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GB/T 33655-2017

基本信息

标准号: GB/T 33655-2017

中文名称:超导供电装置 超导装置供电电流引线特性测试的一般要求

标准类别:国家标准(GB)

标准状态:现行

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相关标签: 超导 供电 装置 电流 引线 特性 测试

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GB/T 33655-2017 超导供电装置 超导装置供电电流引线特性测试的一般要求 GB/T33655-2017 标准压缩包解压密码:www.bzxz.net

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标准内容

ICS 29.120.99
中华人民共和国国家标准
GB/T 33655—2017/IEC 61788-14:2010超导供电装置
超导装置供电电流
引线特性测试的一般要求
Superconducting power devices-General requirements for characteristictests of current leads designed for powering superconducting devices(IEC 61788-14:2010 Superconductivity—Part 14:Superconducting powerdeviccs--. General requiremcnts for characteristic tests of current leadsdesigned for powering superconducting deviccs,IDT)2017-05-12发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
2017-12-01实施
规范性引用文件
术语和定义
特性测试项目
特性测试方法
8注意事项
附录A(资料性附录)关于第1章~第8章的补充说明附录B(资料性附录)
典型电流引线
附录C((资料性附录)
附录D(资料性附录)
参考文献
有助于理解測试方法的解释性图表高温超导组件的测试项目与方法GB/T33655—2017/IEC61788-14:201010
本标准按照GB/T1,1一2009给山的规则起草。GB/T 33655—2017/IEC61788-14:2010本标准使用翻译法等同采用1EC61788-14:2010《超导电性第14部分:超导供电装置超导装置供电电流引线特性测试的般要求》。与本标准中规范性引用的国际文件有一致性对成关系的我国文件如下:-GB/T138112003电工术语超导电性(eqvIEC60050-815:2000)-GB/T311.1—2012绝缘配合第1部分:定义、原则和规则(IEC60071-1:2006,MOD)-GB/T1109—2008交流电高于1000V的绝缘套管(IEC60137Ed.6.0,M0D)本标准由全国超导标准化技术委员会(SAC/TC265)归口。本标准草单位:中国科学院电工研究所、大洋大学、华北电力大学、中国电力科学研究院中国科学院等离子体物理研究所。
本标主要起草人:王秋良、信赢、工银顺、丘明、毕延芳、戴银明、崔春艳、程军性。m
YKAoNiKAca
GB/T 33655-—2017/IEC 61788-14 :201C引言
电流引线是当前已经实际应用的超导装置,如MRI诊断仪器.NMR谱仪,单品生长设备、超导磁储能系统、粒子速器(如Tevatron、HERA、RHIC和LHC)、核聚变实验测试装置(如ToreSupra、TRIAM,LHD、EAST、KSTAR、W7-X,JT·60SA和ITER等)和即将人实际应用的超导装置(如磁悬浮列车、超导限流器、超导变压器)中必不叫少的纽成部分。电流引线的主要功能是为超导装置提供大电流,同时尽量降低其整体热负荷,包括从案温到低温环境的溯热以及电流引线的焦耳热,为此,使用高温超导体作为电流引线的一部分有助于大幅度降低其整体热负荷。
