CN108594036A - 一种用于超导带材通电试验的连通器式测试装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于超导带材通电试验的连通器式测试装置，超导带材放置于绝热管路中且两端连接接线端子，绝热管路两端通过阀门分别与两个绝热容器相连，每个绝热容器上分别安装气体充装管路和液体加注管路，通过液体加注管路向绝热容器内充低温介质，绝热管路中完全充满低温介质，通过气体充装管路使得两个绝热容器内存在气枕压力差，通过接线端子向超导带材通入电流，使超导带材达到超导态，测试时，将两侧的气体充装管路相连，使两个低温绝热容器的气枕压力达到平衡，低温介质通过绝热管路由一侧流向另一侧，通过安装在超导带材上的电压传感器测量超导带材的瞬时状态电压信息，待低温介质流动停止后，切断电源，完成测试。

Description

一种用于超导带材通电试验的连通器式测试装置
技术领域
本发明属于低温试验装置领域，具体是指一种用于超导带材通电试验的连通器式测试装置。
背景技术
超导体具有零电阻、高密度载流能力等电工学特性，如果将超导体制成超导带材，其载流能力可以达到100～1000A/mm2，是普通铜导线或铝导线载流能力的50～500倍，且其直流状态下的传输损耗为零，因此，利用超导带材制备的电力设备，具有损耗低、效率高、占地小等优势。
超导输电装置主要由超导带材、绝缘材料和维持超导状态的低温绝热容器构成。低温绝热容器由于其安全、高效等特点，已广泛用于工业化生产及运输行业。低温绝热容器一般多为包含内胆与外壳的双层结构，为减小传热，通常在内胆外包覆绝热层，并且在内胆与外壳之间的空间内抽真空。
超导设备的运行需要低温环境，目前超导体运行的温度范围为4K至77K，液氢(约20K)的低温特性在超导领域有广泛的应用，利用液氢输送管结合超导输电，可显著提升电力装置容量、提高电力***对负载变化的响应速度。此外，由于液氢可作为超导带材的制冷介质，可以有效减少超导输电的制冷成本。
目前超导带材的测试装置中，提供低温环境的介质种类包括气体、液体或固体，介质大部分处于静置状态，除自然对流外不进行受迫运动。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种用于超导带材通电试验的测试装置，该测试装置中的低温介质处于整体定向流动状态，用于模拟同时输送化学能和电能的超导输电设备。
本发明的技术方案是：
一种用于超导带材通电试验的连通器式测试装置，包括液体加注管路、气体充装管路、绝热容器、绝热管路、阀门、接线端子；
超导带材放置于绝热管路中且两端连接接线端子，绝热管路两端通过阀门分别与两个绝热容器相连，每个绝热容器上分别安装气体充装管路和液体加注管路，通过液体加注管路向绝热容器内充低温介质，绝热管路中完全充满低温介质，通过气体充装管路使得两个绝热容器内存在气枕压力差，通过接线端子向超导带材通入电流，使超导带材达到超导态，测试时，将两侧的气体充装管路相连，使两个低温绝热容器的气枕压力达到平衡，低温介质通过绝热管路由一侧流向另一侧，通过安装在超导带材上的电压传感器测量超导带材的瞬时状态电压信息，待流动停止后，切断电源，完成测试。
一种用于超导带材通电试验的连通器式测试装置，包括液体加注管路、气体充装管路、绝热容器、绝热管路、阀门、接线端子；
超导带材放置于绝热管路中且两端连接接线端子，绝热管路两端通过阀门分别与两个绝热容器相连，每个绝热容器上分别安装气体充装管路和液体加注管路，通过液体加注管路向绝热容器内充低温介质，绝热管路中完全充满低温介质，通过气体充装管路使得两个绝热容器内存在气枕压力差，通过接线端子向超导带材通入电流，使超导带材达到超导态，测试时，通过安装在高压端绝热容器上的气体充装管路上的气体泄出孔板放气，使两个低温绝热容器的气枕压力达到平衡，低温介质通过绝热管路由一侧流向另一侧，通过安装在超导带材上的电压传感器测量超导带材的瞬时状态电压信息，待流动停止后，切断电源，完成测试。
进一步的，气枕压力差要大于压力传感器的误差测量精度。
进一步的，在测试开始前，超导带材可取出更换。
进一步的，接线端子通过绝热管路上的开孔引出，接线端子与开孔之间密封绝缘。
进一步的，接线端子焊接在超导带材上。
进一步的，低温介质是液氦、液氮、液氢或液化天然气。
进一步的，通过液位传感器监测两个低温绝热容器的液位差，通过压差传感器监测两个低温绝热容器的气枕压力差，并且液位差和气枕压力差的数值关系符合阿基米德定律。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
为了使低温介质在绝热管路中产生定向流动，按照本发明，通过气体充装管路向低温绝热容器中充入增压气体，使两个低温绝热容器中的低温介质产生高度差，再平衡连通器两侧气枕压力，使低温介质可以在超导带材周围产生定向流动。以这种方式，可以测试不同种类超导带材在不同低温介质中的超导态稳定性。
附图说明
图1是按照本发明的一种实施方式具有连通器原理的测试装置剖视简图。
具体实施方式
附图所示的连通器式测试装置的待测物体为超导带材7，该超导带材以焊接的方式与接线端子6相连，放置于绝热管路4中，绝热管路4通过大口径低温阀门5分别与两个低温绝热容器3相连，且低温绝热容器3中充有低温介质8，低温介质8可以是液氦、液氮、液氢或液化天然气等低温介质。
在测试准备阶段，打开大口径低温阀门5，通过两根液体加注管路1同时向两个低温绝热容器3中加注低温介质8，待绝热管路4中完全充满低温介质8时为止。然后通过一侧的气体充装管路2向一侧的低温绝热容器3中充入气枕增压气体，通过液位计监测两个低温绝热容器3的液面差，达到一定数值后停止充气，可以通过液位传感器9监测两个低温绝热容器的液位差，通过压差传感器10监测两个低温绝热容器的气枕压力差，并且液位差和气枕压力差的数值关系符合阿基米德定律。待***充分冷却后，通过接线端子6向超导带材7通入一定(例如符合超导态要求的或者，低于失超临界值的)电流，使超导带材7达到超导态。
在测试装置工作期间，一种方案是：通过打开高低压平衡阀门11将两侧的气体充装管路2通过高低压平衡管路12相连，使两个低温绝热容器3的气枕压力达到平衡，此时由于受重力作用，低温介质8通过绝热管路4由一侧流向另一侧，通过安装在超导带材7上的电压传感器测量超导带材的瞬时状态电压信息，待流动停止后，切断电源，终止测试。
另一种方案是：通过安装在高压端绝热容器3上的气体充装管路上的气体泄出孔板13放气，使两个低温绝热容器3的气枕压力达到平衡，此时由于受重力作用，低温介质8通过绝热管路4由一侧流向另一侧，通过安装在超导带材7上的电压传感器测量超导带材的瞬时状态电压信息，待流动停止后，切断电源，终止测试。
本发明未详细说明部分属于本领域技术人员公知常识。

