[发明专利]一种传导冷却高温超导电缆的运行与测试装置及方法

说明书

本发明公开一种传导冷却高温超导电缆的运行与测试装置及方法，包括模拟太空环境试验装置、低温系统模块、测量系统模块和供电系统模块；通过模拟太空环境试验装置提供真空环境，测量模拟太空环境试验装置内的传导冷却高温超导电缆的应变、温度和通流能力；通过调节传导冷却高温超导电缆的电流，得到传导冷却高温超导电缆电压、温度和应变值。本发明能在无低温液体浸泡的低温环境下对传导冷却高温超导电缆的本征特性和物理参数进行综合测量，具有能实时测量、精度高等优点。

技术领域

本发明属于超导电缆领域，涉及传导冷却高温超导电缆的运行过程中温度场和应变场的测试装置及方法。

背景技术

随着高温超导带材制造工艺的成熟，利用高载流密度的传导冷却高温超导电缆进行输电的研究进一步发展起来。相比于常规电缆，传导冷却高温超导电缆具有容量大，损耗低，体积小等优点。

采用制冷机传导冷却方式为超导系统的运行提供低温环境的优点在于结构简单，操作方便，制冷系统的体积和质量大幅下降，同时不需要低温液体输送和补充操作，在空间太阳能电站等电流容量大、不易维护的地方有很重要的研究意义，然而在制冷机冷却高温超导直流电缆的过程中，由于传导冷却高温超导电缆传热性能和制冷机冷量的限制，制冷机冷却的超导电缆降温速度慢、抗热扰动能力低，不可避免地在电缆运行过程中会产生温度的不均匀分布以及附加的热应力，而线(带)材在温度变化和应力作用的情况下，均会出现超导电性(如通流能力等)的退化现象。所以，通过对制冷机传导冷却的高温超导电缆进行实验，研究传导冷却高温超导电缆冷却效率、热稳定性以及失超恢复特性是现有技术中的一大难点。

目前，传导冷却超导电缆应用的研究处于初级阶段，各项技术均不完善。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种传导冷却高温超导电缆运行与测试装置及方法，监测传导冷却高温超导电缆的稳定运行。本发明能在无低温液体浸泡的低温环境下对传导冷却高温超导电缆的本征特性和物理参数进行综合测量，具有能实时测量、精度高的特点。

本发明为解决其技术问题提出以下技术方案：

一种传导冷却超导电缆的运行与测试装置，包括模拟太空环境试验装置、低温系统模块、测量系统模块和供电系统模块；

所述模拟太空环境试验装置内置有传导冷却高温超导电缆，低温系统模块、测量系统模块和供电系统模块分别连接模拟太空环境试验装置；

所述低温系统模块，用于对高温超导电缆采用传导冷却方式进行制冷，为其提供冷量；并对模拟太空环境试验装置提供真空环境；

所述测量系统模块，用于测量模拟太空环境试验装置内的传导冷却高温超导电缆的应变、温度和通流能力；

所述供电系统模块，为模拟太空环境试验装置、低温系统模块和测量系统模块提供电能；

通过调节传导冷却高温超导电缆的电流，得到传导冷却高温超导电缆的电压、温度和应变值。

优选的，所述低温系统模块包括制冷机组和真空机组，所述制冷机组包括压缩机和冷头，压缩机连接冷头，冷头连接至传导冷却高温超导电缆；

所述真空机组包括前级机械泵、真空波纹管和分子泵，机械前置泵与分子泵连接；分子泵通过分子泵控制仪控制，将压缩机和分子泵分别与水冷机组进行连接。

优选的，所述测量系统模块包括传感器和数据采集仪器；所述传感器包括铂电阻、低温应变片和真空规管；所述数据采集仪器包括温度监视器、动态应变仪和复合真空计，复合真空计通过真空规管连接到模拟太空环境试验装置上；真空规管与试验腔体通过法兰连接；

所述铂电阻和低温应变片分别与温度监视器和动态应变仪连接。