标准规范下载简介

GB／T 38842-2020 实用超导线的分类和检测方法 一般特性和指南.pdf

库七七WWGB/TW38842是（2020

实用超导线的分类和检测方法 一般特性和指南

实用超导线的分类和检测方法

GTCC-061-2018 电液转辙机（ZYJ9系列）-铁路专用产品质量监督抽查检验实施细则GB/T2900.100界定的术语和定义适用于本文件。

5实用超导线的特征属性

导线的主要作用是传输电流。作为导线，超导线比常规导线载流能力高2个数量级至3个数量级 准中阐述了超导线载流能力（即临界电流）的判定方法，以及特殊情况下实用超导线需考虑的其 ，例如力学特性、热学特性以及磁场环境中的特性。具体描述参见附录D。

超导线特性分类如下： a）涉及超导线运行的特性，如初始冷却至运行温区、连续运行和故障状态下呈现的性能 b）实际工程化应用相关特性，例如设备制造和安装过程中呈现的性能。 针对上述两类特性的主要测试方法国家标准已经建立，详见第7章

超导类国家标准规范了一些特性，这些特性的测试方法将用于解决分歧。当新的测试标准建立后 也将囊括在本章中。

7.2涉及超导线运行的特性

出于协商的目的，与特定属性相关的现行国家标准用于解决分歧。它们分为如下几类： a）临界温度： 临界温度测量 电阻法测复合超导体临界温度（GB/T31780）； b）临界电流：

7.3实际工程化应用相关特性

8辅助实用超导线规范和使用的技术信息

供应商和用户在合同或采购订单中约定的通用条款以及规范性能参数的其他条款参见 术文件可以执行

商和用户在合同或采购订单中约定的通用条款以及规范性能参数的其他条款参见附录E。技 以热行。

库七七WWGB/W38842f2020

实用超导线通过专业人员的材料选择和结构设计，成为复合导体结构以满足所需工程性能指标要 求。超导线具有复杂的内部结构，其组成包括超导材料和其他功能组分，如金属基体材料、稳定体或加 强体。功能组分的设计使得超导线的电气和机械性能紧密结合，适应设备加工和运行工况。超导材料 的种类概述和功能组分的作用分别在B.2和B.3中进行阐述。如正文提到的，低温超导线外观与标准 铜线极其相似。实用高温超导线则有各种形状，根据制备工艺，其横截面呈现扁平或圆形。有些高温超 导线同时覆着有稳定或加强层。附录C介绍了低温和高温超导线的结构，包括典型功能组分的选材。

五种超导材料属于实用超导线，其细节描述参见附录C。实用超导线的使用温度足够低手其本征 临界温度，工作磁场低于其不可逆磁场。 实用超导线与常规导线不同之处在于，实用超导线载流能力比相同直径铜线的载流能力高2个数 量级至3个数量级。在这种条件下，以电流及其磁场形式储存的能量可以超过热力学性能极限，从而有 可能发生自发不可控的能量释放。由于每单位体积的电磁能与超导体的物理尺寸成正比，通常的做法 是将超导材料细分成更小的体积。因此，实用超导线通常以多股平行芯丝的方式在结构上分割超导材 料，形成多芯超导线。 有些实用超导线在使用中要求电流随时间变化或在变化的外磁场中承载电流。在这种情况下会产 生一定的损耗，可通过芯丝或股线围绕导体轴线旋转形成一种螺旋形状，使得损耗最小

通常，复合线中多数超导材料以芯丝或薄膜形式呈现。芯丝直径范围从亚微米级到数十或数百微 米，薄膜厚度范围从一微米到数十微米。超导芯丝嵌人并且直接与基体材料接触。基体材料对芯丝有 多重功能，包括：机械支撑、便于成型、提供导电连接、促进热向低温环境传导、和/或防止超导性能的退 化。对于MgBz，超导芯丝被包套、外层包套和/或阻隔材料包裹。对于REBCO系（参见附录C中的 C.5），基体由基底、缓冲层，覆盖层和保护层组成。各种超导线的细节在附录C中的C.5中有更精准的 描述。

稳定体可吸收焦耳热，并使得电流可绕过局部失超处回到超导体。在如4.2K的极低温度下，稳定 体具有更大的必要性，因为所有材料的热容随温度的下降而减小，即使电阻也随温度而改变。 实用超导线冷却至临界温度以下进人超导态。良好的热导体称为稳定体，需要将热传导到制冷剂 或其他冷媒中。因为好的电导体也是好的热导体，复合超导体中纯铜、银或铝组分也被充当稳定体。另

使用一些金属组分是为了提高强度。高强度薄层可分布于低温超导线内部。也可使用金 焊接或电镀在线材表面，以提高高温超导体的强度

实用超导线表面通常涂覆绝缘树脂或缠绕绝缘带，以防止因线材和周围导电物质接触产生短路，以 及根据超导应用产品的电压要求，避免绝缘击穿或产生电弧。 实用超导线可带有绝缘，用于普通导线的绝缘材料也可用于实用超导线。其他绝缘材料的选择取 决于实用超导线的热处理和最终使用条件。

GB/T388422020

表C.2Nb,Sn系超导线构成

MgB2实用超导线采用原位法或离位法制备，原材料为镁和硼的前驱物或MgB2反应化合物。如 表C.3所示，与MgB2线芯直接接触并形成单芯的材料，宜与Mg、B和MgB2不反应或反应完全可控， 通常，完全不反应的材料可作为阻隔层。目前，MgBz线主要使用的材料见表C.3。 MgB，实用超导线可热处理或未经热处理交付

