[发明专利]一种同绕补偿线圈及有其的失超检测系统

说明书

本发明公开了一种同绕补偿线圈及有其的失超检测系统，同绕补偿线圈包括位于管内电缆导体铠甲倒角处的同绕线补偿线圈、沿管内电缆导体铠甲螺旋包绕的同绕带补偿线圈；同绕线补偿线圈平行于管内电缆导体布线，最佳安放倒角位置通过互感计算分析确定，其一端与管内电缆导体铠甲连接，另一端获取同绕线补偿线圈与超导磁体间差分电压，实现对超导磁体感应电压的补偿；同绕带补偿线圈沿管内电缆导体螺旋包绕布线，最佳包绕螺距通过互感计算分析确定，其一端与管内电缆导体铠甲连接，另一端获取同绕带补偿线圈与超导磁体间差分电压，实现对超导磁体感应电压的补偿。该种同绕补偿线圈能够实现精准补偿，避免感应电压造成失超检测误判。

技术领域

本发明属于超导磁体失超检测技术领域，更具体地，涉及一种应用于管内电缆导体型超导磁体失超检测的同绕补偿线圈及有其的失超检测系统，尤其适用于脉冲场磁体的失超检测。

背景技术

全超导磁体是托卡马克受控聚变装置稳态运行的基础，也是未来聚变堆的首选方案。超导磁体系统是超导托卡马克装置主机的最重要组成部分，主要用于激发、控制和约束等离子体，具有磁体规模大、运行电流高、电流变化快的运行特点。因此，托卡马克超导磁体多采用管内电缆导体(CICC，Cable-In-Conduit Conductor)绕制。

超导磁体运行在4.5K超低温下，任何剧烈的热、电磁和机械扰动都可能导致磁体失超，此时电磁储能快速转化为热能，如不及时探测到失超发生并采取保护措施则会破坏磁体的内部结构甚至烧毁磁体。失超检测方法主要包括：电压检测法、温升检测法、压力检测法、流速检测法、超声波检测法等。

聚变磁体采用电压检测作为主失超检测方案，以提高响应实时性。由于磁体电感及其脉冲运行，其两端产生的感应电压需要给以充分考虑，避免造成失超检测的误判。为消除感应电压干扰，传统的电压检测采用平衡电桥或补偿线圈抵消感应电压。但平衡电桥方法依赖于磁体的对称结构，对于时变的等离子体电流等耦合干扰难以抵消；传统补偿线圈采用独立的线圈用以拾取空间磁通变化，对于大尺寸聚变磁体而言，存在空间差异大、补偿效果差的问题。因此，准确的失超判别需要准确检测失超电阻电压变化，十分必要针对大型超导磁体，发展更为精准的感应电压补偿处理技术，以最大限度抵消各类感应电压噪声对失超检测的干扰。

发明内容

本发明技术解决问题：针对传统补偿线圈及平衡电桥补偿效果差的缺陷提供一种同绕补偿线圈及有其的失超检测系统，能够实现精准补偿以抵消各类感应电压噪声对失超检测的干扰，避免失超检测误判。

本发明技术解决方案：一种同绕补偿线圈，包括：位于超导磁体(1)管内电缆导体铠甲倒角处的同绕线补偿线圈(2)、沿超导磁体(1)管内电缆导体铠甲螺旋包绕的同绕带补偿线圈(3)；所述同绕补偿线圈(2)和(3)与超导磁体(1)同步绕制，具有相同的结构尺寸和耦合电感，与传统分离式补偿线圈相比噪声抑制比提高一个数量级；

所述同绕线补偿线圈(2)平行于超导磁体(1)的管内电缆导体布线，安放倒角处的位置通过互感计算分析确定；

所述同绕线补偿线圈(2)的一端与超导磁体(1)的管内电缆导体铠甲连接，连接处可导电；

所述同绕带补偿线圈(3)沿超导磁体(1)的管内电缆导体螺旋布线，包绕螺距通过互感计算分析确定；

所述同绕带补偿线圈(3)的一端与超导磁体(1)的管内电缆导体铠甲连接，连接处可导电；

工作时，所述同绕线补偿线圈(2)及同绕带补偿线圈(3)用于感应超导磁体(1)中的感应电压；所述同绕线补偿线圈(2)及同绕带补偿线圈(3)与超导磁体(1)间的耦合电感与超导磁体(1)自身电感误差不大于1％；通过所述同绕线补偿线圈(2)及同绕带补偿线圈(3)与超导磁体(1)另一端，获取同绕补偿线圈与超导线圈间差分电压，对超导磁体中感应电压抑制比达到99％以上，消除超导磁体中的自感电压及互感电压对失超检测电压的影响，避免失超误判。