[发明专利]一种适用于超导磁体的复合型失超保护电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于超导磁体的复合型失超保护电路，综合利用各种电路对超导磁体进行失超保护。

背景技术

随着超导技术的发展，特别是高温超导材料的发现，超导运行所需要的环境指标得到了技术性的提高，大大地促进了超导应用的发展。但是，温度、电流密度和电磁强度等超导运行需要的条件依然苛刻，是决定超导应用发展的关键因素。

正常运行的超导磁体由于其特殊的物理性质，不仅能够承载大量的电能，而且可以超导磁体形成强磁场，储存和瞬间释放大量的能量，实现电磁能的高品质转换。一旦失超，超导磁体中的能量必须释放，否则，绝缘损坏，线圈烧毁，甚至会诱发更为严重的事故。因此，研究失超检测与保护是超导应用的重要课题之一。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，进一步提高超导磁体运行的稳定性和安全性，本发明提供一种适用于超导磁体的复合型失超保护电路，综合利用各种回路对超导磁体进行失超保护。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种适用于超导磁体的复合型失超保护电路，设计自动式失超保护回路、过压保护回路、灵敏型保护回路和自动式移能型释能回路对超导磁体进行失超保护：

所述自动式失超保护回路包括并联的压敏电阻RZ和稳压管ZD，自动式失超保护回路与超导磁体并联；压敏电阻RZ对超导磁体的端电压进行检测，当超导磁体的端电压超过压敏电阻RZ的阈值，自动式失超保护回路零延时自动投入，自动将超导磁体的电源短路，避免电能进一步流入超导磁体；稳压管ZD保持超导磁体两端电压恒定，当超导磁体失超，稳压管ZD两端电压突增，致使稳压管ZD击穿短路，对超导磁体进行保护；该回路充分利用了压敏电阻RZ和稳压管ZD的特性，在失超发生时瞬间自动投入使用，大大缩短了保护的响应时间；同时由于该回路是硬件回路，因此抗电磁干扰性强、稳定系数高；

所述过压保护回路包括电压继电器KV，过压保护回路与超导磁体并联；电压继电器KV对超导磁体的端电压进行检测，当超导磁体的端电压超过电压继电器KV的动作值，电压继电器KV动作，直接切断超导磁体的电源开关；该回路利用了电压继电器KV的特性，避免了脉冲电压的影响，除了检测失超过压现象外，还能够发出告警信号，同时还可以与外电路配合，以跳开超导磁体的电压开关；

所述灵敏型保护回路将超导磁体n等分，同时设计n个串联的同规格电阻和n-1个同规格的电流继电器KI；将超导磁体的两个端点和等分点依次记为S₀、S₁、S₂、…、S_n-1、S_n，其中S₀和S_n为超导磁体的两个端点，S₁、S₂、…、S_n-1为超导磁体的n等分点；将电阻依次记为R1、R2、…、Rn，电阻之间的连接点依次记为D₀、D₁、D₂、…、D_n-1、D_n，其中D₀为R1的一端，D_n为Rn的另一端，D₁为R1的另一端和R2的一端连接点，以此类推D₂、…、D_n-1；S₀和D₀之间直接通过导线连接，S_n和D_n之间直接通过导线连接，S_i和D_i之间通过一个电流继电器KI连接，其中1≤i≤n-1；超导磁体的等分线圈和相应的电阻通过电流继电器KI互联，形成桥式电路；电流继电器KI对电流幅值进行检测：正常运行时，桥式电路两边的等分线圈和相应的电阻之间无电势差，从理论上讲，电流继电器KI中无电流流过，即电流继电器KI不工作；当超导磁体发生局部失超或相变时，超导磁体等分线圈中的阻抗放生变化，而桥式电流的另一侧电阻无变化，在此情况下，电流继电器KI中就会有电流产生，当电流幅值超过动作值，电流继电器KI动作，直接切断超导磁体的电源开关；灵敏性不仅体现在电路的结构上，而且电流继电器KI的选型也是灵敏型的。