高温超导带材测试装置及测试方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种高温超导带材测试装置，包括盒体(9)、操作部以及显示部；所述操作部、显示部均设置在盒体(9)上；所述操作部包括电流引线端(1)、电压引线端(2)、金属板(3)以及肘夹(8)。本发明专利技术提供的高温超导带材常温电阻测试装置，在不破坏超导带材的情况下能实现对带材任意部分的常温电阻测试。本发明专利技术提供的高温超导带材常温电阻测试装置，能够避免由于冬天和夏天温度的不同对带材的电阻测试会引入误差。本发明专利技术提供的高温超导带材常温电阻测试装置，能够便携的在各个工序中使用，快速的得出数据，便于对工艺的控制。本发明专利技术提供的高温超导带材常温电阻测试方法，能够极有效的控制住超导带材的常温电阻参数，控制精度小于5％。

【技术实现步骤摘要】
高温超导带材测试装置及测试方法
本专利技术涉及一种高温超导带材，具体地，涉及一种高温超导带材测试装置及测试方法，尤其涉及一种高温超导带材常温电阻测试装置及测试方法。
技术介绍
1911年荷兰莱顿大学的卡末林·昂纳斯教授在实验室首次发现超导现象以来，超导材料及其应用一直是当代科学技术最活跃的前沿研究领域之一。1986年1月在美国国际商用机器公司设在瑞士苏黎世实验室中工作的科学家柏诺兹和缪勒，首先发现钡镧铜氧化物是高温超导体，很快在1-2年的时间里，超导体的临界转变温度被世界上各个研究组提高到了液氮温度以上，从而摆脱了超导体对昂贵液氦制冷的需求。在过去的十几年间，以超导为主的超导电力设备的研究飞速发展，在超导储能、超导电机、超导电缆、超导限流器、超导变压器、超导同步调相机等领域取得显著成果。绝大部分的超导的电力设备都是利用超导材料对传统铜线或铝线的替换，从而实现更大的功率、更小的损耗和更小的重量体积。这些超导电力设备的大规模应用将面临成本的比较和核算。超导限流器则是一种不可替代的超导应用产品，利用了本身超导导体由超导态向正常态的转变，它的作用像非线性电阻。作为一种有效的短路电流限制装置，在发生短路故障时，能够迅速将短路电流限制到可接受的水平，从而避免电网中大的短路电流对电网和电气设备的安全稳定运行构成重大危害，可以大大提高电网的稳定性，改善供电的可靠性和安全性。随着社会经济的发展，电力需求不断增加；同时电网的容量不断增大。电力系统容量的增加和并网输电的增加，使得电网中潜在的短路功率和短路电流也随之增大。为此要求高压断路器的开断容量也相应的增加，这就给电力系统的建设和运行带来一些列的问题。尤其是目前最大开断能力的断路器国内为63KA，国外为100KA，如果短路电流超过开断极限，只能被迫利用其它分流系统，因此限制短路电流具有十分重要的意义。在电网中安装故障限流器，是限制故障电流，降低断路器开断容量的有效措施。引入限流器，由于降低了断路电流的水平，可充分利用现在已有的低开断能力的断路器，避免了其升级的迫切要求。同时引入限流器也大大降低了整个电网系统的设计难度和成本。传统的短路电流限制方法有：限制分裂电抗器、可关断晶闸管、限流熔断器、放电间隙等，但这些方法都存在不足。尤其是很多方法，在使用范围受到限制，虽然在10KV等级低容量下，可以有很多故障电流的限制方法，但到了220KV等级高容量的情况下，传统的一些方法都起不到作用。此时就需要利用超导限流器。实用化的限流器需要满足几个基本要求：1)正常运行时，阻抗尽可能的小，以降低运行损耗；2)短路故障发生后，立即呈现较大的阻抗，限制短路电流；3)系统故障消除后立即恢复正常使用；4)长期稳定重复的利用。高温超导限流器，利用超导态到正常态电阻转变的特性，完美的做到了以上的几点，被认为是目前最有效的电力短路故障限流器。目前进入商业化的高温超导带材分为铋系和钇系。铋系超导体即第一代超导材料，也称BSCCO超导体；钇系超导体即第二代超导材料，也称YBCO或ReBCO超导体。以BSCCO为材料的第一代超导带材，采用银包套生产工艺，具有较高的超导转变温度(Tc～110K)。