超導(dǎo)電纜的臨界電流測量方法
【專利摘要】一種同軸超導(dǎo)電纜，包括具有以同軸方式布置的多個(gè)超導(dǎo)層(12A、12B、12C)的纜芯。當(dāng)位于纜芯的外圓周側(cè)的超導(dǎo)層(12C)用作測量對象時(shí)，用與出行路線相對應(yīng)的超導(dǎo)層(12C)和與返回路線相對應(yīng)的另一超導(dǎo)層產(chǎn)生電流施加環(huán)形路線。DC電流從DC電源(200)被施加到電流施加環(huán)形路線，并且測量超導(dǎo)層(12C)的臨界電流。與返回路線相對應(yīng)的超導(dǎo)層被選擇為使得臨界電流的設(shè)計(jì)值的總和大于或等于作為測量對象的超導(dǎo)層(12C)的臨界電流設(shè)計(jì)值。因?yàn)閭鲗?dǎo)到作為測量對象的超導(dǎo)層(12C)的電流變得小于或等于為了測量臨界電流而施加到返回路線的電流值，所以可以可靠地測量臨界電流。由此，可以提供一種允許精確測量同軸超導(dǎo)電纜中的任意超導(dǎo)層的臨界電流的超導(dǎo)電纜的臨界電流測量方法。
【專利說明】超導(dǎo)電纜的臨界電流測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及測量超導(dǎo)電纜的臨界電流的方法。具體地，本發(fā)明涉及允許測量多相(通常是三相)同軸超導(dǎo)電纜中的任意超導(dǎo)層的臨界電流的測量超導(dǎo)電纜的臨界電流的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]正在進(jìn)行對作為構(gòu)成電力供應(yīng)路線的電力電纜的超導(dǎo)電纜的開發(fā)。超導(dǎo)電纜的典型示例是:單芯超導(dǎo)電纜，該單纜芯超導(dǎo)電纜配備有包括超導(dǎo)層的纜芯和絕熱管，該超導(dǎo)層形成有氧化物超導(dǎo)相卷繞的超導(dǎo)線，該絕熱管容納一個(gè)或多個(gè)纜芯，該單芯超導(dǎo)電纜填充有諸如液氮的冷卻劑；或者多芯超導(dǎo)電纜(日本專利特開N0.2006-329838 (PTDl))。例如，用于三相交流輸電的三芯超導(dǎo)電纜包括3個(gè)纜芯。每個(gè)纜芯的超導(dǎo)層用于每相的電傳輸。此外，作為多相超導(dǎo)電纜，現(xiàn)在研究追求利用用于每相的電傳輸?shù)耐S布置的多個(gè)超導(dǎo)層中的每一個(gè)的同軸超導(dǎo)電纜(日本專利特開N0.2005-253204(PTD2))。
[0003]在安裝超導(dǎo)電纜之后，可能存在為了通過完成實(shí)驗(yàn)確認(rèn)電纜特性而測量超導(dǎo)電纜的臨界電流的情況。PTDl教導(dǎo)了將作為測量對象的一個(gè)纜芯與另外的纜芯連接，并且在出行和返回路線上施加電流，以測量該測量對象的臨界電流。在該測量方法中，通過使用上述另外的纜芯作為引線部件，即使在安裝之后超導(dǎo)電纜的兩端彼此遠(yuǎn)離的情況下，將不要求由諸如銅的普通導(dǎo)電材料形成的長引線部件與電源連接。因?yàn)橄死瞄L的引線材料所造成的電阻增加，并且考慮到電阻的大容量的DC電源可以不使用，所以該測量方法允許方便地測量臨界電流。
[0004]引用列表
[0005]專利文獻(xiàn)
[0006]PTDl:日本專利特開 N0.2006-329838
[0007]PTD2:日本專利特開 N0.2005-253204

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]技術(shù)問題
[0009]然而，關(guān)于同軸地包括多個(gè)(具體地，三個(gè)或更多個(gè))超導(dǎo)層的同軸超導(dǎo)電纜，如上述的多相同軸超導(dǎo)電纜，已經(jīng)研究了用于測量每個(gè)超導(dǎo)層的臨界電流的非特定方法。
[0010]例如，考慮要使同軸超導(dǎo)電纜中的多個(gè)超導(dǎo)層中的一個(gè)進(jìn)行測量的情況。參考PTD1，可能的方法是用與出行線路相對應(yīng)的作為測量對象的超導(dǎo)層和與返回路線相對應(yīng)的另一超導(dǎo)層來開發(fā)電流施加環(huán)形路線。在該情況下，不需要前述的長引線材料。可以預(yù)期可以容易地開發(fā)出用于測量臨界電流的系統(tǒng)。
