一种多级电位补偿装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种多级电位补偿装置，包括感应线圈、补偿线圈，位于补偿线圈两端的接线柱以及位于补偿线圈上的多个分接头；分接头可沿着补偿线圈的表面滑动，在补偿线圈的表面与分接头接触的部分可导电；感应线圈通过接线柱与补偿线圈并联连接；感应线圈与超导磁体同心放置，用于感应超导磁体中的感应电压；补偿线圈将感应电压通过多个分接头分配并调节大小，实现对超导磁体感应电压的补偿。本实用新型可以消除超导磁体中感应电压在失超检测过程中对电压信号检测的影响，避免失超保护装置的误判；同时该装置制作安装简单，补偿效果好，利用率高。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于超导失超检测【技术领域】，更具体地，涉及一种超导磁体失超检测 多级电位补偿装置。 一种多级电位补偿装置
【背景技术】
[0002] 超导材料在临界温度以下具有零电阻无损耗的特性，现已得到较为广泛的研究， 且已有很多示范性应用实例。然而超导磁体在运行时可能会由于工作温度、电流、磁场的变 化发生失超，此时超导磁体中存储的电磁能将在失超区域迅速转换为热能，并伴随着一系 列问题发生，如发热，过电压和因低温媒质温度升高、体积增大而导致的低温容器过压等问 题，严重时则可能会导致超导磁体的烧毁与击穿。因此，在超导磁体的运行过程中进行失超 检测显得尤为重要。
[0003] 目前失超检测方法有多种：温升检测，流速检测，压力检测，电压检测等。其中最 为快速、直接、准确的测量方法是电压检测。电压检测法主要以测量超导磁体多个超导双饼 线圈的两端电压为依据，当电压超过某一阈值时，判断为失超。以超导磁储能系统（SMES， Superconductor Magnetics Energy Storage)为例，其超导磁体由多个超导双饼线圈串联 而成，在实际应用过程中，超导磁体中的电流并不恒定，检测到的超导双饼线圈的电压信号 中含有较大的感应电压以及外界环境的电磁噪声干扰信号，这可能会造成失超检测保护装 置的误判，不利于超导磁体的稳定运行。所以，为了能更加准确的提取到超导磁体在运行时 各个超导双饼线圈的电压信号，有必要对采集到的超导双饼线圈的电压信号进行一定的补 偿处理，最大程度的消除感应电压与外界环境电磁噪声干扰对失超检测、判断和保护动作 的影响。 实用新型内容
[0004] 针对现有技术的缺陷，本实用新型提供了一种多级电位补偿装置，目的是消除超 导磁体中感应电压与外界环境电磁噪声在失超检测过程中对电压信号检测的影响，避免失 超保护装置的误判。
[0005] 本实用新型提供了一种多级电位补偿装置，包括感应线圈、补偿线圈，位于所述补 偿线圈两端的接线柱以及位于所述补偿线圈上的多个分接头；所述分接头可沿着补偿线圈 的表面滑动，在所述补偿线圈的表面与所述分接头接触的部分可导电；所述感应线圈通过 所述接线柱与所述补偿线圈并联连接；工作时，所述感应线圈与超导磁体同心放置，用于感 应超导磁体中的感应电压；所述补偿线圈将所述感应电压通过多个分接头分配并调节大 小，实现对所述超导磁体感应电压和电磁噪声干扰信号的补偿。
[0006] 其中，所述感应线圈由漆包细铜导线绕制在空心绝缘材料管上形成的。
[0007] 其中，所述感应线圈的感应电压大于所述超导磁体的感应电压。
[0008] 其中，所述补偿线圈的电阻值大于lkQ。
[0009] 本实用新型将一个感应线圈与超导磁体进行磁耦合，当变化的磁通在磁体中产生 感应电压时，也会在感应线圈中产生同样波形的感应电压，利用补偿线圈可滑动的分接头 可以方便实现对感应线圈中电压的分配与大小调节，将补偿线圈分接头与超导磁体中的超 导双饼线圈电压测量引线按一定规律进行连接后便可实现对磁体中多个超导双饼线圈的 同时补偿，消除超导磁体中感应电压与外界环境电磁噪声在失超检测过程中对电压信号检 测的影响，避免失超保护装置的误判；同时对失超电压进行分析后，还能对失超的线圈进行 定位。
【专利附图】
【附图说明】
[0010] 图1为本实用新型提供的多级电位补偿装置的结构示意图。
[0011 ] 图2为电路原理不意图。
[0012] 图3为螺线管型超导磁体横截面示意图。
[0013] 图4为电流波形图。
[0014] 图5为超导双饼线圈在斜坡函数电流下失超波形图。
[0015] 图6为加入补偿装置后超导双饼线圈在斜坡函数电流下失超波形图。
[0016] 图7为超导双饼线圈在图4电流下失超波形图。
[0017] 图8为加入补偿装置后超导双饼线圈在图4电流下失超波形图。
[0018] 图9为加入补偿装置后两个超导双饼线圈在图4电流下先后失超波形图。
【具体实施方式】
[0019] 为了使本实用新型的目的、技术实用新型及优点更加清楚明白，以下结合附图及 实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以 解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0020] 本实用新型消除超导磁体中感应电压与外界环境电磁噪声在失超检测过程中对 电压信号检测的影响，避免失超保护装置的误判，提出了一种超导磁体失超检测用连续可 调多级电位的补偿线圈装置。该装置利用电磁感应定律，结合多段连续可调电阻，能简单方 便地对超导磁体的多个超导双饼线圈进行电压补偿，以精确测得超导双饼线圈的阻性电压 从而进行准确的失超判断。此装置具有制作安装简单，补偿效果好，利用率高等优点。