特别是其层状的晶体结构导致的片状晶体很容易在应力的作用下沿铜－氧面方向滑移。所以，利用把铋－2223先驱粉装入银管加工的方法(PIT法)，经过拉拔和轧制加工，就能得到很好的织构。另外，在铋－2223相成相热处理时，伴随产生的微量液相能够很好地弥合冷加工过程中产生的微裂纹，从而在很大程度上克服了弱连接的影响。正由于这两个基本特性，使人们通过控制先驱粉末、加工工艺及热处理技术，成功地制备出了高性能长带。高温超导限流器目前分为两种，一种是电感型限流器，一种是电阻型限流器。其中电阻型限流器原理和结构简单，限流容量大。电感型限流器，尤其是饱和铁心型限流器，虽然有很多优点，例如超导线圈不失超不存在复杂的失超与恢复问题。但是其也存在很多问题：常规的尺寸要按两倍的故障功率设计，限流时只有单铁心发挥作用(另一个铁心仍处于饱和状态)，这减弱了限流效果，导致铁心和交流绕组的体积大、重量大、制作成本高；正常运行时，铁心处于饱和状态，有显著的漏磁场；短路时，强大的短路电流使铁心退出偏置饱和，而出现磁场交变,直流侧势必存在感应高压，这要求直流回路要有承受高压冲击的能力；直流电源必须是恒流源，若励磁回路存在较大的交流感应电流，限流效果将大大削弱。另外铁心因反复饱和与去饱和会产生显著的电压谐波。第一代高温超导带材由于70％的成分为银，银的电阻非常的小，如果用其制作不利于在短路发生后立即呈现较大的阻抗，限制短路电流。另外由于我国输电线路采用的频率为50Hz，在第一个波峰到来前，也就是5ms之内需要有电阻响应，一代带材达不到如此快速的响应。因此通常使用第一代高温超导带材制作电感型超导限流器。以ReBCO(Re为稀土元素)为材料的第二代超导带材，也被称为涂层导体，因其具有相比铋系带材更强的载流能力、更高的磁场性能和更低的材料成本，在医疗、军事、能源等众多领域具备更广更佳的应用前景。由于其失超后具有较大的电阻，其响应速度快的特点，通常使用其制作电阻型超导限流器。第二代超导带材，由于其作为超导载流核心的ReBCO本身硬且脆，所以一般是在镍基合金基底上采用多层覆膜的工艺生产，所以又被称为涂层导体。第二代超导带材一般由基带、缓冲层(过渡层)、超导层以及保护层组成。金属基底的作用是为带材提供优良的机械性能。过渡层的作用一方面是防止超导层与金属基底发生元素间的相互扩散，另一方面最上方的过渡层需为超导层的外延生长提供好的模板，提高YBCO晶粒排列质量。制备超导性能优良的涂层导体，需要超导层具有一致的双轴织构。双轴织构是指晶粒在a/b轴和c轴(c轴垂直于a/b面)两个方向均有着近乎一致的排列。由于YBCO薄膜在a/b轴方向的排列程度(面内织构)相对较难实现，而面内织构较差会严重降低超导性能。因此需要YBCO超导薄膜在已经具有双轴织构和匹配晶格的过渡层上外延生长。制备实现双轴织构有两种主流的技术路线，一种是轧制辅助双轴织构基带技术，另一种为离子束辅助沉积技术。ReBCO超导层制备的常见技术分为多种，有脉冲激光沉积、金属有机物化学气相沉积、反应共蒸发等。保护层主要是用来保护超导膜层，一般在超导带材表面镀1-5um的银层。然而这些超导带材，由于其本身材料或者制作工艺的限制还存在着有许多弱点，尤其在将其应用到具体的超导应用装置中，这些材料在加工中需要经过接头制作，绕制线圈，环氧浸渍，真空浇筑，在应用中需要急冷急热，大量冷热循环，受到大磁场所带来的应力，大电流的冲击等等复杂的工况环境。可以说纯粹经过初步银保护的超导带材，其性能远远不能满足实际超导带材应用的工况，尤其是电学和力学方面的性能。因此在此基础上普遍的做法是对其进行表面镀铜处理，即在已经镀银的超导带材表面电镀1-80um的铜层。经过电镀加强的超导带材能够适应一部分应用环境，但对于很多超导应用的工况仍然不能满足要求，尤其是超导电阻型限流器的带材，主要考虑带材失超后有大电阻，要能对抗一定的力学冲击，此时保护层使用高导热、高强度、高电阻的材料为好，例如不锈钢。