CN114839488A - 超导带材耐过流冲击判定系统和方法 - Google Patents

超导带材耐过流冲击判定系统和方法 Download PDF

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CN114839488A CN202210492907.9A CN202210492907A CN114839488A CN 114839488 A CN114839488 A CN 114839488A CN 202210492907 A CN202210492907 A CN 202210492907A CN 114839488 A CN114839488 A CN 114839488A
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Abstract

本发明提供了一种超导带材耐过流冲击判定系统和方法，包括：实时检测超导带材的电压、电流，计算超导带材的电阻，当阻值大于等于理论曲线中焊锡熔点所对应的阻值时，判定结构性损坏；实时检测超导带材的电压、电流，通过对时间的积分，计算超导带材上通电导致的加热量，实时对通电导致的加热量求导，当导数发生突变时，判定结构性损坏；计算超导带材上累积热量和通电导致的加热量的差值，当差值发生突变时，判定结构性损坏。本发明能够准确判断超导带材是否存在过流冲击导致的结构性线损坏。

Description

超导带材耐过流冲击判定系统和方法
技术领域
本发明涉及超导带材领域，具体地，涉及一种超导带材耐过流冲击判定系统和方法。
背景技术
1986年1月在美国国际商用机器公司设在瑞士苏黎世实验室中工作的科学家柏诺兹和缪勒，首先发现钡镧铜氧化物是高温超导体，很快在1-2年的时间里，超导体的临界转变温度被世界上各个研究组提高到了液氮温度以上，从而摆脱了超导体对昂贵液氦制冷的需求。在过去的十几年间，以超导为主的超导电力设备的研究飞速发展，在超导储能、超导电机、超导电缆、超导限流器、超导变压器、超导同步调相机等领域取得显著成果。
绝大部分的超导的电力设备都是利用超导材料对传统铜线或铝线的替换，从而实现更大的功率、更小的损耗和更小的重量体积。这些超导电力设备的大规模应用将面临成本的比较和核算。超导限流器则是一种不可替代的超导应用产品，利用了本身超导导体由超导态向正常态的转变，它的作用像非线性电阻。作为一种有效的短路电流限制装置，在发生短路故障时，能够迅速将短路电流限制到可接受的水平，从而避免电网中大的短路电流对电网和电气设备的安全稳定运行构成重大危害，可以大大提高电网的稳定性，改善供电的可靠性和安全性。
随着社会经济的发展，电力需求不断增加；同时电网的容量不断增大。电力系统容量的增加和并网输电的增加，使得电网中潜在的短路功率和短路电流也随之增大。为此要求高压断路器的开断容量也相应的增加，这就给电力系统的建设和运行带来一些列的问题。尤其是目前最大开断能力的断路器国内为63KA，国外为100KA，如果短路电流超过开断极限，只能被迫利用其它分流系统，因此限制短路电流具有十分重要的意义。
目前进入商业化的高温超导带材分为铋系和钇系。铋系超导体即第一代超导材料，也称BSCCO超导体；钇系超导体即第二代超导材料，也称YBCO或ReBCO超导体。
高温超导限流器目前分为两种，一种是电感型限流器，一种是电阻型限流器。其中电阻型限流器原理和结构简单，限流容量大。电感型限流器，尤其是饱和铁心型限流器，虽然有很多优点，例如超导线圈不失超不存在复杂的失超与恢复问题。但是其也存在很多问题：常规的尺寸要按两倍的故障功率设计，限流时只有单铁心发挥作用(另一个铁心仍处于饱和状态)，这减弱了限流效果，导致铁心和交流绕组的体积大、重量大、制作成本高；正常运行时，铁心处于饱和状态，有显著的漏磁场；短路时，强大的短路电流使铁心退出偏置饱和，而出现磁场交变,直流侧势必存在感应高压，这要求直流回路要有承受高压冲击的能力； 直流电源必须是恒流源，若励磁回路存在较大的交流感应电流，限流效果将大大削弱。另外铁心因反复饱和与去饱和会产生显著的电压谐波。
