热管进行切割具体为：采用金属刀具切割位于第一预设切割区域内的外护套，再采用等离子切割对位于第一预设切割区域内的外绝热管进行割除。

进一步地，上述超导电缆故障后的修复方法，所述第一预设切割区域为以外保护层故障圆形区域的圆心为中心点且以第一预设距离为边长的正方形区域；所述第一预设距离大于或等于外保护层故障圆形区域的直径的五倍，并且，所述第一预设距离小于或等于外保护层故障圆形区域的直径的十倍。

进一步地，上述超导电缆故障后的修复方法，所述第二预设切割区域为以外保护层故障圆形区域的圆心所在的电缆横截面为第一基准面，在第一基准面两侧且和第一基准面间距为第二预设距离的两个第一边界截面之间的区域；所述第二预设距离为大于或等于外保护层故障圆形区域的直径的五倍，并且，所述第二预设距离小于或等于外保护层故障圆形区域的直径的十倍。

进一步地，上述超导电缆故障后的修复方法，所述第三预设切割区域为以内部缆芯上故障圆形区域的圆心所在的电缆横截面为第二基准面，在第二基准面两侧且和第二基准面间距为第三预设距离的两个第二边界截面之间的区域；所述第三预设距离为大于或等于以内部缆芯上故障圆形区域的直径的五倍，并且，所述第一预设距离小于或等于内部缆芯上故障圆形区域的直径的十倍。

本发明提供的超导电缆故障后的修复方法，根据查找的外保护层故障圆形区域对外护套和外绝热管进行切割，以使内绝热管暴露在空气中，进而对内绝热管进行检测，确定内绝热管是否受到破坏，并在内绝热管受到破坏，对内绝热管进行切割，以使内部的缆芯暴露在空气中，确定内部的缆芯是否发生破坏，如果内部的缆芯发生破坏，对外护套、外绝热管和内绝热管进行再次切割，以将外护套、外绝热管和内绝热管均切割为两段，并对发生破坏的缆芯进行切割，以使发生破坏的缆芯切割为两段；并再两段切割缆芯的断口处制作新电缆接头，并将新电缆接头的两个端部分别连接在两段切割缆芯的两个切割端上，并依次对内绝热管、外绝热管和外护套进行修复，完成故障超导电缆的修复。该方法通过逐层切割以逐层检测外保护层以及内部缆芯是否发生破坏，并在内部缆芯发生破坏时，将故障点周围的外保护层以及内部缆芯割除形成两段，并新电缆接头对内部缆芯进行修复，再依次对内绝热管、外绝热管和外护套进行修复，实现外保护层以及内部缆芯的修复工作。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例提供的超导电缆故障的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的超导电缆故障后的修复方法的流程框图；

图3为本发明实施例提供的仅外保护层破坏时外护套切割区域的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的内部缆芯破坏后切割区域的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的制作新电缆接头并将新电缆接头的两个端部分别连接在两段切割缆芯的两个切割端上的流程框图；

图6为本发明实施例提供的两段切割缆芯外移状态的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的铜屏蔽层及超导屏蔽层向外翻转的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的绝缘层剥切形成“铅笔头”状的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的内部缆芯修复的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参见图1，其为本发明实施例提供的超导电缆的结构示意图。如图所示，该超导电缆包括：三相缆芯以及设置在三相缆芯外部的外保护层；其中，三相缆芯分别为第一缆芯1、第二缆芯2和第三缆芯3，外保护层自内之外依次为：内绝缘管4、真空层5、外绝缘管6以及外护套7，其中，外护套7为塑料材料，外绝缘管6为不锈钢材质。各相缆芯自内之外为铜衬芯11、超导导体层12、绝缘层13、超导屏蔽层14以及铜屏蔽层15；在本实施例，超导导体层12和绝缘层13设有内半导电层（图中未示出），绝缘层13和超导屏蔽层14之间设有外半导电层（图中未示出）。

