前言

超導車載牽引變壓器具有體積小，重量輕以及安全環(huán)保等優(yōu)勢。

測試是驗證超導車載牽引變壓器成功運行的重要手段，為了驗證超

導車載牽引變壓器能否安全可靠運行，制定本測試規(guī)范。

本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標

準化文件的結構和起草規(guī)則》的規(guī)定起草，常規(guī)實驗部分參照GB/T

25120-2010軌道交通機車車輛牽引變壓器和電抗器，涉及超導部分

做了修改，更好地滿足超導變壓器的運行條件。

本文件為首次發(fā)布，今后將根據(jù)超導車載牽引變壓器技術發(fā)展

情況適時修訂。

本文件由北京交通大學、株洲時代新材料科技股份有限公司、

北京英納超導有限公司、北京航空航天大學和北京機械設備研究所

共同起草。

本文件主要起草人：方進、王進、趙斌、李曉航、李育隆、曾

凡輝、劉斌、劉波、張敬因、容誠均、趙鑫。

超導車載牽引變壓器測試規(guī)范

1.適用范圍

本文件規(guī)定了應用于機車的高溫超導車載牽引變壓器術語，定義，試驗項

目和試驗方法等要求。

本文件適用于高低壓繞組均為高溫超導材料的機車用車載牽引變壓器。

2.引用標準

下列文件中的條款，通過本標準的引用而成為本標準的條款。凡是注日期

的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最

新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

需要注意的是，由于超導材料工作在液氦，液氮等極低溫環(huán)境下，常規(guī)繞

組中的溫度換算體系已經不適用于超導車載牽引變壓器

GB/T25120-2010軌道交通機車車輛牽引變壓器和電抗器

GB1094.1-2013電力變壓器第1部分：總則

GB/TGB1094.2-2013-電力變壓器第2部分：液浸式變壓器的溫升

GB/T2900.100-2017電工術語超導電性

GB/T18517-2012制冷術語

GB∕T14174-2012大口徑液氮容器

GB/T1094.18-2016電力變壓器第18部分：頻率響應測量

GB/T21563-2018軌道交通機車車輛設備沖擊和振動試驗

3.術語及定義

下列術語和定義適用于本文件。

3.1高溫超導車載牽引變壓器

繞組采用高溫超導材料，安裝于電力機車或電動車組，同一頻率下，利用

電磁感應原理將牽引網的供電交流電壓電流轉化為列車牽引系統(tǒng)所需要的交流

電壓電流的靜止設備。

3.2制冷系統(tǒng)

利用物理方法，將超導牽引變壓器的交流損耗、系統(tǒng)漏熱等產生的熱量帶

走，從而使超導牽引變壓器超導繞組工作溫度保持在設計值的所有裝置的總和。

3.3超導繞組臨界電流

確保超導繞組中電流的無阻流動的最大直流電流。

3.4超導繞組交流損耗

超導繞組在交變磁場作用下或負載交流電流時所出現(xiàn)的能量損耗。包括超

導材料的磁滯損耗，導體的耦合損耗和渦流損耗。

3.5超導變壓器總損耗

超導變壓器總損耗是超導變壓器在運行過程中產生的鐵芯損耗，負載損耗

以及制冷系統(tǒng)損耗總和。

3.6超導繞組失超

超導繞組因某種原因突然失去超導特性而進入正常態(tài)的過程。

3.7超導變壓器保護系統(tǒng)