第一代高温超导带材由于70%的成分为银，银的电阻非常的小，如果用其制作不利于在短路发生后立即呈现较大的阻抗，限制短路电流。另外由于我国输电线路采用的频率为50Hz，在第一个波峰到来前，也就是5ms之内需要有电阻响应，一代带材达不到如此快速的响应。因此通常使用第一代高温超导带材制作电感型超导限流器。电阻型限流器只能使用第二代高温超导带材。
第二代超导带材，由于其作为超导载流核心的ReBCO本身硬且脆，所以一般是在镍基合金基底上采用多层覆膜的工艺生产，所以又被称为涂层导体。第二代超导带材一般由基带、缓冲层（过渡层）、超导层以及保护层组成。金属基底的作用是为带材提供优良的机械性能。过渡层的作用一方面是防止超导层与金属基底发生元素间的相互扩散，另一方面最上方的过渡层需为超导层的外延生长提供好的模板，提高YBCO晶粒排列质量。制备超导性能优良的涂层导体，需要超导层具有一致的双轴织构。双轴织构是指晶粒在a/b轴和c轴（c轴垂直于a/b面）两个方向均有着近乎一致的排列。由于YBCO薄膜在a/b轴方向的排列程度（面内织构）相对较难实现，而面内织构较差会严重降低超导性能。因此需要YBCO超导薄膜在已经具有双轴织构和匹配晶格的过渡层上外延生长。制备实现双轴织构有两种主流的技术路线，一种是轧制辅助双轴织构基带技术，另一种为离子束辅助沉积技术。ReBCO超导层制备的常见技术分为多种，有脉冲激光沉积、金属有机物化学气相沉积、反应共蒸发等。保护层主要是用来保护超导膜层，一般在超导带材表面镀1-5um的银层。
然而这些超导带材，由于其本身材料或者制作工艺的限制还存在着有许多弱点，尤其在将其应用到具体的超导应用装置中，这些材料在加工中需要经过接头制作，绕制线圈，环氧浸渍，真空浇筑，在应用中需要急冷急热，大量冷热循环，受到大磁场所带来的应力，大电流的冲击等等复杂的工况环境。可以说纯粹经过初步银保护的超导带材，其性能远远不能满足实际超导带材应用的工况，尤其是电学和力学方面的性能。因此在此基础上普遍的做法是对其进行表面镀铜处理，即在已经镀银的超导带材表面电镀1-80um的铜层。
经过电镀加强的超导带材能够适应一部分应用环境，但对于很多超导应用的工况仍然不能满足要求，尤其是超导电阻型限流器的带材，主要考虑带材失超后有大电阻，要能对抗一定的力学冲击，此时保护层使用高导热、高强度、高电阻的材料为好，例如不锈钢。因此需要用不锈钢材料对超导带材进行封装加强，即利用不锈钢包覆带通过热浸镀的工艺对超导带材实现全面的包覆处理。根据专利文献CN201710416026.8中描述的封装加强的超导带材具有多个优点：例如超导带材表面抗氧化、可加工性、抗疲劳程度大幅加强、抗脱层应力会大幅加强、抗拉伸应力会大幅加强、抗稳态过流能力大幅加强、瞬态过流能力大幅的加强。
因此对用于超导电阻型限流器的超导带材，经过的保护后处理形式为镀银、镀铜、不锈钢封装。
对于超导带材的指标主要包括带材临界电流，常温电阻、单位重量和耐受冲击电流的能力。临界电流是带材从超导态转变为正常态的点，如果限流器中带材的临界电流不一样将造成产生电阻的不一致。在超导带材上的超导变为正常态后，电阻的大小主要取决于带材的单位重量和常温电阻值。耐受冲击电流能力是一个实验值，而临界电流、常温电阻、单位重量则是在超导带材在制作过程中的控制值。在超导层外镀上银保护层后，可使用传输法或电磁感应法测试带材的临界电流，通过挑选，超导带材的临界电流能够保持一致。由于同一个限流器一般使用同一种规格的超导带材，因此超导带材的单位重量也能比较容易的保持一致。利用CN201711280066.0方法也能是超导带材常温电阻保持一致。
传统的测试方式是使用大电源，设定参数对带材进行电流冲击，随后测试超导带材临界电流是否退化。大量的测试后发现：以上海超导不锈钢封装为代表的哈氏合金基底超导带材在测试中先发生侧面的带材分层现象，此时临界电流并不发生衰退。