表C.3MgB，超导线/带构成

GB/T 38842—2020

GB/T 388422020

表C.4BSCCO超导线构成

表C.5REBCO超导线构成

附录D （资料性附录） 实用超导线的特征属性

实用超导线的采购一般需要一个或多个性能指标。制造商、供应商和用户宜对于应用中重要的 成一致，然后确定这些性能的指标。正文旨在指导性能的测试，例如质量认证或确保满足性能 本附录简要描述了商业交易中可能考虑的各种特性

冷却过程中，超导材料在临界温度（T。)从止常态转变为超导态，由于超导态下直流电阻儿乎为零 所以高载流情况下，焦耳损耗很小。因为在接近临界温度时超导线的不稳定性快速增加，实际应用中超 导线宜运行在临界温度以下，并留有足够温度裕度。 在标准工作状态下，实用超导线冷却至临界温度以下，因此，在导线结构中设有用于将热量传导至 冷媒的金属。评价该金属纯度和电导率的标准及实用超导线处于超导态的转变温度和转变磁场的判定 标准已经建立。 还有某些类型的应用，例如故障限流器，利用超导线从超导态转变为正常态的特性。对于这样的应 用，超导线的温度将升至临界温度之上，根据这一特定的应用要求分别考虑导线的电和热稳定性。主要 要求是限制温升，在特定持续时间内能实现热恢复，最大程度上限制故障电流。

当处于高于下临界磁场的外场中，实用超导体出现所谓的混合态，即量子化的磁通进人超导体。混 合态时，大的超导电流可以在超导体中稳定流动，而不产生电压。超导体在混合态中无损承载大超导电 流的能力使得其可以用来设计运行在高磁场条件下的超导磁体。然而，当外加磁场超过不可逆磁场值 时，超导电流将会产生电压。一旦外加场超过上临界磁场，混合态将遭到破坏。 实用超导线的一个常规应用为绕制磁体。在这样的条件下，超导线处于高磁场中，将呈现常规导线 没有的特性。评价这一差异性行为的标准，如实用超导线的磁化强度等，已经制定完成。另外，还包 了一些超导态磁场的限制条件，

D.5与稳定性相关的超导特性

与稳定性相关的超导特性

当超导态破环后，超导体局部转变为正常态，承载一个大超导电流，并由于焦耳热引起潜在不稳定。 实用超导线设计要避免这种电流不稳定的蔓延。以Nb:Sn复合超导线为例，设计成高电导的铜包围在 Nb3Sn细芯丝周围的结构。 实用超导线通常设计成通过高导热金属稳定体，例如铜、银或铝，内部包裹超导材料，将热量传导至 外部冷剂。稳定体的导热能力可以通过剩余电阻比（RRR)的测量值来表征。在低温下超导体发生超 导转变，会将流经稳定体的电流短路，这使得其剩余电阻比测量比普通导线更加复杂。 用于故障限流器的超导线，当从超导态转变为正常态时，其温度将高于临界温度，稳定性需求也不 同。在这些应用中，稳定体在高于临界 和电阻是重要的参数，

D.7与应变相关的超导

由于复杂的复合导体结构，各组分材料的特性和构型景 影响超导线组分内部的应力/应变，从而大大 影响其超导特性。在实际应用中，超导线在制造或运行过程中产生的应变需低于不可逆应变极限， 如果外加应变大于可逆应变极限，将会导致超导组分出现裂随，丛而引起临界电流的永久退化

实用超导线是多种材料的复合体。其断裂前的力学特性通常依赖于复合准则，遵循最脆弱的部分 最先破坏原则，直至断裂。由于超导线具有在高磁场中承载大电流密度的特殊能力，实用超导线最终应 用时通常需要承受很大的机械力。

附录E （资料性附录） 辅助实用超导线规范和使用的技术信息

签署合同或订单时，技术条件可以从下列资料中选取，具体选取哪些条目由实际应用情况 条目的技术含义参见附录B和附录C。

除非用户和供应商另有约定，否则单根成品线不可有接头。如果充许有接NB／T 35112-2018 水电工程层析成像技术规程，则供应商和用户需协 商确定接头的数量和性能，

质量保证所需的测试方法在第7章中介绍。

质量保证所需的测试方法在第7章中介绍。

确定产品参数和质量符合要求的测试可按照超导类国家标准指导进行

确定产品参数和质量符合要求的测试可按照超导类国家标准指导进行。

除非合同或采购订单另有规定，供应商可负责进行规定的所有检验和测试。 除非用户和供应商另有约定，可以在每批线材中取样，以验证线材是否符合本标准中所罗列的： 能指标要求。

产品货运标签上可提供以下信息： 标题“超导线”和/或主要超导材料名称，和/或产品标志，如商业名称； 生产商； 生产日期； 原产地； 生产商保证可追溯性的信息，如批号或锭号

需要一份技术记录来证实采购规范的符合性，其中可包括E.2和E.5所述的补充资料条目。 录附在技术单内。

需要一份技未记录来证实采购规范的符合性，其中可包括E.2和E.5所述的补充资料条目。技术 记录附在技术单内建筑电气工程设计常用图形和文字符号，