另一方面,应用于超导装置上的电流引线技术依赖于每一项应用的具体要求,生产商的经验以及技术的积累。出丁电流引线只是作为装置的组件使用,很难判断其兼容性,在不同装置间使用的灵活性,便利性以及整体的经济性。这将阻碍超导装置技术的发展及陷业应用,值得我们关注。因此,明确用于超导装置的电流引线的定义,并用一系列通用规则使其--般特性测试方法标准化有利于提升电流引线工.业化水平。TYKAONiKAca
1范围
GB/T 33655—2017/IEC 61788-14:2010超导供电装置超导装置供电电流引线特性测试的一般要求
本标准给山了超导装置供电传统电流引线及超导电流引线特性测试的一股要求。2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件,凡是不注口期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。IEC 60050-815:2000国际电工术谐超导电性[Intcrnational Electrutechnical Vocabulary(IEV)—Part 815:Superconduetivity)IEC 60071-1 绝缘配合第 1部分:定义、原删和规则(Insulation coordination一Part l:Delinitions, principles and rules)IEC 60137交流电压高于1000V的绝缘套管(lnsulated hushings for alternating voltages above1000 V)
3术语和定义
IEC 60050-815:2000界定的以及下列术语和笼义适用于和文件。3.1
电流引线currentlead
在绝缘条件下把电流引人器件的导体,特别是把电流从室温引人低温时还要有冷却通道,[IEV 815-06-47]
常规电流引线
normal coaducting current lead传统电流引线
仪由常规导体组成导电部分的电流引线。3.3
supercondueting current lead超导电流引线
含超导部分的电流引线。
注:超导电流引线包括从室温到某中间温度的常规导体部分,以及从中间温度到低温环境的超导体部分。在本标准甲,该赶导部分通带由高温超导体捌成。3.4
非气冷式电流引线non-gas cooled type current Icad用传导冷却方法冷却的电流引线。3.5
气冷式电流引线gas-cooled type current lead用低温气体冷却的电流引线。
注:在某些情况下,通过气体在引线内部流动,以及在其外丧面气体对流的方式来实现气冷。1
KAONiKAca
GB/T 33655—2017/IEC 61788-14,20103.6
自冷电流引线self-cooled current lead燕汽熔冷却的电流引线
利用电流引线自身热负荷气化的致冷剂来冷却的电流引线:3.7
漏热heat leakage
无载流时的漏热
在无载流及无焦耳热情况下,电流引线从高温区向低温区传导的热量。3.8
热负荷 heat load
在载流情说下通过电流引线导入低温系统的全部热量。3.9
额定电流热负荷rated current heat load在额定载流时的热负荷。
4原理
超导装置供电需通过·些组件来为室温和低温之间提供电气连接,这类组件即称为电流引线。它们处于温度梯度场中。日传输电流至低温环境内,因此是低温容器中最主要的漏热源之一,电流引线可分为两类:
常规电流引线,全部由常规导体纽成。它们一般通过冷端与装置的超导线或电气接头相连,高温超导电流引线,包含有高温超导部分。必须出常规导体部分将电流从室温端传输至高温超导部分的热端,高温超导部分的溢度须足够低以确保它在额定电流工作情况下保持超导态,高温超导部分的冷端般通过超导母线与装置相连。概据冷却方式,电流引线可以分为气冷和非气冷。同一根电流引线如果分戒流体力学上分离的两部分,则这两种冷却方式可分使用。如果超导装置是低温超导体制成的,一股通过低温超导电缆或导线与电流引线相连。
经过优化的白冷带规电流号[线传导至液氮池的热负荷为1.1W/kA[1]~1.2W/kA[[2]。如果使用高温超导材料,这一数值将大大降低,高温超导电流引线被广泛研究、设计和测试,且已经应用到大型系统中[3]4_ 。
不同系统电流引线的设计是不同的。材料的选取、冷却方式、几何结构、电气特征以及允许的低温损耗均受施加给整个系统的边界条件的强烈影响系统在电气、低温及机械方面的技术要求包括:一最大.I作电流、运行模式.电流变化速率、绝缘电压电露时间常数、背景磁场:一一-致冷剂的供给条件、致冷剂入1/出口漏度和压力、允热负荷及致冷剂因故障中断后引线安孕作持续时间;
川用丁集成机械支撑、真空绝热、流休力学及电气五连界面的空间。注1:对自冷式电流引线前富大电流情况下溅热应考虑选取1.2W/kA。注2:本章所讨论的典型电流引线可参见附录13,5特性测试项目
以下条款描述了也流引线在低温和常温下的性能测试,包括力学、电气及热学性能测试。假设设计电流引线时已考虑到通用性的问题,应用到实际系统还应根据每个系统自身的约束条件逊行优化。2bzxZ.net
KAoNiKAca
GB/T33655—2017/1EC61788-14:2010用户可按表1中的特性测试项目检测电流线是否合格,同时判断是否满足各个阶段对测试项月的要求。用户应根据本标准考虑电流叫线的边界条件自行选择合适的测试项目。表1电流引线特性测试项目和实施阶段特性测试类别
力学特性
热学性能
电气性
流体力学特性
安全裕度得性
结构检查
测试项口
应力/应变测试
无载流漏热测试
额定电流热负荷测试
额定载漩测试
接触电阻测试
高电压测试
电压降测试
额定流量下压力降渊试
密封性测试
致冷剂故障测试
失超测试
最大压力测试
注:高溢超导部分的特性测试项和方法见附录D。,“研发”指电流引线系统的基研研究和产品初试阶段。。“产品”指电流引线产品中试和批量生产阶段:“交接\指电流线系统完成现场交货和安装后阶段。6特性测试方法
特性测试执行阶段
产品”
交接“
本标准给出推荐的测试方法。用户也可针对特定的应用情况或边界条件选择其他测试方法。6.1结构检查
6.1.1目的
检查尺寸、所用材料、结构、装配情况以及被测试系统叶睿器的绝热性能和密封性,6.1.2
温下结构检查包括及寸、所用材料续构和装配情况等低温下结构检查可通过日视充装有致冷剂和/或连接制冷机的恒温器表有无结霜来判断。对于使用带有真空绝热层的低温容器,应确保绝热层没有裂缝和/或塌陷等缺陷。6.1.3结果
试验结果应与技术要求作比对,并形成完整的报告。TYKAONiKAca
GB/T33655--2017/IEC61788-14:20106.2应力/应变测试
6.2.1目的
检测电流引线在室温和低温下机械应力/应变特性。6.2,2 方法
对电流引线在室温及低温下被测系统内的机械应力/应变量值进行模拟计算,并Ⅱ试验时机械应力/应变应被加载至超导体弹性极限范围内的最大值:注1:最大负荷应该根据安全裕度来确是,一般为设备要求的1.1倍注2:测试应重复进行多次,重复次数依据电磁负葡和热负尚条件有所区别。注3;应特别注意电流别线在由室温降至运行条件过程中内部所产生的应变。6.2.3结果
试验结果应与技术要求作比对,并形成完整的报告。6.3热学性能测试
6.3.1无载流遍热测试
6.3.1.1目的
测量未加载电流时的漏热,即零电流,无焦耳热产生时,电流引线从案温端到中间温度段,再从中间温度段到低温端,或者从案温端直接到低温端的热传导。6.3.1.2方法
漏热的检测方法可以采用液态致冷剂蒸发法、追流低温气体熔变法或者小型制冷机热传导法,具体取决电流引线的冷却方式,
a)液态致冷剂蒸发法