参见图2，其示出了本发明实施例提供的超导电缆故障后的修复方法的流程框图。如图所示，该修复方法包括如下步骤：

外绝热管切割步骤，查找故障电缆的外保护层故障圆形区域，对位于第一预设切割区域内的外护套和外绝热管进行切割，以使内绝热管暴露在空气中。

具体地，首先，可查找故障电缆的故障点，本实施例中以故障点为圆形区域即圆形点为例进行说明，该故障点可以为外护套上的故障区域位置，如图3所示的六角形区域，本实施例中可根据故障区域位置确定外保护层故障圆形区域；然后，根据外保护层故障圆形区域，对位于第一预设切割区域内的外护套和外绝热管进行切割，以使内绝热管暴露在空气中，第一预设切割区域可如图3所示的虚线内的区域。在本实施例中，由于外护套7为塑料材料，外绝缘管6为不锈钢材质，可先采用金属刀具切割位于第一预设切割区域内的外护套，然后用等离子切割对位于第一预设切割区域内的外绝热管进行割除，第一预设切割区域可为故障点周围360°区域，使得故障周边一定区域内的外护套和外绝热管切割，以确保修复后电缆的稳定性。当然，亦可对外护套和外绝热管进行等离子切割，本实施例中对其切割方式不做任何限定。其中，第一预设切割区域可以为外保护层故障圆形区域的圆心为中心点且以第一预设距离为边长的正方形区域；所述第一预设距离大于或等于外保护层故障圆形区域的直径的五倍，并且，所述第一预设距离小于或等于外保护层故障圆形区域的直径的十倍。

内绝热管检测步骤，对内绝热管进行检测，确定内绝热管是否受到破坏。

具体地，当内部绝热管暴露在空气中时，对暴露在空气中的内绝热管进行检测，确定内绝热管是否受到破坏。

内绝热管切割步骤，如果内绝热管受到破坏，对位于第一预设切割区域内的内绝热管进行切割，以使内部的缆芯暴露在空气中。

具体地，如果内绝热管检测步骤中检测到内绝热管受到破坏，则采用等离子技术对位于第一预设切割区域内的内绝热管进行切割，以使内部的缆芯暴露在空气中。

内部缆芯检测步骤，对内部的缆芯进行检测，确定内部的缆芯是否发生破坏。

具体地，当内部的缆芯暴露在空气中时，对内部的三相缆芯进行检测，确定内部的各相缆芯是否发生破坏。在本实施例中，可通过各相缆芯的屏蔽层进行判断，一旦屏蔽层发生破坏，则确定该相缆芯发生破坏。

整体再次切割步骤，如果内部的缆芯发生破坏，对位于第二切割预设区域内的外护套、外绝热管和内绝热管进行再次切割，以将外护套、外绝热管和内绝热管均切割为两段，并对位于第三切割预设区域内的发生破坏的缆芯进行切割，以使发生破坏的缆芯切割为两段。

具体地，如果内部的缆芯发生破坏，可先采用等离子技术对位于第二切割预设区域内的外护套、外绝热管和内绝热管进行再次切割，以将外护套、外绝热管和内绝热管均切割为两段，即对处于第二切割预设区域内外部保护层全部等离子切割，形成两段保护层结构；然后，对位于第三切割预设区域内的发生破坏的缆芯进行切割，以切除内部缆芯受损区域，发生破坏的缆芯切割为两段，切割区域可图4所示。其中，第二切割预设区域大于第一预设区域。其中，第二预设切割区域可以为以外保护层故障圆形区域的圆心所在的电缆横截面为第一基准面，在第一基准面两侧且和第一基准面间距为第二预设距离的两个第一边界截面之间的区域；所述第二预设距离为大于或等于外保护层故障圆形区域的直径的五倍，并且，所述第二预设距离小于或等于外保护层故障圆形区域的直径的十倍；第三预设切割区域可以为以内部缆芯上故障圆形区域的圆心所在的电缆横截面为第二基准面，在第二基准面两侧且和第二基准面间距为第三预设距离的两个第二边界截面之间的区域；所述第三预设距离为大于或等于以内部缆芯上故障圆形区域的直径的五倍，并且，所述第一预设距离小于或等于内部缆芯上故障圆形区域的直径的十倍；由于外力破坏故障引起的故障点一般外大内小，即外保护层故障圆形区域的直径大于内部缆芯上故障圆形区域的直径，则第二预设区域大于第三切割预设区域，如图4所示，使得内部缆芯被切割部分小于外绝热管被切割部分。