[0011]然而，即使采用上述方法，也存在無法測量同軸超導(dǎo)電纜中的任意超導(dǎo)層的臨界電流的情況。
[0012]對于構(gòu)成同軸超導(dǎo)電纜中的每個(gè)超導(dǎo)層的超導(dǎo)線，從線的可制造性以及調(diào)節(jié)卷繞條件中的容易度等觀點(diǎn)來看，使用相同規(guī)格(材料、尺寸等)的線是有利的。然而，應(yīng)當(dāng)注意，在該情況下，與位于內(nèi)圓周側(cè)的超導(dǎo)層相比，一個(gè)纜芯中的位于外圓周側(cè)的超導(dǎo)層具有更多根超導(dǎo)線。由于超導(dǎo)層處的臨界電流設(shè)計(jì)值IclayOT取決于所使用的超導(dǎo)線的臨界電流設(shè)計(jì)值iewiMaewiMx使用的線的數(shù)目)，所以與位于內(nèi)圓周側(cè)的超導(dǎo)層的臨界電流設(shè)計(jì)值Iclayer inner相比,位于外圓周側(cè)的超導(dǎo)層的臨界電流設(shè)計(jì)值IclayCT outer變大。當(dāng)外圓周側(cè)的臨界電流IclayCT outer大于內(nèi)圓周側(cè)的臨界電流IclayOT inner時(shí)，在測量對象是用于出行路線的位于外圓周側(cè)的超導(dǎo)層并且位于內(nèi)圓周側(cè)的超導(dǎo)層用于返回路線的情況下，由于內(nèi)圓周側(cè)臨界電流IclayCT inner的限制而導(dǎo)致測量臨界電流IclayOT 所需要的電流無法被傳導(dǎo)到出行路線和返回路線。換句話說，無法測量該測量對象的臨界電流。特別是在比較同軸超導(dǎo)電纜中的超導(dǎo)層中的每一個(gè)時(shí)臨界電流的設(shè)計(jì)值顯著不同的情況下，可能存在無法精確測量其臨界電流的超導(dǎo)層。
[0013]鑒于上述原因，本發(fā)明的目的在于提供一種允許測量同軸超導(dǎo)電纜中的任意超導(dǎo)層的臨界電流的超導(dǎo)電纜的臨界電流測量方法。
[0014]對問題的解決方案
[0015]本發(fā)明通過下述來實(shí)現(xiàn)前述目的:在對測量對象的臨界電流的測量中，通過在利用作為測量對象的同軸超導(dǎo)電纜中的多個(gè)超導(dǎo)層中的一個(gè)和除了對應(yīng)于返回路線的作為測量對象的超導(dǎo)層之外的多個(gè)超導(dǎo)層中的另一個(gè)的環(huán)形路線中施加電流，將臨界電流的設(shè)計(jì)值設(shè)定為滿足對應(yīng)于返回路線的另一超導(dǎo)層的特定條件。
[0016]本發(fā)明的超導(dǎo)電纜的臨界電流測量方法涉及這樣一種方法，其用于對在同軸超導(dǎo)電纜中的作為測量對象的一個(gè)超導(dǎo)層的臨界電流進(jìn)行測量，該同軸超導(dǎo)電纜包括纜芯，該纜芯包括具有以同軸方式布置的多個(gè)超導(dǎo)層。在該測量方法中，首先從除了作為測量對象的超導(dǎo)層之外的多個(gè)超導(dǎo)層中選擇至少一個(gè)超導(dǎo)層。將該選擇進(jìn)行為使得被選擇的超導(dǎo)層的臨界電流的設(shè)計(jì)值大于或等于作為測量對象的超導(dǎo)層的臨界電流的設(shè)計(jì)值。然后，在同軸超導(dǎo)電纜的一端，將作為測量對象的超導(dǎo)層和被選擇的超導(dǎo)層電氣地連接來用與出行路線相對應(yīng)的作為測量對象的超導(dǎo)層和與返回路線相對應(yīng)的被選擇的超導(dǎo)層，來產(chǎn)生施加電流往返路線。然后，在同軸超導(dǎo)電纜的另一端，將DC電源連接到與出行路線相對應(yīng)的作為測量對象的超導(dǎo)層以及連接到與返回路線相對應(yīng)的被選擇的超導(dǎo)層，然后通過將DC電流施加到施加電流往返路線，以測量作為測量對象的超導(dǎo)層的臨界電流。