因此拿超导带材的分层可以认为超导带材从结构上已经发生损坏补充判据，但结构损坏毕竟不好观察，时常侧面的分层并不明显。有的时候局部表面的焊锡会二次熔化，这也应当判别为超导带材结构损坏，但这类的现象更难捕捉到。
有些测试中，会在带材表面安装温度传感器，然而液氮中的温度传输会有偏差，而且在带材表面安装的任何东西在冲击过程中，都会顶到带材，使超导带材受到一个局部的压应力，这个阻碍了冲击时，带材流过大电流产生大应力的释放，使超导带材耐过流冲击能力明显的降低。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种超导带材耐过流冲击判定系统和方法。
根据本发明提供的一种超导带材耐过流冲击判定方法，包括：
质量计算步骤：根据超导带材各金属层的截面积以及对应的长度、密度，计算各金属层的质量；
电阻计算步骤：根据超导带材各金属层的质量、各金属层在各温度下的电阻率，计算得到超导带材各金属层在各温度下的电阻，将各金属层在各温度下的电阻按照导体并联公式处理得到超导带材的总电阻；
温度电阻拟合关联步骤：通过对超导带材的总电阻与温度的多点拟合，计算得到超导带材的总电阻随温度变化的理论曲线；
耐过流冲击判定步骤，包括以下任一种或任多种判定方法：
实时检测超导带材的电压、电流，计算超导带材的电阻，当阻值大于等于所述理论曲线中焊锡熔点所对应的阻值时，判定结构性损坏；
实时检测超导带材的电压、电流，通过对时间的积分，计算超导带材上通电导致的加热量，实时对通电导致的加热量求导，当导数发生突变时，判定结构性损坏；
实时检测超导带材电压、电流，计算超导带材的电阻，根据计算得到的电阻推算超导带材的温度，通过各金属层的比热、质量和温度变化值，对时间的积分计算超导带材上累积的热量；或者，实时检测超导带材电压、电流，通过对时间的积分，计算超导带材上通电导致的加热量；然后，计算超导带材上累积热量和通电导致的加热量的差值，当差值发生突变时，判定结构性损坏。
优选地，所述超导带材包括各封装工艺阶段中的超导带材。
优选地，还包括表面检测步骤：在检测到超导带材的表面存在局部熔化点时，判定超导带材结构性损坏。
优选地，超导带材的质量的计算方式包括：
Figure 314529DEST_PATH_IMAGE002
；或者，
Figure 670424DEST_PATH_IMAGE004
；
其中，mSc为不锈钢封装后超导带材的质量，
Figure 914323DEST_PATH_IMAGE006
为镀银后超导带材的质量，ρHas为基带层密度，
Figure 369575DEST_PATH_IMAGE008
为基带层截面积，ρAg为银层密度，
Figure 331715DEST_PATH_IMAGE010
为银层截面积，ρCu为铜层密度，
Figure 225722DEST_PATH_IMAGE012
为铜层截面积，ρSus为不锈钢层密度，
Figure 792969DEST_PATH_IMAGE014
为不锈钢层截面积，ρSn为焊锡层密度，
Figure 12598DEST_PATH_IMAGE016
为焊锡层截面积，
Figure 665296DEST_PATH_IMAGE018
为超导带材的长度。
优选地，将各金属层在各温度下的电阻按照导体并联公式处理包括：
Figure 88626DEST_PATH_IMAGE020
；或者，
Figure 41538DEST_PATH_IMAGE022
；
其中，RSc(T)为不锈钢封装后超导带的电阻随温度T的变化关系式，RScAg(T)为镀银后超导带材的电阻随温度T的变化关系式，RHas(T)为基带电阻随温度T的变化关系式，RAg(T)为银层电阻随温度T的变化关系式，RCu(T)为铜层电阻随温度T的变化关系式，RSus(T)为不锈钢层电阻随温度T的变化关系式，RSn(T)为焊锡层电阻随温度T的变化关系式。
根据本发明提供的一种超导带材耐过流冲击判定系统，包括：
质量计算模块：根据超导带材各金属层的截面积以及对应的长度、密度，计算各金属层的质量；
