[發明專利]一種同繞補償線圈及有其的失超檢測系統

有效

• 申請號: 202111524910.6
• 申請日: 2021-12-14
• 公開（公告）號: CN114217252B
• 公開（公告）日: 2023-09-29
• 發明（設計）人: 王騰;胡燕蘭;鄭龍貴;肖業政;潘超;倪其才
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: G01R33/12
• 分類號: G01R33/12
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 安麗

本發明公開了一種同繞補償線圈及有其的失超檢測系統，同繞補償線圈包括位于管內電纜導體鎧甲倒角處的同繞線補償線圈、沿管內電纜導體鎧甲螺旋包繞的同繞帶補償線圈；同繞線補償線圈平行于管內電纜導體布線，最佳安放倒角位置通過互感計算分析確定，其一端與管內電纜導體鎧甲連接，另一端獲取同繞線補償線圈與超導磁體間差分電壓，實現對超導磁體感應電壓的補償；同繞帶補償線圈沿管內電纜導體螺旋包繞布線，最佳包繞螺距通過互感計算分析確定，其一端與管內電纜導體鎧甲連接，另一端獲取同繞帶補償線圈與超導磁體間差分電壓，實現對超導磁體感應電壓的補償。該種同繞補償線圈能夠實現精準補償，避免感應電壓造成失超檢測誤判。

技術領域

本發明屬于超導磁體失超檢測技術領域，更具體地，涉及一種應用于管內電纜導體型超導磁體失超檢測的同繞補償線圈及有其的失超檢測系統，尤其適用于脈沖場磁體的失超檢測。

背景技術

全超導磁體是托卡馬克受控聚變裝置穩態運行的基礎，也是未來聚變堆的首選方案。超導磁體系統是超導托卡馬克裝置主機的最重要組成部分，主要用于激發、控制和約束等離子體，具有磁體規模大、運行電流高、電流變化快的運行特點。因此，托卡馬克超導磁體多采用管內電纜導體(CICC，Cable-In-Conduit?Conductor)繞制。

超導磁體運行在4.5K超低溫下，任何劇烈的熱、電磁和機械擾動都可能導致磁體失超，此時電磁儲能快速轉化為熱能，如不及時探測到失超發生并采取保護措施則會破壞磁體的內部結構甚至燒毀磁體。失超檢測方法主要包括：電壓檢測法、溫升檢測法、壓力檢測法、流速檢測法、超聲波檢測法等。

聚變磁體采用電壓檢測作為主失超檢測方案，以提高響應實時性。由于磁體電感及其脈沖運行，其兩端產生的感應電壓需要給以充分考慮，避免造成失超檢測的誤判。為消除感應電壓干擾，傳統的電壓檢測采用平衡電橋或補償線圈抵消感應電壓。但平衡電橋方法依賴于磁體的對稱結構，對于時變的等離子體電流等耦合干擾難以抵消；傳統補償線圈采用獨立的線圈用以拾取空間磁通變化，對于大尺寸聚變磁體而言，存在空間差異大、補償效果差的問題。因此，準確的失超判別需要準確檢測失超電阻電壓變化，十分必要針對大型超導磁體，發展更為精準的感應電壓補償處理技術，以最大限度抵消各類感應電壓噪聲對失超檢測的干擾。

發明內容

本發明技術解決問題：針對傳統補償線圈及平衡電橋補償效果差的缺陷提供一種同繞補償線圈及有其的失超檢測系統，能夠實現精準補償以抵消各類感應電壓噪聲對失超檢測的干擾，避免失超檢測誤判。

本發明技術解決方案：一種同繞補償線圈，包括：位于超導磁體(1)管內電纜導體鎧甲倒角處的同繞線補償線圈(2)、沿超導磁體(1)管內電纜導體鎧甲螺旋包繞的同繞帶補償線圈(3)；所述同繞補償線圈(2)和(3)與超導磁體(1)同步繞制，具有相同的結構尺寸和耦合電感，與傳統分離式補償線圈相比噪聲抑制比提高一個數量級；

所述同繞線補償線圈(2)平行于超導磁體(1)的管內電纜導體布線，安放倒角處的位置通過互感計算分析確定；

所述同繞線補償線圈(2)的一端與超導磁體(1)的管內電纜導體鎧甲連接，連接處可導電；

所述同繞帶補償線圈(3)沿超導磁體(1)的管內電纜導體螺旋布線，包繞螺距通過互感計算分析確定；

所述同繞帶補償線圈(3)的一端與超導磁體(1)的管內電纜導體鎧甲連接，連接處可導電；

工作時，所述同繞線補償線圈(2)及同繞帶補償線圈(3)用于感應超導磁體(1)中的感應電壓；所述同繞線補償線圈(2)及同繞帶補償線圈(3)與超導磁體(1)間的耦合電感與超導磁體(1)自身電感誤差不大于1％；通過所述同繞線補償線圈(2)及同繞帶補償線圈(3)與超導磁體(1)另一端，獲取同繞補償線圈與超導線圈間差分電壓，對超導磁體中感應電壓抑制比達到99％以上，消除超導磁體中的自感電壓及互感電壓對失超檢測電壓的影響，避免失超誤判。