[0017]利用同軸超導(dǎo)電纜中的作為測量對象的多個(gè)(具體地，三個(gè)或更多個(gè))超導(dǎo)層中的一個(gè)以及另一超導(dǎo)層來產(chǎn)生電流施加環(huán)形路線的本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:不需要上述的長引線元件，并且可以使用小的電源就可以方便地測量臨界電流。具體地，在本發(fā)明中，基于作為參考的測量對象的臨界電流的設(shè)計(jì)值，來選擇要用于返回路線的超導(dǎo)層。要對臨界電流測量所進(jìn)行的電流值不受返回路線的臨界電流值的限制。可以采用充分高的值。因此，本發(fā)明允許測量同軸超導(dǎo)電纜中的任意超導(dǎo)層的臨界電流。
[0018]本發(fā)明的一個(gè)配置針對包括多個(gè)超導(dǎo)層的返回路線。
[0019]通過多個(gè)超導(dǎo)層構(gòu)成返回路線的配置，超導(dǎo)層的臨界電流設(shè)計(jì)值(總和)可以很容易得被設(shè)置為大于測量對象的臨界電流設(shè)計(jì)值(在下文中稱為臨界電流Icg。)。該配置允許可靠地測量該測量對象的臨界電流。通過由多個(gè)超導(dǎo)層形成返回路線，該配置基本上不在返回路線上生成電壓，并且允許僅測量出行路線的電壓。因此，可以精確地測量與出行路線相對應(yīng)的作為測量對象超導(dǎo)層的臨界電流。
[0020]作為本發(fā)明的一個(gè)配置，與出行路線相對應(yīng)的作為測量對象的超導(dǎo)層和與返回路線相對應(yīng)的被選擇的超導(dǎo)層被設(shè)置在同一纜芯中，并且返回路線包括相比于作為測量對象的超導(dǎo)層而位于內(nèi)部圓周側(cè)的多個(gè)超導(dǎo)層。
[0021]由于上述配置具有存在于同一纜芯中的與出行路線相對應(yīng)的作為測量對象的超導(dǎo)層以及與返回路線相對應(yīng)的超導(dǎo)層，所以可以更簡單地形成電流施加環(huán)形路線，在開發(fā)測量系統(tǒng)時(shí)可加工性優(yōu)良。盡管對應(yīng)于返回路線的超導(dǎo)層位于纜芯的內(nèi)圓周側(cè)，即，與出行路線相對應(yīng)的作為測量對象的超導(dǎo)層位于纜芯的外圓周側(cè)的事實(shí)，但是該配置通過用多個(gè)超導(dǎo)層產(chǎn)生返回路線，來允許返回路線的臨界電流設(shè)計(jì)值(總和)容易地被設(shè)定得大于測量對象的臨界電流Icg。。可以可靠測量該測量對象的臨界電流。
[0022]本發(fā)明的一個(gè)配置針對多芯電纜，該多芯電纜具有被容納在作為同軸超導(dǎo)電纜的一個(gè)絕熱管中的多個(gè)纜芯，其中包括與出行路線相對應(yīng)的作為測量對象超導(dǎo)層的纜芯與包括與返回路線相對應(yīng)的被選擇的超導(dǎo)層的纜芯不同。
[0023]上述結(jié)構(gòu)的配置的優(yōu)點(diǎn)在于:因?yàn)榕c出行路線相對應(yīng)的作為測量對象的超導(dǎo)層和與返回路線相對應(yīng)的超導(dǎo)層被容納在同一絕熱管內(nèi)，所以電流施加環(huán)形路線可以容易地形成，并且在開發(fā)測量系統(tǒng)時(shí)可加工性優(yōu)良。此外，該配置的優(yōu)點(diǎn)在于:因?yàn)榕c返回路線相對應(yīng)的超導(dǎo)層可以從多個(gè)纜芯中選擇，所以可以在選擇上具有很大的自由度的情況下，容易地選擇具有大于測量對象的臨界電流Icg。的設(shè)計(jì)值的超導(dǎo)層。
[0024]本發(fā)明的有利效果
[0025]本發(fā)明的超導(dǎo)電纜的臨界電流測量方法允許測量同軸超導(dǎo)電纜中的任意超導(dǎo)層的臨界電流。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1是描述根據(jù)實(shí)施例的超導(dǎo)電纜的臨界電流測量方法的圖。
[0027]圖2是示意性表示同軸超導(dǎo)電纜的側(cè)截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]在下文中，將參考附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明。在附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的元素。首先，將描述進(jìn)行測量的同軸超導(dǎo)電纜。