电缆整体修复步骤，制作新电缆接头，并将新电缆接头的两个端部分别连接在两段切割缆芯的两个切割端上，并依次对内绝热管、外绝热管和外护套进行修复，完成故障超导电缆的修复。

具体地，首先，在两段内部缆芯切割的断口处制作新的电缆接头，并将新电缆接头的两个端部分别连接在两段切割缆芯的两个切割端上，实现两段切割缆芯之间的连接修复；然后，依次对内绝热管、外绝热管和外护套进行修复，完成故障超导电缆的修复。

继续参见图2，在内绝热管检测步骤中，如果确定内绝热管没有受到破坏，则在内绝热管检测步骤后，进行外绝热管修复步骤，在这个外绝热管修复步骤中，对外绝热管和外护套进行修复。其中，对外绝热管和外护套进行修复具体为：采用与切割部分相适配的不锈钢片代替切割下的外绝热管，将不锈钢片焊接在故障电缆原有未切割的外绝热管上，并对焊缝进行检测和修补，外绝热管修复完成后，利用与切割部分相适配的外护套采用热熔技术对外护套进行修补。

具体地，如果确定内绝热管没有受到破坏，则仅外护套和外绝热管发生故障，先采用与切割部分相适配的不锈钢片代替切割下的外绝热管即受损后切割下的外绝热管部位，将不锈钢片采用氩弧焊焊接在故障电缆原有未切割的外绝热管上，即用氩弧焊对缝隙进行焊接，焊接完成后，先对焊缝表面进行清洁处理，并对焊缝进行检测和修补，可通过观察焊缝上是否有气孔，若有气孔，则对焊缝进行修补；外绝热管修复完成后，利用与切割部分相适配的外护套采用热熔技术对外护套进行修补。

继续参见图2，在内部缆芯检测步骤中，如果确定内部屏蔽层没有发生破坏，则在内部缆芯检测步骤后，进行内绝热管修复步骤；在内绝热管修复步骤中，依次对内绝热管、外绝热管和外护套进行修复。其中，对内绝热管进行修复具体为：采用与切割部分相适配的不锈钢片代替切割下的内绝热管，将不锈钢片焊接在故障电缆原有未切割的内绝热管上，并对焊缝进行检测和修补。

具体地，内部绝热管受损，但屏蔽层未受损的情况下，仅需修补内外部绝热管，次序是先内后外，可首先采用氩弧焊焊接新不锈钢片后，去除因焊接所产生的异物，并检查焊缝上的气孔情况，有则对其进行修补。内部绝热管修补完成后，开始对外绝热管和外护套进行修复，可参照外绝热管修复步骤，本步骤对其不做赘述。

在本实施例中，在电缆整体修复步骤、外绝热管修复步骤和内绝热管修复步骤修复后可进行抽真空试验步骤；其中，在抽真空试验步骤中，对修复的超导电缆进行抽真空试验，可通过外管向修复部位注入示踪气体使其进入到内绝热管和外绝热管之间的真空层区域，利用氦质谱检漏仪检出泄露率，以检测修复的超导电缆是否满足要求。

参见图5，其为制作新电缆接头并将新电缆接头的两个端部分别连接在两段切割缆芯的两个切割端上的流程框图。如图所示，制作新电缆接头，并将新电缆接头的两个端部分别连接在两段切割缆芯的两个切割端上，包括如下子步骤：

子步骤S61，将铜屏蔽层及超导屏蔽层向外翻转，对绝缘层进行剥切，形成“铅笔头”状，并在绝缘层外部涂抹应力疏散胶并套入应力控制管，对应力控制管进行烘烤，在应力控制管外依次套入半导电管、内绝缘管、外半导电管并均移动至切割缆芯的断口的一侧。

具体地，首先，如图6所示，可先将两段切割缆芯的切割端在断口处外移，使得两个切割端之间形成大的操作空间；并如图7所示，将铜屏蔽层及超导屏蔽层向外翻转；然后，对绝缘层进行剥切，形成如图8所示的“铅笔头”状即圆锥状结构，并清洁内半导电层和外半导电层；最后，在绝缘层外部涂抹应力疏散胶并套入应力控制管，对应力控制管进行烘烤，使得应力控制管粘固在暴露空气中的呈圆锥面的绝缘层外壁，并在其中一个切割缆芯的应力控制管外依次套入半导电管、内绝缘管、外半导电管，且均移动至该切割缆芯的断口的一侧，以便后续移动至断口处。