當超導變壓器運行電流超過規(guī)定值后，利用技術手段，切斷超導變壓器運

行電流或是將運行電流分流至其他裝置，從而達到超導變壓器安全穩(wěn)定運行目

的的裝置總和。

3.8制冷系統(tǒng)額定損耗

超導變壓器工作在額定工作條件下，制冷系統(tǒng)將低溫保持器中溫度降低到

設計值并保持恒定所產生的損耗。

3.9超導繞組溫升

超導變壓器額定工作條件下，超導繞組的測量平均溫度和換熱器表面最低

溫度之差。

4.冷卻系統(tǒng)標志

4.1標志符號

冷卻介質的標致采用介質相態(tài)和介質名稱符號相組合的方法，其中相態(tài)的

表示方法如下表所示，介質名稱如果是單質，則和元素周期表對應元素符號一

致；如果是化合物，則介質名稱符號為對應的分子表達式；如果介質是混合物，

則介質名稱符號為對應英文縮寫。下表中是幾種常見的低溫冷卻介質及表示方

法。

冷卻介質種類符號

氮N

氦He

氧O

氫H

冷卻介質狀態(tài)符號

液L

氣G

固S

冷量來源符號

常壓制冷C

減壓制冷D

低溫制冷機M

常壓制冷冷量來源于液態(tài)冷卻介質的汽化潛熱，制冷溫度約為介質在常壓

下的沸點溫度，例如采用常壓下的液氮為工質制冷時，制冷溫度約為77K。減

壓制冷冷量來源于液態(tài)冷卻介質的汽化潛熱，相較于常壓制冷，需通過真空泵

降低壓力使得工質在更低的溫度下沸騰，例如采用液氮減壓制冷，壓力降低至

17kPa時制冷溫度約為65K。低溫制冷機制冷通過工質循環(huán)獲得冷量，常見的

制冷機形式有GM制冷機、脈管制冷機等。

系統(tǒng)循環(huán)方式符號

開式K

閉式B

在開式系統(tǒng)中，冷卻介質吸收熱量后直接排出系統(tǒng)，不再回到系統(tǒng)中。在

閉式系統(tǒng)中，冷卻介質吸收熱量后，將在制冷系統(tǒng)的其它裝置中被冷卻，之后

繼續(xù)輸送到熱源處換熱。一般而言，常壓及減壓制冷常為開式系統(tǒng)，低溫制冷

機常為閉式系統(tǒng)。

主要換熱方式符號

自然對流換熱Z

強迫對流換熱Q

沸騰換熱F

凝結換熱J

4.2符號排序

超導變壓器的每一種冷卻方式通過3組字母表示，每組字母中間用“/”隔

開。第一組字母代表制冷系統(tǒng)循環(huán)方式和冷量來源，第二組字母代表與繞組接

觸的冷卻介質和狀態(tài)，第三組字母代表介質與繞組和冷源主要換熱方式。第三

組字母中的第二個字母滿足如下條件時應當缺?。豪鋮s介質作為冷源，繞組和

冷源直接接觸。

例如：采用開式液氮減壓制冷并采用在自然對流的液氮中浸泡的超導變壓

器，典型標志是KD/LN/ZZ；

采用閉式制冷機制冷并采用在強迫對流的液氮中浸泡的超導變壓器表示方

法為：BM/LN/QQ；

采用閉式制冷機制冷并利用液氮在繞組和冷源間構成重力熱管的超導變壓

器表示方法為：BM/LN/FJ；

直接在常壓液氮中浸泡的超導變壓器，典型標志是KC/LN/F；

直接在減壓沸騰液氮中浸泡的超導變壓器，典型標志是KD/LN/F。

5.試驗

5.1試驗種類

針對超導變壓器的實驗種類分為三類即例行試驗，型式試驗和研究性試驗。

型式試驗是為了驗證產品能否滿足技術規(guī)范的全部要求所進行的試驗。