[0029]同軸超導(dǎo)電纜I例如是單芯電纜，具有一個(gè)纜芯10，該纜芯10包括容納在一個(gè)絕熱管101中的以同軸方式布置的多個(gè)超導(dǎo)層(本文中，超導(dǎo)層12A、12B和12C)，如圖2所
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[0030]纜芯10從中心開始順序地包括例如線圈架11、超導(dǎo)層、電絕緣層、屏蔽層14和保護(hù)層15。
[0031]線圈架11用于支撐超導(dǎo)層、電纜的抗拉強(qiáng)度材料、以及用于在諸如短路或接地等的意外時(shí)使故障電流分支的電流路徑。當(dāng)用作電流路徑時(shí)，由諸如銅或鋁的普通導(dǎo)電材料形成的實(shí)心或空心體(管)可以適于用作線圈架11。實(shí)心的一個(gè)示例是具有多個(gè)銅線的絞線，包括諸如聚乙烯醇縮甲醛(PVF)或搪瓷交織的絕緣覆蓋體。諸如牛皮紙或PPLP(住友電氣工業(yè)株式會社，注冊商標(biāo))的絕緣膠帶可以關(guān)于線圈架11的圓周進(jìn)行卷繞，以提供墊層(未不出)。
[0032]纜芯10包括以同軸方式布置的三個(gè)超導(dǎo)層12A、12B和12C。超導(dǎo)層12A-12C中的每一個(gè)包括導(dǎo)線層，該導(dǎo)線層具有螺旋卷繞為單層或多層的超導(dǎo)線。對于超導(dǎo)線，可以采用包含氧化物超導(dǎo)相的導(dǎo)線。更具體地，可以采用高溫超導(dǎo)線，如RE型薄膜導(dǎo)線，其中RE是稀土元素，包括稀土型氧化物超導(dǎo)相，如稱為RE123的REBafU30x(例如，YBCO,HoBCO, GdBCO等)(包括金屬襯底上的前述超導(dǎo)相的薄膜的導(dǎo)線)，或者如稱為Bi2223的Bi2Sr2Ca2Cu3O10^的包括Bi型氧化物超導(dǎo)相的Bi型導(dǎo)線、以及作為金屬基材的Ag或Ag合金。在一個(gè)超導(dǎo)層采用多層結(jié)構(gòu)的情況下，可以形成層間絕緣層，該層間絕緣層具有在每個(gè)導(dǎo)線的層之間卷繞的諸如牛皮紙的絕緣片。另外，碳紙等可以在一個(gè)超導(dǎo)層的正上方或正下方適當(dāng)?shù)鼐砝@以提供超導(dǎo)層。
[0033]根據(jù)期望的電力供應(yīng)容量來設(shè)計(jì)構(gòu)成超導(dǎo)層12A-12C中的每一個(gè)的層壓布線層的數(shù)目以及超導(dǎo)層的使用數(shù)目。通常，超導(dǎo)層的臨界電流可以通過增加超導(dǎo)線和層的使用數(shù)目來增加。例如，可以實(shí)現(xiàn)能夠供應(yīng)大容量電力的超導(dǎo)電纜，諸如大于或等于2kA、或者甚至大于或等于4kA、具體地大于或等于5kA的額定電流。在同軸超導(dǎo)電纜I用于三相交流電的電力傳輸并且超導(dǎo)層12A-12C中的每一個(gè)用于每相的電力傳輸?shù)那闆r下，超導(dǎo)層12A-12C中的每一個(gè)的使用數(shù)目和層應(yīng)當(dāng)根據(jù)每相的電傳送容量來設(shè)計(jì)。
[0034]雖然構(gòu)成超導(dǎo)層12A-12C中的每一個(gè)的超導(dǎo)線可以用不同規(guī)格(材料、尺寸、臨界電流性質(zhì))的電線形成，但是使用相同規(guī)格的導(dǎo)線的優(yōu)點(diǎn)在于:導(dǎo)線的可制造性優(yōu)良，并且更容易調(diào)節(jié)卷繞條件，從而進(jìn)行優(yōu)良電纜生產(chǎn)。在超導(dǎo)層12A-12C中的每一個(gè)由相同規(guī)格的導(dǎo)線形成的情況下，構(gòu)成纜芯10中的位于外圓周側(cè)的超導(dǎo)層(本文中，超導(dǎo)層12C)所使用的超導(dǎo)線的數(shù)目被允許等于或大于構(gòu)成位于內(nèi)圓周側(cè)的超導(dǎo)層(本文中，超導(dǎo)層12A和12B)所使用的超導(dǎo)線的 數(shù)目。通過調(diào)節(jié)超導(dǎo)線的寬度、導(dǎo)線層的放射狀相鄰的導(dǎo)線之間的距離等，每個(gè)超導(dǎo)層的超導(dǎo)線的使用數(shù)目可以被設(shè)定為相等的。
