[發明專利]用于測試超導帶材載流特性的系統和方法

有效

• 申請號: 202010316805.2
• 申請日: 2020-04-21
• 公開（公告）號: CN111413567B
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 孫宇光;尹超;趙廣睿;杜威
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 代理公司: 北京睿邦知識產權代理事務所(普通合伙) 11481
• 代理人: 徐丁峰;戴亞南

本發明實施例提供一種用于測試超導帶材載流特性的系統和方法。系統包括密封容器、加熱裝置、恒溫裝置、溫度傳感器、電壓電流測量裝置和控制裝置。加熱裝置用于加熱密封容器內的液氮；恒溫裝置用于將超導帶材夾在內部以保持超導帶材恒溫，在測試時間開始前，液氮浸沒恒溫裝置和加熱裝置；溫度傳感器用于檢測超導帶材的溫度；電壓電流測量裝置用于測量超導帶材的電壓信號和電流信號；控制裝置為超導帶材提供測試電流，為加熱裝置提供加熱電流，并基于溫度信號、電壓信號和電流信號確定超導帶材在各目標溫度下的載流特性。上述系統和方法可測試超導帶材在高于77K，特別是85?90K的溫度下的載流特性。

技術領域

本發明涉及超導帶材技術領域，更具體地涉及一種用于測試超導帶材載流特性的系統和方法。

背景技術

隨著西氣東輸，西電東送等工程的陸續啟動，氣電同時輸送進入超導研究的視野。可以根據液化天然氣(LNG)和電力對低溫環境的共同需求，使用混合工質作為超導電纜的冷卻劑，實現LNG和電力的一體化輸送。例如，在超導直流能源管道的基礎研究項目中，利用天然氣輸送管道內流動的LNG以及其他類型液體燃料作為超導電纜的制冷劑，在管道內架設超導電纜，同時實現超導電力運輸，達到電力/LNG輸送一體化。在能源管道中，超導電纜與LNG共用制冷系統、絕熱管道和制冷站，能降低綜合成本、提高能源利用效率，為能源互聯網建設提供了先進技術方案。

在上述能源管道中超導電纜工作在85-90K的混合工質溫區。但是目前擬用于高溫超導電纜本體的Bi-2223超導帶材，國內外只有其在常壓液氮溫區(77K)下的載流特性數據，缺乏在85-90K溫區下的載流特性的實驗數據。

發明內容

考慮到上述問題而提出了本發明。本發明提供了一種用于測試超導帶材載流特性的系統和方法。

根據本發明一個方面，提供了一種用于測試超導帶材載流特性的系統，包括：密封容器，密封容器包括容器本體和容器蓋，容器本體用于容納液氮，容器蓋具有電壓引線端子、電流引線端子、溫度引線端子和加熱電源端子；加熱裝置，用于在測試時間內布置在容器本體內部并用于加熱液氮，加熱裝置具有用于連接至加熱電源端子的加熱引線，測試時間是測試超導帶材的載流特性的時間；恒溫裝置，用于在測試時間內布置在容器本體內部，恒溫裝置包括左側恒溫組件、右側恒溫組件以及位于左側恒溫組件和右側恒溫組件之間的中間恒溫組件，左側恒溫組件、右側恒溫組件和中間恒溫組件中的每一個的熱導率高于預設熱導率閾值并且比熱容高于預設比熱容閾值，其中，中間恒溫組件用于在測試時間內將超導帶材的中間帶材段夾在內部，并且中間恒溫組件與超導帶材相互絕緣，左側恒溫組件和右側恒溫組件分別用于在測試時間內將超導帶材的左側帶材段和右側帶材段夾在各自內部，并且左側恒溫組件和右側恒溫組件與超導帶材電氣連通，其中，左側恒溫組件和右側恒溫組件分別連接有用于連接至電流引線端子的電流引線，中間帶材段連接有用于連接至電壓引線端子的電壓引線；溫度傳感器，用于在測試時間內布置在超導帶材周圍預設距離內，以檢測超導帶材的溫度，溫度傳感器具有用于連接至溫度引線端子的溫度引線；電壓電流測量裝置，用于在測試時間內與電壓引線端子和電流引線端子連接并測量對應的電壓信號和電流信號；控制裝置，用于在測試時間內與電流引線端子、溫度引線端子、加熱電源端子和電壓電流測量裝置連接，用于經由電流引線端子為超導帶材提供測試電流，經由加熱電源端子為加熱裝置提供加熱電流，經由溫度引線端子接收溫度傳感器輸出的溫度信號，接收電壓電流測量裝置輸出的電壓信號和電流信號，并基于溫度信號、電壓信號和電流信號確定超導帶材在各目標溫度下的載流特性，其中，在測試時間開始前，液氮浸沒恒溫裝置和加熱裝置。