29.060CCS

K

1313 DB

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5940—2024在液氮浸泡下電流引線高溫超導段臨界電流與接頭電阻的測試方法河北省市場監督管理局發

布DB

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5940—2024 前 言

..........................................................................II引 言

.........................................................................III1

.............................................................................12 規范性引用文件

...................................................................13 術語和定義

.......................................................................14 樣品制備

.........................................................................15 測量裝置

.........................................................................26 測試原理

.........................................................................27 測試步驟

.........................................................................28 數據采集

.........................................................................39 結果計算

.........................................................................310 測試報告

........................................................................411 注意事項

........................................................................4附錄

A（資料性） 高溫超導段樣品制備方法.............................................5DB

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5940—2024 本文件按照GB/T

1.1—《標準化工作導則 第1定起草。本文件由廊坊市市場監督管理局提出。本文件起草單位：新奧科技發展有限公司。本文件主要起草人：李全、楊爽、張文威、趙凡、付強。IIDB

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5940—2024 線是用于連接室溫電源與低溫超導裝置的核心部件。采用高溫超導導體作為高溫超導電流引線的一部分，可以顯著減少電流引線的發熱及漏熱量，大幅降低磁體低溫系統造價及運行費用，同時也可以使得大型超導磁體系統的穩定運行成為可能。目前，針對在液氮浸泡下電流引線高溫超導段臨界電流與接頭電阻的測試，多依賴于生產商自身經驗和技術的積累，尚未形成通用的測試方法，難以形成電流引線性能的統一評估。為此，建立具有良好的推廣借鑒意義的在液氮浸泡下電流引線高溫超導段臨界電流與接頭電阻的測試方法，有利于推廣高溫超導電流引線的工業化應用。IIIDB

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5940—20241 范圍本文件規定了電流引線高溫超導段試驗方法的術語和定義、樣品制備、測試裝置、測試步驟、數據處理及測試報告。本文件適用于在液氮浸泡下電流引線高溫超導段臨界電流與接頭電阻的測試方法。2規范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用適用于本文件。GB/T

2900.100 電工術語

超導電性GB/T

3163 真空技術

GB/T

18502

臨界電流測量

銀和/或銀合金包套和B-2223氧化物超導體的直流臨界電流GB/T

33148 釬焊術語3 術語和定義GB/T

18502，GB/T

2900.100，GB/T

3163和GB/T

界定的以及下列術語和定義適用于本文件。電流引線

lead將電流由室溫引入低溫器件的導體。高溫超導疊

HTS

stack將高溫超導帶多層疊加在一起所形成的疊狀結構。高溫超導段

high

與高溫超導疊并聯焊接為一體，同時具有支撐和電流載流功能的部件。臨界電流

critical

在超導體中，可視為幾乎是無阻流動的最大直流電流。臨界電流判據

critical

current

criterion根據電場強度或者電阻率確定臨界電流的判據。真空釬焊

weld在真空狀態下，把一組焊接件加熱到填充金屬熔點溫度以上，但低于基體金屬熔點溫度，借助于填充金屬對基體金屬的濕潤和流動形成焊縫的一種焊接工藝(釬焊溫度因材料不同而異)。4 樣品制備測試樣品包括不銹鋼支撐筒、超導疊、兩端與磁體連接的銅端子及與通電電源連接的銅端子，整體結構如圖

1

所示。不銹鋼支撐筒用于提供分流和機械支撐，超導疊用于提供通流，銅端子用于連接電源及磁體。DB

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5940—2024制備時先將測試樣品銅端子和帶有表面加工條形凹槽的不銹鋼支撐筒通過真空釬焊成為一體，超導疊平鋪在放置槽中，通過真空釬焊完成高溫超導段制備。的兩處帶材表面分別焊接兩根電壓引線。304圖1 高溫超導段組成示意圖5 測量裝置超導樣品U-I特性測量裝置由樣品測試組件測量用低溫容器、磁體系統以及U-I特性測量系統組U-I置放大器、濾波器或電壓表、或上述儀器儀表的組合。另外，也可采用計算機輔助數據采集系統。6測試原理臨界電流是通過測量處于恒壓特定溫度液態冷劑池中樣品的電壓了獲得電壓(U)-電流(I)U-I(電場判據)或電阻率判據所對應通過的電流值為臨界電流值。無論電場或電阻率判據，對于任一具體的電壓引線接點間距，都有相應的電壓判據。7 測試步驟臨界電流測試分別通過同一條超導疊上的兩個電壓引線進行臨界電流測量，電壓引線接點位置分別距超導疊端部10cm繞方式與電壓表相連。測試電路示意圖如圖2所示。圖2 高溫超導段臨界電流測試示意圖接頭電阻測試高溫超導段接頭電阻（超導疊與銅端子的焊接電阻）可采用相同原理進行測量，電壓引線的一端焊接在超導疊上，另一端焊接在超導疊與銅端子交界處，測試電路示意圖如圖3所示。DB

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5940—2024圖3 高溫超導段接頭電阻測試示意圖8 數據采集

5

I，電流從零上升到臨界電流的時間應大于

s。根據數據記錄結果，繪出高溫超導段臨界電流測試

U-I

關系曲線，如圖

4

所示。圖4 U-I

本征特性曲線（電場判據確定臨界電流示例）9 結果計算9.1

臨界電流計算臨界電流由U-I曲線上電壓為U的點所對應的電流值確定，臨界電流判據選擇1

μV/cm，判據對應電壓值Uc可以按式（1）計算：????

=

??

×????

(1)式中：U——電壓判據，單位為；L

——電壓引線接點間距，單位為cm；E——電場判據，單位為/cm。9.2

接頭電阻計算在恒定電流下進行高溫超導段接頭電阻測試，電源輸出至運行電流，利用電壓表分別獲取電流引線高溫超導段左端電壓U和右端電壓U（如圖3接電阻R1、R2，接頭焊接電阻的計算按式（3）確定：R

=

U/??????

(2)式中:R——電阻值，單位為μΩ；DB

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5940—2024Iop——高溫超導段的運行電流值，單位為A；U——電壓表測得的電壓值，單位為μV。10 測試報告測試報告內容包括但不限于如下信息：a) 樣品的生產廠家；b) 超導疊層疊形式及尺寸；c) 原材料及其化學成分；d) 制造過程工藝；e) 電壓引線接點間距；f) 電流引線接頭的焊接長度；g) 樣品固定方法，包括粘接材料的種類；h) 樣品的電流掃描與維持經歷；i) 臨界電流、接頭電阻值及其相應的判據。11 注意事項在測試之前，確保測試設計者和參與人員了解如下信息:電氣測試明確在液氮浸泡下電氣事故的預防措施和應對手段。致冷劑和產生的氣體在液氮浸泡測試中，應當對液氮加注、氮氣置換、液氮泄漏、液氮人身接觸、連續氣化和誘導氣化相關的電氣事故采取預防措施和應對手段。DB

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附 錄 A（資料性）高溫超導段樣品制備方法A.1 總則為了便于理解，本附錄中給出了一種電流引線高溫超導段樣品的制備方法。由于電流引線使用的場合不同，本附錄所給出的制備方法只能覆蓋一些有代表性的可能設計。A.2 材料準備制作材料包括：不銹鋼管、無氧銅棒、超導帶材、焊錫帶。A.3 高溫超導段測試樣品制備A.3.1 超導疊制備將高溫超導帶多層疊加在一起，通過焊錫帶釬焊連接為一體。A.3.2 不銹鋼支撐筒及銅端子加工按設計圖紙完成不銹鋼支撐筒及銅端子機械加工，滿足加工精度要求。A.3.3 不