[0021] 本实用新型在一个空心绝缘材料管上用漆包铜导线绕制一个感应线圈，并接到一 个带有多接头的补偿线圈两端，构成连续可调多级电位的补偿线圈装置。使用时将感应线 圈与超导磁体同心放置，使其能感应出超导双饼线圈中的感应电压。多接头的补偿线圈用 来分配并调节补偿电压的大小，实现对多个超导双饼线圈感应电压和电磁噪声干扰信号的 补偿。
[0022] 本实用新型的优点在于：（1)适用范围广，对大部分含螺线管型的超导磁体装置 都能进行电压补偿；(2)能够简单方便地对多个超导双饼线圈进行电压补偿，利用率高； (3)运行过程中，能方便地连续调节补偿电压大小，使补偿效果达到最好；(4)能够对失超 的超导双饼线圈进行定位；（5)结构简单，安装方便，成本低。
[0023] 如图1所示，本实用新型实施例提供的补偿装置主要由两个部分组成，感应线圈 与带有多个分接头补偿线圈。感应线圈4由漆包细铜导线在空心绝缘材料管上绕制而成。 多接头补偿线圈与普通滑动变阻器相似，主要有分接头、电阻丝、接线柱等结构，我们可在 参照普通滑动变阻器设计多接头补偿线圈。
[0024] 感应线圈4由漆包细铜线在空心绝缘材料管上绕制而成，绕制时保证均匀、整齐。 磁体运行时，变化的磁通在同心放置的感应线圈与磁体中产生相同波形的感应电压，根据 公式E=n^，超导磁体的感应电压Ei与感应线圈中的感应电压E2之比为Si和 ΔΙ E： S：m h为超导磁体的横截面积与超导磁体的匝数，S2和n2为感应线圈的横截面积与感应线圈 的匝数，为了能使磁体中的每个超导双饼线圈得到完全补偿，一般情况下应使感应线圈的 感应电压大于磁体的感应电压。为了使感应线圈能放入磁体中央，故其截面与长度应与磁 体中央空隙相配合，在感应线圈截面积一定的情况下，匝数越多越好，以产生更大的感应电 压，故可选用较细的漆包铜导线（建议直径在1_以下）紧密绕制。多接头的补偿线圈可 参照普通滑动变阻器设计。具体制作时有以下两点考虑：
[0025] (1)感应线圈与补偿线圈构成了电流回路，工作时感应线圈中有电流通过并会产 生热量，考虑到感应线圈中电流焦耳热对低温装置的影响，故补偿线圈总电阻值越大越好 (建议在lk Ω以上），以降低感应线圈中的电流，减少热量的产生，减轻制冷系统的负担。
[0026] (2)考虑到超导磁体装置中包含的超导双饼线圈可能较多，对应的补偿线圈的分 接头也较多，故补偿线圈应做的较长，较长的补偿线圈不仅可装多个分接头，同时也提高了 分接头调节时的精度。
[0027] 使用时，首先将感应线圈与超导磁体同心放置并固定在低温系统中，感应线圈通 过引线与在室温侧的补偿线圈相连接，使感应线圈产生的所有电压加在整个补偿线圈上。 然后将磁体中各超导双饼线圈两端的电压测量引线与补偿线圈各分接头如图2连接后接 入电压监测设备。图2中以两个超导双饼线圈串联组成的超导磁体为例，L1代表线圈1的 电感，L2代表线圈2的电感，R1代表线圈1失超后产生的电阻，L代表感应线圈的电感，R 代表补偿线圈的总阻值，连接时需将补偿线圈分接头的负极与超导双饼线圈的负极相连， 将二者的正极接入电压监测设备以实现电压的补偿。当超导双饼线圈与感应线圈绕向相同 时，则二者产生的感应电压正负极的相对位置（如图中所示的"上正下负"）相同，对应到补 偿线圈分接头正负极的相对位置也相同。运行磁体，调节分接头，使得超导磁体在正常动态 运行时，补偿后各超导双饼线圈电压信号几乎为零。当某一超导双饼线圈因发生失超而产 生电阻，阻性电压将被测量到从而进行相应的保护。并且由于该方法可对每一个超导双饼 线圈进行补偿，故当失超发生时，可以通过对各超导双饼线圈电压的分析进行失超线圈的 定位。
[0028] 本实用新型将一个感应线圈与超导磁体进行磁耦合，当变化的磁通在磁体中产生 感应电压时，也会在感应线圈中产生同样波形的感应电压，利用补偿线圈可滑动的分接头 可以方便实现对感应线圈中电压的分配与大小调节，将补偿线圈分接头与超导磁体中的超 导双饼线圈电压测量引线按一定规律进行连接后便可实现对磁体中多个超导双饼线圈的 同时补偿，对失超电压进行分析后，还能对失超的线圈进行定位。
[0029] 以图2为例，假设超导双饼线圈中电流为i，则
[0030]
【权利要求】
1. 一种多级电位补偿装置，其特征在于，包括感应线圈（4)、补偿线圈（2)，位于所述补 偿线圈（2)两端的接线柱（3)以及位于所述补偿线圈（2)上的多个分接头（1); 所述分接头（1)可沿着补偿线圈（2)的表面滑动，在所述补偿线圈（2)的表面与所述 分接头（1)接触的部分可导电； 所述感应线圈（4)通过所述接线柱（3)与所述补偿线圈（2)并联连接。
2. 如权利要求1所述的多级电位补偿装置，其特征在于，所述补偿线圈的电阻值大于 lk Ω 0
【文档编号】H02P13/08GK203851076SQ201420184420
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年4月16日 优先权日:2014年4月16日
【发明者】宋萌, 聂少雄, 石晶, 胡南南, 邓嘉翕, 刘洋, 廖于翔 申请人:云南电力试验研究院（集团）有限公司电力研究院, 华中科技大学