[发明专利]一种超导磁体保护装置

说明书

本申请提供一种超导磁体保护装置，当超导线圈励磁或退磁或使用过程中，发现制冷系统或温度传感器的温度异常时，通过打开排气阀向HTS+及HTS‑的高温端排放冷却气体，断开断路器使HTS+及HTS‑的电流为0而保护其不被烧毁，使液氦中的加热器加热后气化成氦气飘向HTS+及HTS‑的高温端，或者使失超加热器加热后致使超导线圈失超进而保护HTS+及HTS‑不被烧毁，从而有效解决了现有技术中容易造成高温电流引线损坏的问题。

技术领域

本申请涉及超导磁体技术领域，特别是涉及一种超导磁体保护装置。

背景技术

超导磁体广泛应用于医疗、大型科研装置等领域，其工作电流往往较大，达到几百安培甚至上千安培。由于大电流下的常规金属电流引线的冷却较为困难，高温超导电流引线(High Temperature Superconducting，HTS)被引入作为电流引线的一部分，以降低超导磁体系统的热负荷。

当超导磁体进行升场、降场操作或者经由外接电源产生磁场时，由于操作时间往往较长，需要考虑操作时间内发生的意外断电、制冷系统故障等等造成的设备损坏的可能，在意外故障发生后的第一时间采取安全方法，启动紧急失超装置来使磁体失超，以保护超导磁体及电流引线不被烧毁。

在专利号为CN104835611B的专利文献中，超导磁体系统及其高温超导引线的失超保护方法公开了一种该场景下超导磁体系统及高温电流引线的保护方法，其通过检测高温超导电流引线段的失超电压或者温度信息，决定是否对超导线圈进行加热。当失超电压或者温度信息超过阈值，保护系统对超导线圈进行加热，使超导磁体失超，达到保护超导磁体和高温电流引线的目的。

但在实际应用中，通过加热器对线圈进行加热往往有秒级的延迟，超导线圈从失超到电流降为0也有数秒的时间，也就是说从检测器发出命令到高温超导电流引线的电流明显降低还有数秒的时间，该段时间内有可能造成高温电流引线的损坏。与此同时，高温超导电流引线的临界电流往往受温度的影响最大。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本申请的目的在于提供一种超导磁体保护装置，用于解决现有技术中容易造成高温电流引线损坏的技术问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本申请提供一种超导磁体保护装置，包括：超导电流正极引线HTS+(1)及超导电流负极引线HTS-(2)，接于超导线圈(4)的供电回路中；断路器(13)，接于所述超导线圈(4)的供电回路中；第一温度传感器(8)及第二温度传感器(81)，分别用于采集所述超导电流正极引线HTS+(1)、超导电流负极引线HTS-(2) 的高温端温度信息及低温端温度信息；失超加热器(9)，设于所述超导线圈(4)上；制冷系统(16)，用于冷却超导电流正极引线HTS+(1)及超导电流负极引线HTS-(2)；控制器(15)，电性连接所述制冷系统(16)、第一温度传感器(8)、第二温度传感器(81)、断路器(13)及失超加热器(9)，以从所述制冷系统(16)、第一温度传感器(8)、第二温度传感器(81)接收温度信息；所述控制器(15)用以执行第一保护策略，其包括：当所述制冷系统(16)、第一温度传感器(8)、第二温度传感器(81)中任一者的温度异常时，控制所述断路器(13)断开和/或控制所述失超加热器(9)加热。

于本申请的一些实施例中，所述超导磁体保护装置还包括：一级导冷法兰(3)，与所述超导电流正极引线HTS+(1)、超导电流负极引线HTS-(2)的高温端相连，且其上设有所述第一温度传感器(8)；二级导冷法兰(31)，与所述超导电流正极引线HTS+(1)、超导电流负极引线HTS-(2)的低温端相连，且其上设有所述第二温度传感器(81)。

于本申请的一些实施例中，所述超导磁体保护装置还包括：电源(11)，其正极电性连接超导电流正极引线HTS+(1)的高温端，超导电流正极引线HTS+(1)的低温端及超导电流负极引线HTS-(2)的低温端电性连接超导线圈(4)的两端；所述超导电流负极引线HTS- (2)的高温端电性连接断路器(13)的一端，所述断路器(13)的另一端连接所述电源(11) 的负极。