[发明专利]一种测量超导带材的失超恢复特性的装置和方法

说明书

本发明提供一种测量超导带材的失超恢复特性的装置和方法。所述装置和方法通过在可控冲击电源处并联一个恒流源，使冲击电流结束后由恒流源继续为超导带材加载电流，并通过数据控制单元同步测量超导带材两端的电压，由电压值判断超导带材是否恢复至超导态。所述装置和方法不需要对待测试超导带材样品作特殊处理，可以完全在实际应用环境下开展测试，而且由于结构简单，具有毫秒级的测量响应速度。

技术领域

本发明涉及电力测量领域,并且更具体地，涉及一种测量超导带材的失超恢复特性的装置和方法。

背景技术

超导带材是一种在特定环境下具有零电阻特性的材料，一般分为低温超导材料和高温超导材料。其中，高温超导材料以铋系和钇系两种材料应用最为广泛，目前已经实现一定规模的量产。随着高温超导材料制备技术的不断提升，高温超导带材的性价比大幅提升，极大促进了高温超导电力技术的发展。

目前，国内外已经有较多超导电力设备实现并网运行，但超导电力装置在并网运行中可能会遭遇突发短路故障，导致超导带材在短路故障中承载较大的电流冲击。此时，超导带材因严重过流而转入正常的有电阻状态，称之为“失超”；超导带材因电阻发热产生热量累积，累积的热量将导致温度显著增加。超导带材在不同电流冲击下的“失超”过程，以及当故障电流消失后，超导带材从“失超”状态重新恢复至“超导态”所需的时间，是超导电力装置设计的重要依据。

文献针对铋系超导带材在工频过电流冲击下的失超及恢复特性开展了研究(卜红纺等.准绝热环境下Bi-2223/Ag带材在工频过电流冲击下的失超及恢复特性实验研究.低温物理学报,2007,29(4):296-300)，其目的是通过测量超导带材表面的温度来判断超导带材是否已经恢复至“超导态”，若测量的温度重新达到77K，则被测量的超导带材就已经转变为“超导态”。该文献中该装置主要包含交流可控电源、数据采集装置、温度传感器等部分，在超导带带测试样品上安置电阻温度传感器来测量温度的变化，来获得失超恢复特性。但是，采用粘贴在超导带材表面的温度传感器测量超导带材的温度存在以下问题：(1)为更好的通过温度传感器测量到带材温度的变化，该装置需要将超导带材和温度传感器密封在环氧支架槽中，使得超导带材和液氮不接触，与超导带材的实际运行工况完全不相符；(2)超导带材失超产生热量后，热量传递到温度传感器需要有一定的热传导时间，导致温度传感器不能实时的准确表征超导带材的温度。

因此，迫切需要一种技术能在与实际运行工况相符的情况下准确测量超导带材从失超状态到恢复超导状态的时间。

发明内容

为了解决现有技术中存在的无法在与实际运行工况相符的情况下，准确测量超导带材从失超状态到恢复超导状态的时间的技术问题，本发明提供测量超导带材的失超恢复特征的装置，所述装置包括：

可控冲击电源，其与恒流源并联后，与超导带材串联，用于对超导带材施加冲击电流，使超导带材失超；

恒流源，其用于对超导带材施加等于第一电流值的恒定电流；

电流传感器，其用于测量所述超导带材上的电流；

数据控制单元，其端子分别与电流传感器的输出端子、超导带材的电压引线和可控冲击电源连接，用于采集超导带材上的电流和电压，以及远程控制可控冲击电源的输出电流。

进一步地，所述装置还包括二极管，其一端与可控冲击电源连接，另一端与恒流源连接，用于防止冲击电流反向流到恒流源。

进一步地，所述恒流源的最大输出电压和可控冲击电源的最大输出电压都大于超导带材的最大冲击电压。

进一步地，所述数据控制单元包括：

第一数据采集单元，其用于采集电流传感器传输的电流值和冲击电流作用于超导带材时的端对端电压；

第二数据采集单元，其用于采集恒定电流作用于超导带材时的端对端电压；