按照以上尺寸参数完成如图5.18a所示超导限流模块的设计及制备,本小节将对电阻型超导限流模块的相关标准化测定项目进行介绍,这些项目的测试对象包括临界电流、短路失超特性和接触电阻。
限流器模块的临界电流标定与单根带材类似,但需要剔除接触电阻的影响,图5.18为典型超导限流模块的伏安特性曲线。由图可知,伏安特性曲线中接触电阻电压占较大比例,对失超前测量数据进行线性拟合得到如图5.18中所示②号电压曲线,由拟合参数可知单面模块接触电阻约为120μΩ。同样通过分离电压曲线中的接触电阻分量及超导分量,可获得如图中③号曲线所示超导材料电压曲线,以0.1mV/m作为临界电流评判标准,可知该单面超导限流模块临界电流为430A,与单根带材临界电流参数吻合。
图5.18 超导限流模块临界电流测试结果
完成超导模块基本参数测定后,将针对模块内部均一性进行测定。该测试一方面将检验带材焊接组装过程中是否发生不可逆损坏;另一方面将检验桥接接触电阻焊接工艺的均匀性,防止短路过程中电压积聚或温度过高等现象的发生。针对如上测试需求,在模块内部添加多个电压探头以监测正常通流、短路情况下模块各段电压的分布情况。
模块均匀性分为额定通流均一性以及短路失超均一性两类,其中额定通流均一性可以通过临界电流测试平台进行测定。图5.19为限流器模块额定通流均一性结果,测试中电流增速为5A/s,为忽略超导失超特性,电流仅增加到350A,由图可知各模块间电压曲线一致性较好,模块各段内接触电阻值较为接近,验证了桥接方式下超导接触电阻的均一性。尽管如此,实际应用过程中由于超导带材性能、焊接工艺的随机差异仍然需针对每个模块单独进行均匀性标定,同样也经由此类测试对模块内部缺陷带材或焊接点进行定位。
图5.19 超导限流模块接触 电阻均一性测试结果(www.xing528.com)
模块失超均一性实验可依托如图5.7所示的短路测试平台进行,典型测试波形如图5.20所示,测试中变压器二次侧输出电压有效值设置为40V,短路时间设置为100ms,由图可知超导限流模块在过电流失超过程中均匀性较好,这表明该模块在实际短路过程中将不会出现电压分布不均或局部过热的现象。
经由以上实验测试,制备完成的限流模块相关基本参数见表5.9。表中给各项指标可能会随超导模块不同而发生微小改变,为保证超导限流器整机均匀性,需针对不同限流器模块进行单独测量。
图5.20 超导限流模块过电流失超均一性测试
表5.9 限流器单位模块参数表
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