子步骤S62，对两段内部铜衬芯进行压接形成一根管结构，压接完后打磨压接头，用新的超导带材焊接连接两段切割缆芯的超导导体层，超导导体层焊接完后，打磨焊接点，并在外部绕包半导电带，绕包后的外径与原有电缆缆芯的超导导体层外径相一致，完成内部铜衬芯和超导导体层的修复。

具体地，首先，如图9所示，可通过压接管20对两段内部铜衬芯10进行压接形成一根管结构，并在压接完后打磨压接头，实现内部的铜衬芯10之间的修复；然后，用新的超导带材8焊接连接两段切割缆芯的超导导体层，超导导体层焊接完后，打磨焊接点30，在外部绕包半导电带40，绕包后的外径与原有电缆缆芯的超导导体层外径相一致，实现超导导体层之间的修复。

子步骤S63，在“铅笔头”状结构处于半导电带的外部用应力胶填充，将已套入的半导电管移至接头处烘烤收缩，以实现内半导电层的修复。

具体地，如图9所示，首先，在 “铅笔头”状结构处于半导电带40的外部用应力胶50填充；然后，将已套入的半导电管60移至接头处烘烤收缩，以实现内半导电层的修复；最后，可用清洗剂清洗半导电管60和裸露的应力控制管。

子步骤S64，将已套入的内绝缘管移至接头处，内绝缘管的管口部位绕包热熔胶，从中间向两端加热收缩，并在内绝缘管的两端包绕防水胶布以对内绝缘管和两段切割缆芯的绝缘层之间的连接处密封，实现绝缘层的修复。

具体地，如图9所示，首先，将已套入的内绝缘管70移至接头处，并在该内绝缘管70管口部位绕包热熔胶，然后从中间向两端加热收缩，并在内绝缘管70的两端包绕防水胶布密封，实现绝缘层的修复。

子步骤S65，将已套入的外半导电管移至接头处，在其两端包绕热熔胶，从中间向两端加热收缩，实现外半导电层的修复。

具体地，如图9所示，将已套入的外半导电层80移至接头，在其两端包绕热熔胶，然后从中间向两端加热收缩，实现外半导电层的修复。

子步骤S66，将超导屏蔽层翻转回来，对两段超导屏蔽层的接头处进行焊接，并进行成焊接点的打磨。

子步骤S67，将铜屏蔽层翻转回来，对两段铜屏蔽层的接头处进行焊接，并进行成焊接点的打磨。

具体地，将超导屏蔽层和铜屏蔽层形成接头处的屏蔽层9。

在本实施例中，在电缆整体修复步骤中，依次对内绝热管、外绝热管和外护套进行修复可参照内绝热管修复步骤，本步骤中对其不再赘述。

综上，本实施例提供的超导电缆故障后的修复方法，根据查找的外保护层故障圆形区域对外护套和外绝热管进行切割，以使内绝热管暴露在空气中，进而对内绝热管进行检测，确定内绝热管是否受到破坏，并在内绝热管受到破坏，对内绝热管进行切割，以使内部的缆芯暴露在空气中，确定内部的缆芯是否发生破坏，如果内部的缆芯发生破坏，对外护套、外绝热管和内绝热管进行再次切割，以将外护套、外绝热管和内绝热管均切割为两段，并对发生破坏的缆芯进行切割，以使发生破坏的缆芯切割为两段；并再两段切割缆芯的断口处制作新电缆接头，并将新电缆接头的两个端部分别连接在两段切割缆芯的两个切割端上，并依次对内绝热管、外绝热管和外护套进行修复，完成故障超导电缆的修复。该方法通过逐层切割以逐层检测外保护层以及内部缆芯是否发生破坏，并在内部缆芯发生破坏时，将故障点周围的外保护层以及内部缆芯割除形成两段，并新电缆接头对内部缆芯进行修复，再依次对内绝热管、外绝热管和外护套进行修复，实现外保护层以及内部缆芯的修复工作。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。