电流引线安装在台己知背景漏热量的低温恒温器内。在该低温忙温器里电流引线的冷端用介适的致冷剂冷却,如液氮和/或液氮冷却,在低温忆温器的出口处测量气化的致冷剂流量。电流引线的漏热间以通过分析安装电流引线后致冷剂气化流量的增加来评估。对于到中润温度段的情况也采用类微测量方法。
b)这流低温气体熔变法
电流引线安装在一分已知背录漏热量的低温恒温器内。温度及质量流可控的追流冷气体(如超临界氮用于电流引线的冷端,电流引线的漏热叫以通过分析低温气体在电流引线进的焙变化来估算。
)小型制冷机热传导法
电流引线安装在一台已知背景满热量的低温忙温器内。电流引线的冷端与制冷机的冷头相连。电流引线的漏热可以通过分析小型制冷机冷头的热负荷值来征:注1:蒸发法,一部分蒸发的冷却剂作为低气体仍会留在低温恒温器思。由于低温气体的密度较大,因此在测量低盘温器出1处气体流量时有必要修止效冷剂的蒸发量。注2:在研发阶段,电流线的漏热足通过求解沿引线方问能虽半衡方程的数值解估算得到。冷端和热端的温度作为平衡方程的逆界作。能避平衡方程的形式取决于电疏引线的结构。对丁气冷式常导电流引线,能盛平衡方程可能包含热传导项欧姆升热项以及与致冷气体的热交换项。TYKAONiKAca
6.3.1.3结果
试验结果应与技术要求作比对,并形成完整的报告。6.3.2额定电流热负荷测试
6.3.2.1目的
测量在额定电流下的热负荷值,6.3.2.2
参照无载流情况下漏热测试的方法进行(见6.3.1.2)。6.3.2.3结果
试验结果应与技术要求作比对,并形成完整的报告。6.4额定载流测试
6.4.1目的
确认电流引线在额定电流和正带工况件下的性能6.4.2方法
GB/T 33655—2017/IEC 61788-14:2010为了与设计值进行比较,成测量电流引线温度分布。测量点应至少包括三个位置,即室温端,中间温度段和低温端。应指出的是室温端的温度受诸如尺寸、母线冷却状态等边界条件的影响温升的测量通常采用温度计或电阻法。在测试前,应该确认如制冷机、致冷剂液位等冷却条件。电流引线的电流应保持在额定值直到冷却条件处于稳态。附暴中的1为一个典型的额定载流测试中湿度分布示例6.4.3结果
试验结果应与技术要求作比对,并形成完整的报告:6.5接触电阻测试
6.5.1目的
测量中间温度段高温超导部分和常规导体部分之间的接触电阻。如果需要,也应测量在低温端高温超导部分和低温超导部分之间的接独电阻,6.5.2方法
采用“四引线法”来测量被测区域总的接触电阻[,源白被测区域以外的其他部分的额外电阻应从试结果中扣除,
注:对于载流能力小于几千安培的电流引线,电流二维分布对接触电阻的影响可以忽略。组对于较大载流能力的电流引线,有必要名虑在测试的连接区域电流二维分布的间题,通过仿真或分析对测结果进行修正。阔此,获得接触电阻的准确值是非常困难的。即使在这种情祝下,引入接头中的电流二维分布的分析或伤真来修止测量结果.证实接触电至少低于容许值提必要的。5
-TTKAONiKAca
GB/T 33655—2017/IEC 61788-14:20106.5.3结果
试验结果应与技术要求作比对,并形成完整的报告。6.6
电压降测试
6.6.1自的
确认电流引线在额定载流下电压降与设计值一致,6.6,2方法
冷却条件应与额定载流测试相·致。电压降测试应采用在室温端和低温端之间布置电位引线的方法。6.6.3结果
试验结果应与技术要求作比对,并形成完的报告。6.7高电压测试
6.7.1目的
确认电流引线的电压特性无异常,以免对其绝缘性能产生影响。6.7.2方法
测试之前,应使用绝缘电阻试仪确笼电流引线绝缘没有问题,在电流引线!施给定的试验电压,持续加载1min以上。此试验电压必须依据电流引线所在的系统要求确定,对于应用于交流设备的电流引线,试验成遵循此目标设备的耐压技术要求:具休参照IEC60071-1和 IEC 60137.
注:为广保证高可靠性可能需要拍那(Pschert?密封。帕那密封指在低温容器出现真空泄爆的情况下,系统必须在帕邢极小值(发生在0.1 kPa~-1 kPa 气压范围内)下能承受施加的电压。典型的击穿电压与压强的关系,见C,2。为进行此测试,电流引线带安装在个拍真空的容器内,加载测试电压后,使容器内的压强缓慢增加至常乐。在整个过程中,需持续监测电流引线和地电位之间的漏电流,6.7.3结果