因此需要用不锈钢材料对超导带材进行封装加强，即利用不锈钢本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高温超导带材测试装置，其特征在于，包括盒体(9)、操作部以及显示部；所述操作部、显示部均设置在盒体(9)上；所述操作部包括电流引线端(1)、电压引线端(2)、金属板(3)以及肘夹(8)；所述显示部包括电阻显示器(5)、温度控制显示器(6)以及电流显示器(7)；所述金属板(3)上设置有凹槽(4)；所述凹槽(4)构成待测试超导带材容纳限制空间；所述金属板(3)的侧部设置有肘夹(8)；所述肘夹(8)的端部设置有电流引线端(1)、电压引线端(2)；所述电流引线端(1)、电压引线端(2)均与肘夹(8)绝缘；所述电阻显示器(5)、温度控制显示器(6)以及电流显示器(7)均设置在盒体(9)上。

【技术特征摘要】
1.一种高温超导带材测试装置，其特征在于，包括盒体(9)、操作部以及显示部；所述操作部、显示部均设置在盒体(9)上；所述操作部包括电流引线端(1)、电压引线端(2)、金属板(3)以及肘夹(8)；所述显示部包括电阻显示器(5)、温度控制显示器(6)以及电流显示器(7)；所述金属板(3)上设置有凹槽(4)；所述凹槽(4)构成待测试超导带材容纳限制空间；所述金属板(3)的侧部设置有肘夹(8)；所述肘夹(8)的端部设置有电流引线端(1)、电压引线端(2)；所述电流引线端(1)、电压引线端(2)均与肘夹(8)绝缘；所述电阻显示器(5)、温度控制显示器(6)以及电流显示器(7)均设置在盒体(9)上。2.根据权利要求1所述的高温超导带材测试装置，其特征在于，所述电流引线端(1)、电压引线端(2)均与待测试超导带材相接触；所述电流引线端(1)与待测试超导带材相接触的端部为平面；所述电压引线端(2)与待测试超导带材相接触的端部为锥面；所述凹槽(4)上涂覆有绝缘材料。3.根据权利要求2所述的高温超导带材测试装置，其特征在于，所述电压引线端(2)与待测试超导带材相接触的端部位于待测试超导带材宽度方向的中点。4.根据权利要求1所述的高温超导带材测试装置，其特征在于，所述金属板(3)的底部设置有加热片；所述金属板(3)上预埋有热电偶。5.根据权利要求4所述的高温超导带材测试装置，其特征在于，所述温度控制显示器(6)上设置有控制按钮；所述控制按钮通过加热片和热电偶控制金属板(3)恒温不变。6.根据权利要求1所述的高温超导带材测试装置，其特征在于，所述电阻显示器(5)用于显示电压引线端(2)测到的待测试超导带材上的电压；所述电流显示器(7)用于显示电流引线端(1)通过待测试超导带材流过的电流；当肘夹(8)打开时，待测试超导带材能够放置入待测试超导带材容纳空间内，当肘夹(8)关闭时，所述电流引线端(1)和电压引线端(2)均压住待测试超导带材，并形成导电连接。7.一种利用权利要求1至6中任一项所述的高温超导带材测试装置对待测试超导材料进行测试的测试方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤2：通过所述电流引线端(1)与待测试超导带材相接触的端部，并通过所述电压引线端(2)与待测试超导带材相接触的端部对镀完银保护层的待测试超导带材进行测试，得到待测试超导带材的常温电阻，记为镀银常温电阻；步骤3：根据镀银常温电阻，对镀完银保护层的待测试超导带材进行镀铜；步骤4：通过所述电流引线端(1)与待测试超导带材相接触的端部，并通过所述电压引线端(2)与待测试超导带材相接触的端部对镀完铜保护层的待测试超导带材进行测试，得到待测试超导带材的常温电阻，记为镀铜常温电阻；步骤5：根据镀铜常温电阻...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱佳敏，陈思侃，张超，甄水亮，陈永春，
申请(专利权)人：上海超导科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31