电阻计算模块：根据超导带材各金属层的质量、各金属层在各温度下的电阻率，计算得到超导带材各金属层在各温度下的电阻，将各金属层在各温度下的电阻按照导体并联公式处理得到超导带材的总电阻；
温度电阻拟合关联模块：通过对超导带材的总电阻与温度的多点拟合，计算得到超导带材的总电阻随温度变化的理论曲线；
耐过流冲击判定模块，包括以下任一种或任多种判定方法：
实时检测超导带材的电压、电流，计算超导带材的电阻，当阻值大于等于所述理论曲线中焊锡熔点所对应的阻值时，判定结构性损坏；
实时检测超导带材的电压、电流，通过对时间的积分，计算超导带材上通电导致的加热量，实时对通电导致的加热量求导，当导数发生突变时，判定结构性损坏；
实时检测超导带材电压、电流，计算超导带材的电阻，根据计算得到的电阻推算超导带材的温度，通过各金属层的比热、质量和温度变化值，对时间的积分计算超导带材上累积的热量；或者，实时检测超导带材电压、电流，通过对时间的积分，计算超导带材上通电导致的加热量；然后，计算超导带材上累积热量和通电导致的加热量的差值，当差值发生突变时，判定结构性损坏。
优选地，所述超导带材包括各封装工艺阶段中的超导带材。
优选地，还包括表面检测模块：在检测到超导带材的表面存在局部熔化点时，判定超导带材结构性损坏。
优选地，超导带材的质量的计算方式包括：
Figure 900910DEST_PATH_IMAGE024
；或者，
Figure DEST_PATH_IMAGE025
；
其中，mSc为不锈钢封装后超导带材的质量，
Figure 899959DEST_PATH_IMAGE026
为镀银后超导带材的质量，ρHas为基带层密度，
Figure DEST_PATH_IMAGE027
为基带层截面积，ρAg为银层密度，
Figure 198085DEST_PATH_IMAGE028
为银层截面积，ρCu为铜层密度，
Figure DEST_PATH_IMAGE029
为铜层截面积，ρSus为不锈钢层密度，
Figure DEST_PATH_IMAGE030
为不锈钢层截面积，ρSn为焊锡层密度，
Figure DEST_PATH_IMAGE031
为焊锡层截面积，
Figure 398647DEST_PATH_IMAGE018
为超导带材的长度。
优选地，将各金属层在各温度下的电阻按照导体并联公式处理包括：
Figure DEST_PATH_IMAGE032
；或者，
Figure DEST_PATH_IMAGE033
；
其中，RSc(T)为不锈钢封装后超导带的电阻随温度T的变化关系式，RScAg(T)为镀银后超导带材的电阻随温度T的变化关系式，RHas(T)为基带电阻随温度T的变化关系式，RAg(T)为银层电阻随温度T的变化关系式，RCu(T)为铜层电阻随温度T的变化关系式，RSus(T)为不锈钢层电阻随温度T的变化关系式，RSn(T)为焊锡层电阻随温度T的变化关系式。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明能够准确判断超导带材是否存在过流冲击导致的结构性线损坏，尤其是适用于对表面绝缘绕包后看不见超导带材表面的超导带材进行过流冲击判定。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的工作流程图；
图2为冲击电流和冲击电压波形图；
图3为瞬态冲击下超导带材的电阻及温度的曲线图；
图4为超导带材的电阻和比热随温度变化的实测曲线。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1所示，本发明提供一种超导带材耐过流冲击判定方法，包括：
质量计算步骤：根据超导带材各金属层的截面积以及对应的长度、密度，计算各金属层的质量，将各金属层的质量加总得到超导带材的质量。本申请中的超导带材包括各封装工艺阶段中的超导带材，即在各个封装工艺阶段的超导带材都适用本发明。超导带材的质量的计算方式包括：锈钢封装工艺后超导带材的质量