例行試驗在同批生產的所有產品上進行。

研究性試驗是為了獲取產品性能的附加信息，對某個可選特性進行的特殊

性試驗。

5.2超導車載牽引變壓器試驗

5.2.1試驗一覽表

對于超導車載牽引變壓器的測量，檢查，試驗驗一覽表如表2所示

編號實驗項目例行試驗型式試驗研究性實驗

5.2.3超導繞組臨界電流測試√√

5.2.4初步檢查√√

5.2.5繞組真空容器氣密性測試√√

5.2.6直流電阻測量√√

5.2.7變壓比測量√√

5.2.8原邊空載電流與損耗測量√√

5.2.9阻抗電壓測量√√

5.2.10負載損耗測量√√

5.2.11制冷系統(tǒng)損耗測量√√

5.2.12總損耗測定√√

5.2.13液氮溫升測量√√

5.2.14介電實驗

5.2.14.1耐受感應耐壓實驗√√

5.2.14.2耐受工頻耐壓實驗√√

5.2.14.3耐受全波沖擊電壓實驗√√

5.2.15失超保護系統(tǒng)測試√

5.2.16振動與沖擊測試√√

5.2.17噪聲測量√√

5.2.2額定性能允許的誤差

總損耗，部件損耗，主分接的空載電壓比（額定電壓比），阻抗電壓和空載

電流的允差按照GB/T25120-2010執(zhí)行。

溫升的允差規(guī)定如下，對于沒有制冷系統(tǒng)的液氮浸泡式超導變壓器，溫升

測量結果不允許出現(xiàn)允差。對于利用傳導方式制冷的浸泡式超導變壓器溫升測

量結果的允差不能超過標準值2K，對于采用對流方式制冷浸泡式超導變壓器，

出口處對進口處的溫升不得超過2K。

5.2.3超導繞組臨界電流測試

在超導繞組安裝到鐵芯之前要進行超導繞組臨界電流測試，測試溫度和超

導變壓器運行的環(huán)境溫度相同，超導繞組臨界電流應高于銘牌標注交流額定電

流幅值的1.4倍，方法按照標準四引線法測量，測量時要削弱電感對測量結果

的影響，一般采用的方法是線圈補償法或階梯升流法。每個繞組測量次數(shù)不得

少于3次，總的測量時間間隔不得少于2h，并記錄測量平均值，測量過程中需

要記錄超導繞組測試環(huán)境的溫度。

5.2.4初步檢查

初步檢查的條目主要包括端子標致、電路圖、極性，名牌項目以及杜瓦中

的溫度和壓力值。

5.2.5真空低溫保持器氣密性測試

測試項目為總漏率測量及日蒸發(fā)率測量，測試方案及合格標準按照GB∕T

14174-2012執(zhí)行，由于制冷管路和電流引線和測量引線從杜瓦端蓋中引出，所

以在在測量之前需要對所有從杜瓦引出的接頭做絕熱處理。

5.2.6直流電阻測量

直流電阻的測量方法參照GB/T25120-2010執(zhí)行，直流電阻可在常溫條件

下進行，也可在低溫條件下進行，測量前應當給定不同條件下直流電阻的參考

值，測量時應當記錄繞組的環(huán)境溫度。

5.2.7變壓比測量

見GB/T25120-2010。測量變壓比時應當在銘牌規(guī)定的溫度條件下測量，

并記錄繞組的環(huán)境溫度。

5.2.8一次側空載電流與損耗測量

見GB/T25120-2010。測量原邊空載電流時應當在銘牌規(guī)定的溫度條件下

測量，并記錄繞組的環(huán)境溫度。

5.2.9阻抗電壓測量

繞組組合及測量方式見GB/T25120-2010。測量阻抗電壓時應當在銘牌規(guī)