[0035]在纜芯10處，分別在超導(dǎo)層12A和12B之間、超導(dǎo)層12B和12C之間和超導(dǎo)層12C的外圓周以同軸方式提供電絕緣層13a、13b和13c。電絕緣層13a_13c可以通過卷繞諸如牛皮紙的絕緣膠帶或諸如PPLP (注冊商標(biāo))的半合成絕緣片形成。當(dāng)超導(dǎo)層12A-12C要用于3相交流電傳輸時(shí)，電絕緣層13a-13c應(yīng)該被提供為具有相_相絕緣所需要的耐壓性質(zhì)。
[0036]屏蔽層14可以包括超導(dǎo)屏蔽層和普通導(dǎo)電屏蔽層中的至少一個(gè)。例如，超導(dǎo)屏蔽層可以通過螺旋卷繞前述的超導(dǎo)線來形成。例如，可以通過卷繞諸如銅的普通導(dǎo)電的金屬帶材料來形成普通導(dǎo)電屏蔽層。在同軸超導(dǎo)電纜I的操作期間，屏蔽層14可以用作磁屏蔽層。普通導(dǎo)電屏蔽層用于在前述的故障電流時(shí)使感應(yīng)電流分支的電流路徑。
[0037]保護(hù)層15用于機(jī)械地保護(hù)屏蔽層(具體地，超導(dǎo)屏蔽層)。保護(hù)層15可以通過卷繞諸如牛皮紙的絕緣膠帶或諸如PPLP(注冊商標(biāo))的半合成絕緣片形成。
[0038]絕熱管101是包括內(nèi)管IOli和外管IOlo的雙層管。典型的是具有抽空內(nèi)管IOli和外管IOlo之間的空間的真空絕緣結(jié)構(gòu)。在操作時(shí)，內(nèi)管IOli填充有諸如液氮的冷卻劑103以保持超導(dǎo)層和超導(dǎo)屏蔽層處于超導(dǎo)狀態(tài)?？梢允褂迷趦?nèi)管IOli和外管IOlo之間提供諸如超絕緣的絕熱體(未示出)的配置，或者可以使用保持管IOii和IOlo之間距離的間隔物(未示出)的配置?？梢酝ㄟ^在外管IOl0的外圓周提供諸如聚氯乙烯(PVC)的抗腐蝕層102來提高抗腐蝕性。[0039](第一實(shí)施例)
[0040]在下文將描述測量在具有上文提到的結(jié)構(gòu)的同軸超導(dǎo)電纜I中的超導(dǎo)層的臨界電流的方法。描述基于位于纜芯10的外圓周側(cè)的超導(dǎo)層12C被用作測量對象的情況。
[0041]首先，從同軸超導(dǎo)電纜I的纜芯10選擇至少一個(gè)超導(dǎo)層(排除了作為測量對象的超導(dǎo)層12C)。本發(fā)明的特征具體在于，進(jìn)行選擇使得所選擇的超導(dǎo)層(在下文，稱為臨界電流IcMtum)的臨界電流設(shè)計(jì)值大于或等于作為測量對象的超導(dǎo)層12C的臨界電流Icg。。
[0042]假設(shè)超導(dǎo)層12A、12B和12C中的每一個(gè)的臨界電流設(shè)計(jì)值分別是3000A、4000A和5000A，無論選擇超導(dǎo)層12A和12B中的哪一個(gè)，因?yàn)闇y量對象的臨界電流Icg。是5000A，所以被選擇的超導(dǎo)層的臨界電流ICreturn都不會大于或等于5000A。如果選擇了超導(dǎo)層12A和12B 二者，則臨界電流IcMtum(這里，總和)將變成3000A+4000A = 7000A，其大于測量對象的臨界電流1(^。，即5000A。因此，在本示例中，選擇超導(dǎo)層12A和12B 二者。
[0043]然后，利用用于出行路線的作為測量對象的超導(dǎo)層12C和用于返回路線的選擇的超導(dǎo)層12A和12B來產(chǎn)生施加電流環(huán)形路線。具體地，如圖1所示，纜芯的兩個(gè)端面被分級剝離以暴露超導(dǎo)層12A、12B和12C中的每一個(gè)。然后，在同軸超導(dǎo)電纜I (圖1中的右側(cè))的一端，超導(dǎo)層12A和12B電氣連接，并且超導(dǎo)層12A和12B與作為測量對象的超導(dǎo)層12C電氣連接。對于該連接，可以使用引線元件210和211。具體地，超導(dǎo)層12A和12B通過引線元件210來連接。超導(dǎo)層12C和引線元件210通過引線元件211來連接。引線元件210和211以及之后將要描述的引線元件220、221是由諸如銅或銅合金的普通導(dǎo)電材料形成的，或者由前述超導(dǎo)線的適當(dāng)組合形成的。例如，在超導(dǎo)電纜I的任何一端連接端子連接器(端子容器)，并且可以通過不同的引線將超導(dǎo)層12A、12B和12C從低溫區(qū)引向常溫區(qū)。例如，超導(dǎo)層12A和12B之間的連接可能受到將處于常溫區(qū)的電流引線的末端與銅條連接在一起的影響。