Figure DEST_PATH_IMAGE034
；或者，镀银工艺后超导带材的质量
Figure DEST_PATH_IMAGE035
。其中，mSc为不锈钢封装后超导带材的质量，
Figure DEST_PATH_IMAGE036
为镀银后超导带材的质量，ρHas为基带层密度，
Figure DEST_PATH_IMAGE037
为基带层截面积，ρAg为银层密度，
Figure DEST_PATH_IMAGE038
为银层截面积，ρCu为铜层密度，
Figure DEST_PATH_IMAGE039
为铜层截面积，ρSus为不锈钢层密度，
Figure DEST_PATH_IMAGE040
为不锈钢层截面积，ρSn为焊锡层密度，
Figure DEST_PATH_IMAGE041
为焊锡层截面积，
Figure DEST_PATH_IMAGE042
为超导带材的长度。
电阻计算步骤：超导带材由多层结构构成，用于超导电阻型限流器的超导带材的金属层主要包括：银稳定层、铜稳定层、不锈钢加强层、焊锡层等。在非超导状态下，超导带材中的超导层和缓冲层为氧化物，电阻率远大于金属层的电阻率，计算电阻时不考虑在内。根据超导带材各金属层的质量、各金属层在各温度下的电阻率，计算得到超导带材各金属层在各温度下的电阻，将各金属层在各温度下的电阻按照导体并联公式处理得到超导带材的总电阻。
Figure DEST_PATH_IMAGE043
；或者，
Figure DEST_PATH_IMAGE044
。其中，RSc(T)为不锈钢封装后超导带的电阻随温度T的变化关系式，RScAg(T)为镀银后超导带材的电阻随温度T的变化关系式，RHas(T)为基带电阻随温度T的变化关系式，RAg(T)为银层电阻随温度T的变化关系式，RCu(T)为铜层电阻随温度T的变化关系式，RSus(T)为不锈钢层电阻随温度T的变化关系式，RSn(T)为焊锡层电阻随温度T的变化关系式。
温度电阻拟合关联步骤：通过对超导带材的总电阻与温度的多点拟合，计算得到超导带材的总电阻随温度变化的理论曲线。忽略缓冲层和超导层氧化物对超导带材电阻和比热的影响，在77K-400K温度范围中，近似认为上述金属材料电阻率、比热参数与温度呈现线性变化，通过计算可获得特定超导带材的电阻随温度变化的理论曲线。
耐过流冲击判定步骤：
实时检测超导带材的电压、电流，计算超导带材的电阻，当阻值大于等于所述理论曲线中焊锡熔点所对应的阻值时，即可判定结构性损坏。
实时检测超导带材的电压、电流，通过对时间的积分，计算超导带材上通电导致的加热量，实时对通电导致的加热量求导，当导数发生突变时，即可判定结构性损坏。
实时检测超导带材电压、电流，计算超导带材的电阻，根据计算得到的电阻推算超导带材的温度，通过各金属层的比热、质量和温度变化值，对时间的积分计算超导带材上累积的热量；或者，实时检测超导带材电压、电流，通过对时间的积分，计算超导带材上通电导致的加热量；然后，计算超导带材上累积热量和通电导致的加热量的差值，当差值发生突变时，即可判定结构性损坏。
同时，也可以通过表面检测来辅助判断，在检测到超导带材的表面存在局部熔化点时，判定超导带材结构性损坏。
对超导带材进行瞬态冲击，得到的冲击电流和冲击电压波形如图2所示。图3的电阻、温度根据图2的计算得到，随着大电流的冲击，电阻急速上升。由于在77K-600K间，金属层的电阻随温度变化曲线基本线性，因此找到该超导带材的对应关系，将电阻对应的温度作为坐标轴画在了图3的右侧。图中横向的虚线表示的是该超导带材456K的温度，即焊锡的熔点温度。
每次瞬态冲击后对超导带材都进行观察，当正常冲击后，超导带材表面与冲击前一致。而该超导带材用1.8kV进行瞬态冲击时，冲击电流峰值为3925.9A时，超导带材表面出现了局部熔化现象。从图3中看到，1.8kV时候的温度已接近焊锡的熔点温度。用1.9kV进行瞬态冲击时，冲击电流峰值为4144.0A时，巨大的冲击力已经将超导带材打弯，超导带材的边缘出现小裂口。用2.0kV充电的电容进行冲击时，冲击电流峰值为4361.1A时，带材的边缘的裂口被进一步放大，同时超导带材表面出现了烧焦痕迹。
