[发明专利]磁针压敏元件法测量超导线中输运电流装置

说明书

本发明公开了一种磁针压敏元件法测量超导线中输运电流装置，属于超导应用技术领域。本发明的技术方案要点为：磁针压敏元件法测量超导线中输运电流装置，测量原理为：通电超导线外放置在r处的磁针受力F∝磁感应强度B∝载流电流I，通过可观测量小磁针受的力来计算超导线中的输运电流I；整个装置是探头部件固定在自制的支架上，探头部件由磁针、压敏传感器、积分运算放大电路模块和数字显示等构成。采用磁针压敏元件法测量超导线中输运电流装置解决了在线测量超导线中大输运电流的问题。

技术领域

本发明属于超导应用技术领域，具体涉及一种磁针压敏元件法测量超导线中输运电流装置。

背景技术

电力是当下社会生产、生活的重要生产资料，是保证社会正常运行的基本能源。电力系统经过低压输电到高压输电，直流输电到交流输电等若干技术变革，发展为现代的多机、大容量、交直流输电相结合的复杂系统。但是，随着电力系统的扩大，在若干方面正面临着难以克服的困难，如高压、长距离输电，使系统出现难以克服的稳定性问题；大城市，电能消费密度不断增长，送电通道越来越紧张，如果继续使用常规技术己难以解决未来大城市高密度大容量送电问题；目前的输电导体绝大多数使用的是具有电阻的铜和铝及其合金，输电线路损耗较大。要解决上述困难，急需在电力系统中进行重大的技术革新，零电阻的超导线有望解决这些问题等。

然而超导线中输运电流一般很大，霍尔传感器的半导体饱和失效；超导的一个基本特性是零电阻，直流超导时电流的热效应趋近零；也没有电磁能量的交换不发生电磁辐射——电磁能量是静态的，这些都为测量带来了麻烦。目前测量直流大电流主要有以下几种方法：分流器原理、磁调制原理、核磁共振原理、磁光效应原理、霍尔效应原理、罗柯夫斯基线圈原理、直流比较仪原理等，这些方法是对常规导导线的测量，都不能直接应用于超导线的在线测量。尽管目前有一些能够测量超导线的设备和方法如：tapestar、改进的磁光法、霍尔探头法和交流法等，这些只限于在没有工程输电载流的情况下的检测，最为认可的四引线法也不能检测负载工作的超导体中的电流。

可是超导电力装置的性能检测技术与增强超导电力技术的可靠性密切相关。为使超导电力装置进入电力系统，必须研究其检测方法、检测标准等关键技术，以实现对研制开发的超导电力装置进行全面而科学的性能检测，保证运行的超导电力装置具有良好的技术和可靠的运行性能。目前，已有部分国外大公司注意到超导电力装置实验检测的重要性，如日立、东芝、昭和电缆，美国超导公司、GE 公司等，已开始建设相关的实验基地。由于超导电力装置具有超导体的基本电磁特性，即在临界电流、临界磁场与临界温度范围内的零电阻特性，因此，超导电力装置的试验、检测内容及方法与常规电力装置相比有其特殊性。

如上所述，目前对超导线中输运直流电流进行测量还没有有效的手段。制备工程上测量超导线中输运电流装置是一个亟待解决的问题。

发明内容

为了解决对工程应用的超导线中输运电流进行测量的问题，本发明提供了一种磁针压敏元件法测量超导线中输运电流装置。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，磁针压敏元件法测量超导线中输运电流装置，其测量原理在于：

根据毕奥-萨伐尔定律电流元对磁极作用力的规律，电流元在空间产生的磁场为：

任意载流电流I的导线在线外距离为r的点 P 处的磁感强度为：

由近通电超导线外放置在r处的磁针受力与磁感应强度B的关系，

式中M为磁针所受力矩，V为磁针体积