试验结果应与技术要求作比对,并形成完整的报告。6.8压力降测试
6.8.1目的
测量电流引线在低温气体额定压打和额定流量下的压力降,6.8.2方法
在电流引线而人口处低温气体的压差可用压力计测量,尚时还应给出电流引线出人口处的绝对压力。
6.8.3结果
试验结果应与技术要求作比对,并形成完整的报告。6
6.9密封性测试
6.9.1目的
确认电流引线和超导装置间的密封性能。6.9.2方法
GB/T 33655—2017/IEC 61788-14:2010对于气冷式电流引线,将其安装在低温迫温器内,开口侧密封然后避逆检漏仪检验气密性。对于非气冷式电流羽线,如有要求应将电流引线安装到低温值温器中逊行测试。6.9.3结果
试验结果应与技术要求作比对,并形成完整的报告。注:基于超导装置的运行条件和环境策件等差异,电流引线承受流体医力和气密性的设计要求也不同。密封性试验结果应与气冷或非气冷电流引线的每项技术要求逐核对。6.10安全裕度测试
6.10.1致冷剂故障测试
6.10.1.1目的
测试在致冷剂供给中断情况下电流引线的安全运行时间。注:该测试一般用于气冷式电流引线。6,10,1,2方法
在电流引线上安装电压抽头和一些溢温度让,测量电流引线随时问变化的电压降和测量点的最大温升。在额定电流下停止致冷剂供应,然后测量电压变化和最大温升,这需要在设计时通过计算和/或伤真估算出电流引线最大温升区域,并将温度计设置于该区域6.10.1.3结果
试验结果应与技术要求作比对,并形成完整的报告。6.10.2失超测试
6.10.2.1 自的
检验电流引线的高温超导纵件出现失超后的安全裕度。对于高温超导组件,正常区域传播速度很慢,特别是在低电乐区,但当电压降达到某一阈值时,则会迅速增加,同时,高温超导纽件温度也会迅速升高,并导致热失控。因此实际应用中,在探测到失超后,必须及时降低电流引线上的传输电流,以防止电流引线烧毁。所以对电流引线发生失超到完全热失控之间的时闻间隔进行测量是分重要的。为「探测高温超导元件是否失超,必须保证检测到的电压信号高于噪声水平,6.10.2.2方法
根帮需要,在电流引线上安装温度计,电压抽头和加热器,并对其通以额定电流,采用加热和/或停止供应致冷剂或关闭制冷机方式独制产牛失超区域,并观测随后区域的扩展。测量发生失超和热失控之间的时何间隔,估算高温超导休电流引线的安全裕。附录(.3给山了失超测试时电压死与时间之荷的美素:
GB/T33655—2017/1EC61788-14.20106.10.2.3结果
试验结果成与技术要求作比对,并形成完整的报告。6.10.3最大压力测试
6.10.3.1目的
确认电流引线在最大压力下的完好性。电流引线的热交换器必须能够承受故障条件下的最大压力,该数值高于正常工况。
6.10.3.2方法
在室温下,采用具有低落点的气体对电流引线加压,到达最人压力。通过月视检查和泄漏測试的方法检测电流引线的完好性。
注:如有必要,可在电流引线上连接压力计和应变计。为防止压缩气体的危险,应连续监控传感器输出。逛常出于安全原因酵压试验往往会使用蔽体,比如水等。然而,有必要使用气体来进行最大耐压试验,所以制冷设备和电流引毁需要防止由于残阐水分导致的堵塞。6.10.3.3结果
试验结果应与技术要求作比对,并形成完整的报告。7报告
应报告以下信息:
电流引线简图;
测试条件;
与技术条件相比较的持性测试结果;测试得到的续论。
8注意事项
在特性测试之前,确保测试设计者和参与人员了解如下信息:a)电测让
明确在带温和低温下电事故的预防措施和应对于段。b)致冷剂和产生的气体
企低源测试中,应当对机休置换、致冷剂加注,低温泄溺、致冷剂人身接触、连续气化和诱导气化机关的电气事故采取预防措施和应对手段,低温测试操作应当遵守当地的法,00
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