影响超导带温度的主要因素是失超过程中产生的焦耳热，这是失超电阻、电流和失超时间等综合因素的结果。超导带产生的焦耳热Q随时间的变化的计算方式如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE045
其中t为失超时间，R(t)为失超电阻对应的时间。
图4中展示了超导带材每次冲击后单位长度带材电阻随冲击热量变化。把电阻对应的温度作为坐标轴画在右侧。图中横向的虚线表示的是该超导带材456K的温度，即焊锡的熔点温度，斜向的虚线为曲线原本的趋势方向（trendline，也急理论曲线）。从图中可以看到：随着每次冲击能量的递增，电阻的递增会比前一次更快。失超电阻响应的是一个带材上热量累积升高过程。冲击带来的热量导致了超导带材电阻的上升，电阻的升高又导致了发热量的进一步增大，超导带材本身的累积的热量可以用以下公式表示：
Figure DEST_PATH_IMAGE046
从图4中可以看到用1.9kV进行瞬态冲击时，实测的R-Q曲线离开了原本的趋势线，这说明冲击过程中带材出现了结构性损坏。发生这个损坏的点恰巧是带材温度到达焊锡熔点温度的点。
本发明还提供一种超导带材耐过流冲击判定系统，包括：
质量计算模块：根据超导带材各金属层的截面积以及对应的长度、密度，计算各金属层的质量，将各金属层的质量加总得到超导带材的质量。本申请中的超导带材包括各封装工艺阶段中的超导带材，即在各个封装工艺阶段的超导带材都适用本发明。超导带材的质量的计算方式包括：锈钢封装工艺后超导带材的质量
Figure DEST_PATH_IMAGE047
；或者，镀银工艺后超导带材的质量
Figure DEST_PATH_IMAGE048
。其中，mSc为不锈钢封装后超导带材的质量，
Figure DEST_PATH_IMAGE049
为镀银后超导带材的质量，ρHas为基带层密度，
Figure DEST_PATH_IMAGE050
为基带层截面积，ρAg为银层密度，
Figure DEST_PATH_IMAGE051
为银层截面积，ρCu为铜层密度，
Figure 572795DEST_PATH_IMAGE012
为铜层截面积，ρSus为不锈钢层密度，
Figure DEST_PATH_IMAGE052
为不锈钢层截面积，ρSn为焊锡层密度，
Figure 262402DEST_PATH_IMAGE016
为焊锡层截面积，
Figure DEST_PATH_IMAGE053
为超导带材的长度。
电阻计算模块：超导带材由多层结构构成，用于超导电阻型限流器的超导带材的金属层主要包括：银稳定层、铜稳定层、不锈钢加强层、焊锡层等。在非超导状态下，超导带材中的超导层和缓冲层为氧化物，电阻率远大于金属层的电阻率，计算电阻时不考虑在内。根据超导带材各金属层的质量、各金属层在各温度下的电阻率，计算得到超导带材各金属层在各温度下的电阻，将各金属层在各温度下的电阻按照导体并联公式处理得到超导带材的总电阻。
Figure DEST_PATH_IMAGE054
；或者，
Figure DEST_PATH_IMAGE055
。其中，RSc(T)为不锈钢封装后超导带的电阻随温度T的变化关系式，RScAg(T)为镀银后超导带材的电阻随温度T的变化关系式，RHas(T)为基带电阻随温度T的变化关系式，RAg(T)为银层电阻随温度T的变化关系式，RCu(T)为铜层电阻随温度T的变化关系式，RSus(T)为不锈钢层电阻随温度T的变化关系式，RSn(T)为焊锡层电阻随温度T的变化关系式。
温度电阻拟合关联模块：通过对超导带材的总电阻与温度的多点拟合，计算得到超导带材的总电阻随温度变化的理论曲线。忽略缓冲层和超导层氧化物对超导带材电阻和比热的影响，在77K-400K温度范围中，近似认为上述金属材料电阻率、比热参数与温度呈现线性变化，通过计算可获得特定超导带材的电阻随温度变化的理论曲线。
