大电流超导导体广泛应用于聚变装置、高能粒子加速器等领域。随着中国聚变工程实验堆(China Fusion Engineering Test Reactor,CFETR)及环形正负电子对撞机(Circular Electron Positron Collider,CEPC)等大科学项目的推进,对未来超导导体的性能均提出了更高的要求,急需开展背场下大电流导体直流性能实验研究。本文建立了最大背场6T、最大测试电流30kA的直样超导导体直流性能测试平台,发展了低温下大电流精确测量技术、样品横向载荷施加与监控技术、电位点处理技术等关键测试技术,并开展了中、小尺寸导体、大导体子缆的低温直流性能实验研究及理论性能分析。本论文首先对导体测试装置进行总体设计,具体包括装置的系统组成及参数确定、样品电流范围及供电方式确定、样品空间优化等。为保证背场磁体安全运行,为其设计了失超探测及保护方案,并对失超保护阈值、保护电阻阻值进行分析选取。针对电流引线漏热大的问题,自主研制了一对6kA气冷高温超导电流引线,单根引线的漏热约为2.07W。在气冷高温超导电流引线漏热优化方面,提出的新的温度解的形式,实现了铜段与超导段微元温度分布解的形式统一,并赋予部分系数物理含义。设计的新型的“CIC束状”铜换热器结构不仅增加了换热面积,还增加了氦气紊流度,提高了对流换热系数,解决了引线铜段的冷却问题。为了进一步减小装置的漏热,对杜瓦结构及其传热结构进行优化设计并进行漏热分析,优化后装置整体漏热约为10.4W。超导变压器设计与研制,具体包括变压器电磁参数优化、变压器磁体设计、变压器低电阻端子设计、变压器固定结构设计、变压器低温实验等。变压器磁体设计具体包括变压器结构设计、磁体绕组参数优化、次级绕组设计、变压器电磁-结构耦合分析、变压器失超保护系统设计。其中,次级绕组设计综合考虑了次级电流测量、变压器背场下受力及较少次级回路接头电阻个数。针对变压器在背场下受力发生扭转的问题,开展了变压器与背场的位置关系优化、变压器固定结构设计及强度校核。针对霍尔片电流测量时易受杂散场影响的问题,提出了“霍尔对”的次级电流测量方法,减小了装置复杂杂散场对电流测量的影响。为了减小测试时对样品的能量干扰,针对铠装导体及电缆的测试,分别设计了被动法样品支撑及主动法样品支撑,并分析了被动法样品支撑的装配间隙的选取,研究了主动法样品支撑降温、电磁力对样品上横向载荷的影响。综合考虑到测试导体的稳定性裕度以及横向载荷对样品性能的影响,总结出样品室温横向预载荷的选择依据。除了对横向载荷施加技术展开研究,还给出了样品横向载荷的监控方法。根据电缆中超导线的换位情况,给出了“等电势点”及“单线监测”不同的电位点处理方法。在国内首次开展了 NbTi Rutherford 缆、MgB2 CICC(Cable-in-conduit Conductors)导体、YBCO CORC(Conductor on Round Core)缆低温直流性能实验研究。分析了感应电压变化对测试结果的影响,提出了“合理的恒定初级电流变化率+电压修正”及“初级电流变化率指数变化”2种措施以减小这种影响,并对装置临界电流及电阻阻值的测量误差进行了分析。为了对导体性能进行评估,考虑到导体电缆上的磁场分布及等效应变,将导体性能与超导单线性能进行比较,采用“最大场”及“平均电势”的评估方法开展大电流导体直流性能理论分析研究,并结合样品电缆结构、电位点处理方式对这两种评估方法进行比较。