[0044]然后，在同軸超導(dǎo)電纜I的另一端(圖1中的左側(cè))，DC電源200在出行路線和返回路線處被連接，以允許沿著產(chǎn)生的電流施加環(huán)形路線的電流施加。這里，對應(yīng)于返回路線的超導(dǎo)層12A和12B通過引線元件220電氣連接；對應(yīng)于出行路線的超導(dǎo)層12C被連接到引線元件221 ;并且DC電源200被連接到引線元件220和221。
[0045]商業(yè)上可提供的產(chǎn)品可以用于DC電源200。對于DC電源200，可使用具有允許控制施加電流的變化速率的機(jī)制的設(shè)備，或者可以與DC電源200 —起布置能夠控制改變速率的商業(yè)上可提供的清掃設(shè)備(swe印er device) 0此外，將包括存儲裝置的記錄設(shè)備連接到DC電源200有利于使操作者容易地識別測量結(jié)果，該記錄設(shè)備用于記錄來自DC電源200 (主要地，施加的電流)的測量數(shù)據(jù)。
[0046]另外，在纜芯10的端部附連用于測量超導(dǎo)層12A和12B的端部和超導(dǎo)層12C的端部之間電壓的測量裝置(未示出)。在纜芯10的一端附連測量數(shù)據(jù)的存儲裝置、記錄裝置等有利于使操作者容易地識別測量結(jié)果。
[0047]一旦產(chǎn)生上文提到的測量系統(tǒng)，就將DC電流以恒定改變速率從DC電源200供應(yīng)到到構(gòu)成電流施加環(huán)形路線的用于出行路線的超導(dǎo)層12C以及用于返回路線的超導(dǎo)層12A和12B，并且測量在出行路線的臨界電流。DC電流從引線元件221流向超導(dǎo)層12C，并且進(jìn)一步流向?qū)⒁谝€元件210分支的引線元件221，以流向超導(dǎo)層12A和12B。優(yōu)選地，在理想狀態(tài)下同一水平的電流流向超導(dǎo)層12A和12B中的每一個(gè)(對每一個(gè)施加的電流的1/2)。通過引線元件220在DC電源200的一側(cè)合成通過超導(dǎo)層12A和12B的分流電流。
[0048]如下述獲得超導(dǎo)層12C的臨界電流。對超導(dǎo)層12C和超導(dǎo)層12A、12B之間的電壓信號(電勢差)進(jìn)行測量。獲得在電流和電壓之間的關(guān)系。從所獲得的電流-電壓特性來看，獲得生成I μ V/cm( = 0.lmV/m)的電場的電流,這被認(rèn)為是臨界電流。
[0049]在對同軸超導(dǎo)電纜的多個(gè)超導(dǎo)層中的一個(gè)的臨界電流的測量時(shí)，利用另一超導(dǎo)層的電流施加環(huán)形路線的產(chǎn)生允許能夠省略長的引線元件。這意味著不必使用大電容的電源來確保將要在長的引線元件處生成的電壓。因此，在第一實(shí)施例中，可以使用小容量的電源來容易地測量用作測量對象的超導(dǎo)層的臨界電流。具體地，通過選擇用于返回路線的超導(dǎo)層使得其臨界電流設(shè)計(jì)值大于或等于該第一實(shí)施例中的對應(yīng)于出行路線的測量對象超導(dǎo)層12C處的臨界電流設(shè)計(jì)值Icg。，流過對應(yīng)于返回路線的超導(dǎo)層的電流將不會超過相關(guān)超導(dǎo)層的臨界電流的設(shè)計(jì)值(變得小于或等于可以施加到返回路線的電流值)。因此，在第一實(shí)施例中，出于測量臨界電流的目的所施加的電流的值可以被設(shè)定為高得足以確保對該對象的臨界電流的測量。無論哪一個(gè)用作整個(gè)超導(dǎo)層中的測量對象，都可以測量任何超導(dǎo)層的臨界電流。
[0050]此外，雖然作為測量對象的超導(dǎo)層位于外圓周側(cè)并且用于返回路線的超導(dǎo)層位于內(nèi)圓周側(cè)，但是通過用多個(gè)超導(dǎo)層形成返回路線，在返回路線的臨界電流的設(shè)計(jì)值的總和可以設(shè)置得大于或等于臨界電流設(shè)計(jì)值Icg。。因此，在第一實(shí)施例中，可以可靠地測量該測量對象的臨界電流。