耐过流冲击判定模块：
实时检测超导带材的电压、电流，计算超导带材的电阻，当阻值大于等于所述理论曲线中焊锡熔点所对应的阻值时，即可判定结构性损坏。
实时检测超导带材的电压、电流，通过对时间的积分，计算超导带材上通电导致的加热量，实时对通电导致的加热量求导，当导数发生突变时，即可判定结构性损坏。
实时检测超导带材电压、电流，计算超导带材的电阻，根据计算得到的电阻推算超导带材的温度，通过各金属层的比热、质量和温度变化值，对时间的积分计算超导带材上累积的热量；或者，实时检测超导带材电压、电流，通过对时间的积分，计算超导带材上通电导致的加热量；然后，计算超导带材上累积热量和通电导致的加热量的差值，当差值发生突变时，即可判定结构性损坏。
同时，也可以通过表面检测来辅助判断，在检测到超导带材的表面存在局部熔化点时，判定超导带材结构性损坏。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种超导带材耐过流冲击判定方法，其特征在于，包括：
质量计算步骤：根据超导带材各金属层的截面积以及对应的长度、密度，计算各金属层的质量；
电阻计算步骤：根据超导带材各金属层的质量、各金属层在各温度下的电阻率，计算得到超导带材各金属层在各温度下的电阻，将各金属层在各温度下的电阻按照导体并联公式处理得到超导带材的总电阻；
温度电阻拟合关联步骤：通过对超导带材的总电阻与温度的多点拟合，计算得到超导带材的总电阻随温度变化的理论曲线；
耐过流冲击判定步骤，包括以下任一种或任多种判定方法：
实时检测超导带材的电压、电流，计算超导带材的电阻，当阻值大于等于所述理论曲线中焊锡熔点所对应的阻值时，判定结构性损坏；
实时检测超导带材的电压、电流，通过对时间的积分，计算超导带材上通电导致的加热量，实时对通电导致的加热量求导，当导数发生突变时，判定结构性损坏；
实时检测超导带材电压、电流，计算超导带材的电阻，根据计算得到的电阻推算超导带材的温度，通过各金属层的比热、质量和温度变化值，对时间的积分计算超导带材上累积的热量；或者，实时检测超导带材电压、电流，通过对时间的积分，计算超导带材上通电导致的加热量；然后，计算超导带材上累积热量和通电导致的加热量的差值，当差值发生突变时，判定结构性损坏。
2.根据权利要求1所述的超导带材耐过流冲击判定方法，其特征在于，所述超导带材包括各封装工艺阶段中的超导带材。
3.根据权利要求1所述的超导带材耐过流冲击判定方法，其特征在于，还包括表面检测步骤：在检测到超导带材的表面存在局部熔化点时，判定超导带材结构性损坏。
4.根据权利要求1所述的超导带材耐过流冲击判定方法，其特征在于，超导带材的质量的计算方式包括：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
；或者，
Figure DEST_PATH_IMAGE004
；
其中，mSc为不锈钢封装后超导带材的质量，
Figure DEST_PATH_IMAGE006
为镀银后超导带材的质量，ρHas为基带层密度，
Figure DEST_PATH_IMAGE008
为基带层截面积，ρAg为银层密度，
Figure DEST_PATH_IMAGE010
为银层截面积，ρCu为铜层密度，
Figure DEST_PATH_IMAGE012
为铜层截面积，ρSus为不锈钢层密度，
Figure DEST_PATH_IMAGE014
为不锈钢层截面积，ρSn为焊锡层密度，
Figure DEST_PATH_IMAGE016
为焊锡层截面积，
Figure DEST_PATH_IMAGE018
为超导带材的长度。
5.根据权利要求1所述的超导带材耐过流冲击判定方法，其特征在于，将各金属层在各温度下的电阻按照导体并联公式处理包括：
Figure DEST_PATH_IMAGE020
；或者，
Figure DEST_PATH_IMAGE022