Claims (8)

1.一种用于超导带材通电试验的连通器式测试装置，其特征在于：包括液体加注管路(1)、气体充装管路(2)、绝热容器(3)、绝热管路(4)、阀门(5)、接线端子(6)；
超导带材(7)放置于绝热管路(4)中且两端连接接线端子(6)，绝热管路(4)两端通过阀门(5)分别与两个绝热容器(3)相连，每个绝热容器(3)上分别安装气体充装管路(2)和液体加注管路(1)，通过液体加注管路向绝热容器(3)内充低温介质，绝热管路(4)中完全充满低温介质(8)，通过气体充装管路(2)使得两个绝热容器(3)内存在气枕压力差，通过接线端子(6)向超导带材(7)通入电流，使超导带材(7)达到超导态，测试时，将两侧的气体充装管路(2)相连，使两个低温绝热容器(3)的气枕压力达到平衡，低温介质(8)通过绝热管路(4)由一侧流向另一侧，通过安装在超导带材(7)上的电压传感器测量超导带材的瞬时状态电压信息，待流动停止后，切断电源，完成测试。
2.一种用于超导带材通电试验的连通器式测试装置，其特征在于：包括液体加注管路(1)、气体充装管路(2)、绝热容器(3)、绝热管路(4)、阀门(5)、接线端子(6)；
超导带材(7)放置于绝热管路(4)中且两端连接接线端子(6)，绝热管路(4)两端通过阀门(5)分别与两个绝热容器(3)相连，每个绝热容器(3)上分别安装气体充装管路(2)和液体加注管路(1)，通过液体加注管路向绝热容器(3)内充低温介质，绝热管路(4)中完全充满低温介质(8)，通过气体充装管路(2)使得两个绝热容器(3)内存在气枕压力差，通过接线端子(6)向超导带材(7)通入电流，使超导带材(7)达到超导态，测试时，通过安装在高压端绝热容器(3)上的气体充装管路上的气体泄出孔板(16)放气，使两个低温绝热容器(3)的气枕压力达到平衡，低温介质(8)通过绝热管路(4)由一侧流向另一侧，通过安装在超导带材(7)上的电压传感器测量超导带材的瞬时状态电压信息，待流动停止后，切断电源，完成测试。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于：气枕压力差要大于压力传感器的误差测量精度。
4.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于：在测试开始前，超导带材(7)可取出更换。
5.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于：接线端子(6)通过绝热管路上的开孔引出，接线端子与开孔之间密封绝缘。
6.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于：接线端子(6)焊接在超导带材上。
7.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于：低温介质(8)是液氦、液氮、液氢或液化天然气。
8.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于：通过液位传感器(9)监测两个低温绝热容器的液位差，通过压差传感器(10)监测两个低温绝热容器的气枕压力差，并且液位差和气枕压力差的数值关系符合阿基米德定律。
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