[0051]另外，通過用多個(gè)超導(dǎo)層形成返回路線，電流被分支到相關(guān)的多個(gè)超導(dǎo)層，使得在返回路線處基本沒有電壓生成。因此，因?yàn)榭梢赃m當(dāng)?shù)販y量用作用于出行路線的測量對象的超導(dǎo)層處的電壓，所以可以精確地測量臨界電流。
[0052](修改I)
[0053]與施加平行于該表面的磁場的情況相比，當(dāng)施加垂直于該表面的磁場時(shí)(當(dāng)在超導(dǎo)線的厚度方向上施加磁場時(shí))，前述RE型薄膜導(dǎo)線和Bi型導(dǎo)線二者都示出了具有減小的臨界電流的趨勢。因此，在位于纜芯10的外圓側(cè)的超導(dǎo)層12C用作測量對象并且對應(yīng)于出行路線，而位于內(nèi)側(cè)的超導(dǎo)層12A和12B對應(yīng)于出行路線的情況下，可以進(jìn)一步通過校正由對應(yīng)于返回路線的超導(dǎo)層12A和12B所形成的磁場所產(chǎn)生的臨界電流中的減少量精確地測量臨界電流。
[0054](修改2)
[0055]雖然在第一實(shí)施例中，超導(dǎo)層12C用作測量對象，但是當(dāng)然也可以測量超導(dǎo)層12A或超導(dǎo)層12B的臨界電流。在超導(dǎo)層12A要用作測量對象的情況下，當(dāng)超導(dǎo)層12A、12B和12C中的每一個(gè)的臨界電流的設(shè)計(jì)值分別為3000A、4000A和5000A時(shí)，超導(dǎo)層12B例如可以用于返回路線。在該情況下，在同軸超導(dǎo)電纜I的一端，超導(dǎo)層12A和12B要經(jīng)由引線元件電氣連接。在同軸超導(dǎo)電纜I的另一端，超導(dǎo)層12A和12B要經(jīng)由引線元件來適當(dāng)?shù)剡B接到DC電源200。在超導(dǎo)層12B要用作測量對象的情況下，超導(dǎo)層12C可以用于返回路線。在該情況下，在同軸超導(dǎo)電纜I的一端，超導(dǎo)層12B和12C要經(jīng)由引線元件電氣連接。在同軸超導(dǎo)電纜I的另一端，超導(dǎo)層12B和12C要經(jīng)由引線元件適當(dāng)?shù)剡B接到DC電源200。
[0056]在任一情況下，與返回路線相對應(yīng)的超導(dǎo)層的臨界電流設(shè)計(jì)值充分大于與出行路線相對應(yīng)的作為測量對象的超導(dǎo)層的臨界電流設(shè)計(jì)值。因此，可以精確地測量超導(dǎo)層12A和12B中的任何一個(gè)的臨界電流。
[0057] 在用作測量對象的超導(dǎo)層的臨界電流Icg。和另一超導(dǎo)層的臨界電流設(shè)計(jì)值之間沒有大的差異的情況下，任意超導(dǎo)層都可以用于返回路線。
[0058](第二實(shí)施例)
[0059]第一實(shí)施例基于用作測量對象的超導(dǎo)電纜是單芯電纜的情況。本發(fā)明的測量方法還適用于一個(gè)絕熱管中包括多個(gè)纜芯(具有第一實(shí)施例中描述的結(jié)構(gòu))的多芯電纜。在該情況下，對于多芯同軸超導(dǎo)電纜中的任意纜芯，任意超導(dǎo)電纜可以用作測量對象并且用于出行路線，同時(shí)同一纜芯中的至少一個(gè)另一超導(dǎo)層可以用于返回路線(假設(shè)對返回路線選擇滿足臨界電流Icgo≤臨界電流IcMtum(多層情況下為總和)的超導(dǎo)層)。
[0060]替代地，對于多芯同軸超導(dǎo)電纜中的任意纜芯，任意超導(dǎo)電纜層可以用作測量對象并且用于出行路線，同時(shí)另一纜芯中的至少一個(gè)超導(dǎo)層可以用作返回路線，或者同一纜芯中的至少一個(gè)另一超導(dǎo)層以及另一纜芯中的至少一個(gè)超導(dǎo)層可以用于返回路線(假設(shè)對于返回路線選擇滿足臨界電流ICg?！芘R界電流ICirtum(多層情況下為總和)的超導(dǎo)層)。
[0061]前述配置對與返回路線相對應(yīng)的超導(dǎo)層的選擇具有很大的自由度，并且可以測量任意超導(dǎo)層的臨界電流。