；
其中，RSc(T)为不锈钢封装后超导带的电阻随温度T的变化关系式，RScAg(T)为镀银后超导带材的电阻随温度T的变化关系式，RHas(T)为基带电阻随温度T的变化关系式，RAg(T)为银层电阻随温度T的变化关系式，RCu(T)为铜层电阻随温度T的变化关系式，RSus(T)为不锈钢层电阻随温度T的变化关系式，RSn(T)为焊锡层电阻随温度T的变化关系式。
6.一种超导带材耐过流冲击判定系统，其特征在于，包括：
质量计算模块：根据超导带材各金属层的截面积以及对应的长度、密度，计算各金属层的质量；
电阻计算模块：根据超导带材各金属层的质量、各金属层在各温度下的电阻率，计算得到超导带材各金属层在各温度下的电阻，将各金属层在各温度下的电阻按照导体并联公式处理得到超导带材的总电阻；
温度电阻拟合关联模块：通过对超导带材的总电阻与温度的多点拟合，计算得到超导带材的总电阻随温度变化的理论曲线；
耐过流冲击判定模块，包括以下任一种或任多种判定方法：
实时检测超导带材的电压、电流，计算超导带材的电阻，当阻值大于等于所述理论曲线中焊锡熔点所对应的阻值时，判定结构性损坏；
实时检测超导带材的电压、电流，通过对时间的积分，计算超导带材上通电导致的加热量，实时对通电导致的加热量求导，当导数发生突变时，判定结构性损坏；
实时检测超导带材电压、电流，计算超导带材的电阻，根据计算得到的电阻推算超导带材的温度，通过各金属层的比热、质量和温度变化值，对时间的积分计算超导带材上累积的热量；或者，实时检测超导带材电压、电流，通过对时间的积分，计算超导带材上通电导致的加热量；然后，计算超导带材上累积热量和通电导致的加热量的差值，当差值发生突变时，判定结构性损坏。
7.根据权利要求6所述的超导带材耐过流冲击判定系统，其特征在于，所述超导带材包括各封装工艺阶段中的超导带材。
8.根据权利要求6所述的超导带材耐过流冲击判定系统，其特征在于，还包括表面检测模块：在检测到超导带材的表面存在局部熔化点时，判定超导带材结构性损坏。
9.根据权利要求6所述的超导带材耐过流冲击判定系统，其特征在于，超导带材的质量的计算方式包括：
Figure DEST_PATH_IMAGE023
；或者，
Figure 696987DEST_PATH_IMAGE004
；
其中，mSc为不锈钢封装后超导带材的质量，
Figure 551811DEST_PATH_IMAGE006
为镀银后超导带材的质量，ρHas为基带层密度，
Figure 269231DEST_PATH_IMAGE008
为基带层截面积，ρAg为银层密度，
Figure 602123DEST_PATH_IMAGE010
为银层截面积，ρCu为铜层密度，
Figure 557441DEST_PATH_IMAGE012
为铜层截面积，ρSus为不锈钢层密度，
Figure 583166DEST_PATH_IMAGE014
为不锈钢层截面积，ρSn为焊锡层密度，
Figure 787882DEST_PATH_IMAGE016
为焊锡层截面积，
Figure 939114DEST_PATH_IMAGE018
为超导带材的长度。
10.根据权利要求6所述的超导带材耐过流冲击判定系统，其特征在于，将各金属层在各温度下的电阻按照导体并联公式处理包括：
Figure 545676DEST_PATH_IMAGE020
；或者，
Figure 476723DEST_PATH_IMAGE022
；
其中，RSc(T)为不锈钢封装后超导带的电阻随温度T的变化关系式，RScAg(T)为镀银后超导带材的电阻随温度T的变化关系式，RHas(T)为基带电阻随温度T的变化关系式，RAg(T)为银层电阻随温度T的变化关系式，RCu(T)为铜层电阻随温度T的变化关系式，RSus(T)为不锈钢层电阻随温度T的变化关系式，RSn(T)为焊锡层电阻随温度T的变化关系式。
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