[0062]本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，并且可以在不偏離本發(fā)明的精神的情況下進(jìn)行適當(dāng)修改。例如，可以修改一個(gè)纜芯中的超導(dǎo)層的數(shù)目、一個(gè)絕熱管中的纜芯的數(shù)目等。
[0063]工業(yè)應(yīng)用
[0064]本發(fā)明的超導(dǎo)電纜的臨界電流測量方法適合應(yīng)用于測量絕緣之后超導(dǎo)電纜的完成實(shí)驗(yàn)中的臨界電流。測量的對象不限于多相交流電的超導(dǎo)電纜，并且且可以適用于直流超導(dǎo)電纜。
[0065]附圖標(biāo)記列表
[0066]I同軸超導(dǎo)電纜；10纜芯；11線圈架；12A、12B、12C超導(dǎo)層；13a、13b、13c電絕緣層；14屏蔽層；15保護(hù)層；101絕熱管；101i內(nèi)管；101o外管；102抗腐蝕層；103冷卻劑；210、211、220、221引線元件；200直流電源。
【權(quán)利要求】
1.一種同軸超導(dǎo)電纜的臨界電流測量方法，所述同軸超導(dǎo)電纜包括纜芯，所述纜芯具有以同軸方式布置的多個(gè)超導(dǎo)層，所述臨界電流測量方法包括下述各步驟: 當(dāng)測量作為測量對象的一個(gè)超導(dǎo)層的臨界電流時(shí)，從除了作為所述測量對象的超導(dǎo)層之外的多個(gè)超導(dǎo)層中選擇至少一個(gè)超導(dǎo)層，將該選擇進(jìn)行為使得被選擇的超導(dǎo)層的臨界電流的設(shè)計(jì)值大于或等于作為所述測量對象的所述超導(dǎo)層的臨界電流的設(shè)計(jì)值； 在所述同軸超導(dǎo)電纜的一端，將作為所述測量對象的所述超導(dǎo)層和所述被選擇的超導(dǎo)層電氣地連接，并且用與出行路線相對應(yīng)的作為所述測量對象的所述超導(dǎo)層和與返回路線相對應(yīng)的所述被選擇的超導(dǎo)層來產(chǎn)生施加電流往返路線，以及 在所述同軸超導(dǎo)電纜的另一端，將直流電源連接到與所述出行路線相對應(yīng)的作為所述測量對象的所述超導(dǎo)層以及連接到與所述返回路線相對應(yīng)的所述被選擇的超導(dǎo)層，并且將DC電流施加到所述施加電流往返路線，以測量作為所述測量對象的所述超導(dǎo)層的臨界電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)電纜的臨界電流測量方法，其中，所述返回路線包括多個(gè)超導(dǎo)層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超導(dǎo)電纜的臨界電流測量方法，其中，所述被選擇的超導(dǎo)層的臨界電流的設(shè)計(jì)值是所述多個(gè)超導(dǎo)層中的每一個(gè)超導(dǎo)層的臨界電流的設(shè)計(jì)值的總和。
4.根據(jù)權(quán)利要求1- 3中的任何一項(xiàng)所述的超導(dǎo)電纜的臨界電流測量方法，其中， 與所述出行路線相對應(yīng)的作為所述測量對象的所述超導(dǎo)層和與所述返回路線相對應(yīng)的所述被選擇的超導(dǎo)層被 設(shè)置在同一纜芯，并且 所述返回路線包括相比于作為所述測量對象的所述超導(dǎo)層而位于內(nèi)部圓周側(cè)的多個(gè)超導(dǎo)層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3中的任何一項(xiàng)所述的超導(dǎo)電纜的臨界電流測量方法，其中， 所述同軸超導(dǎo)電纜是多芯電纜，所述多芯電纜具有容納在一個(gè)絕熱管中的多個(gè)纜芯，并且 包含與所述出行路線相對應(yīng)的作為所述測量對象的所述超導(dǎo)層的纜芯不同于包含與所述返回路線相對應(yīng)的所述被選擇的超導(dǎo)層的纜芯。
【文檔編號】G01N27/00GK103959050SQ201280057731
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2012年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月24日
【發(fā)明者】大屋正義 申請人:住友電氣工業(yè)株式會社