定的溫度條件下測量，并記錄繞組的環(huán)境溫度。

阻抗變壓的測量應在額定頻率，近似正弦波的條件下進行，對于超導變壓

器，測量應該選定位額定電流的10%，20%，30%，40%，50%，60%，70%，75%，

80%，85%，90%，95%和100%進行測量。超導變壓器運行環(huán)境溫度極低，不同溫

度下，損耗值和電流關系尚不明確，因此所有的測量值都以實際測量值為準。

5.2.10負載損耗測量

見GB/T25120-2010。在測量變壓器阻抗電壓過程中同時測量負載損耗，

應當在銘牌規(guī)定的溫度條件下測量，并記錄繞組的環(huán)境溫度。

超導變壓器只測量規(guī)定溫度下負載損耗的實際值，不需進行修正。

5.2.11制冷系統(tǒng)損耗測量

超導變壓器損耗中制冷機的損耗要占總損耗的50%以上，所以要測定制冷

系統(tǒng)損耗。

制冷系統(tǒng)損耗測量測量應該選定額定電流的0%，10%，20%，30%，40%，

50%，60%，70%，75%，80%，85%，90%，95%和100%進行測量。測量時超導繞組

始終保持在額定工作溫度條件下，制冷系統(tǒng)所產生的的損耗，該損耗主要包括

真空泵和加熱器損耗，測量時要記錄超導繞組運行的環(huán)境溫度。

5.2.12總損耗

超導變壓器總損耗是超導變壓器在運行過程中產生的鐵芯損耗（5.2.7），

負載損耗（5.2.9）以及制冷系統(tǒng)損耗（5.2.10）總和。

求總損耗時鐵芯損耗（5.2.7），負載損耗（5.2.9）以及制冷系統(tǒng)損耗必須

為同一溫度下的測量值，其中負載損耗以及制冷系統(tǒng)損耗為同超導繞組一輸入

電流下的測量值，負載損耗和同時記錄計算總損耗時超導繞組的環(huán)境溫度以及

測量負載損耗時繞組的輸入電流。

5.2.13液氮溫升測量

液氮溫升測量時超導變壓器需工作在額定容量下。

實驗中，冷卻系統(tǒng)應正常運行。由于超導繞組在直流運行條件下無損耗，

交流運行條件下會產生交流損耗，損耗隨溫度尚無統(tǒng)一換算方式，溫升測量的

實驗方法采用“背靠背法”，這種方法是選用兩臺變壓器并聯(lián)連接，其中一臺是

被試超導變壓器，對被試變壓器施加額定電壓勵磁。通過兩臺變壓器不同的電

壓比，或采用另外輸入電壓的方法使被試變壓器繞組內流過額定電流。

測試方法見GB1094.2-2013，測試中要分別記錄高壓繞組和低壓繞組的溫

升，由于超導變壓器在液氮條件下，所以低溫保持器中各部件的溫升不得超過

2K。

5.2.14介電實驗

介電實驗包括耐受感應電壓實驗，耐受工頻電壓試驗和耐受全波雷電沖擊

電壓實驗。

介電實驗電壓和繞組接線要求見GB/T25120-2010。

5.2.14.1耐受感應電壓實驗

見GB/T25120-2010，應當在銘牌規(guī)定的溫度條件下測量，并記錄測試時

超導繞組的環(huán)境溫度。

5.2.14.2耐受工頻電壓試驗

見GB/T25120-2010，應當在銘牌規(guī)定的溫度條件下測量，并記錄測試時

超導繞組的環(huán)境溫度。

5.2.14.3耐受全波雷電沖擊電壓實驗

見GB/T25120-2010，應當在銘牌規(guī)定的溫度條件下測量，并記錄測試時

超導繞組的環(huán)境溫度。由于超導變壓器沒有變壓器油箱結構，需要對低溫保持

器中各部件金屬件接地。其他接線方式見GB/T25120-2010。

5.2.15振動與沖擊實驗

見GB/T21563-2018。

振動沖擊以后除了應當進行GB/T25120-2010規(guī)定的條目外，還應當進行

以下實驗：

繞組真空容器氣密性測試

超導繞組臨界電流測試

5.2.16超導變壓器保護系統(tǒng)測試

超導變壓器在額定運行條件下運行過程中不允許出現(xiàn)短路，如果系統(tǒng)發(fā)生

短路需要對線路立即切斷，切斷時間不應超過額定運行單個周期的1/4，即1/

（4×f），電流超過額定電流1.3倍時，保護系統(tǒng)需要動作，確保整個系統(tǒng)的安

全運行。保護電路應由兩部分組成，一部分為切斷部分，一部分為釋能部分。

測試方法如下：采用直接短路法，將副邊短路運行，電流提升至額定電流

的1.3倍，保護開關是否動作，同時檢測釋能系統(tǒng)中電流波形，應當在銘牌規(guī)

定的溫度條件下測量，并記錄繞組的環(huán)境溫度。保護系統(tǒng)測試不得少于5次，

記錄好保護開關動作時間和釋能電路的電流波形。

5.2.17噪聲測試

噪音測試按照GB/T1094.10-2016執(zhí)行。

ICS

CCS

團體標準

T/CIXXX-2022

超導車載牽引變壓器

測試規(guī)范

Testspecificationfor

superconductingtractiontransformers

(征求意見稿)

2022-X-XX發(fā)布2022-X-XX實施

中國國際科技促進會發(fā)布

超導車載牽引變壓器測試規(guī)范

1.適用范圍

本文件規(guī)定了應用于機車的高溫超導車載牽引變壓器術語，定義，試驗項

目和試驗方法等要求。

本文件適用于高低壓繞組均為高溫超導材料的機車用車載牽引變壓器。

2.引用標準

下列文件中的條款，通過本標準的引用而成為本標準的條款。凡是注日期

的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最

新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

需要注意的是，由于超導材料工作在液氦，液氮等極低溫環(huán)境下，常規(guī)繞

組中的溫度換算體系已經不適用于超導車載牽引變壓器

GB/T25120-2010軌道交通機車車輛牽引變壓器和電抗器

GB1094.1-2013電力變壓器第1部分：總則

GB/TGB1094.2-2013-電力變壓器第2部分：液浸式變壓器的溫升

GB/T2900.100-2017電工術語超導電性

GB/T18517-2012制冷術語

GB∕T14174-2012大口徑液氮容器

GB/T1094.18-2016電力變壓器第18部分：頻率響應測量

GB/T21563-2018軌道交通機車車輛設備沖擊和振動試驗

3.術語及定義

下列術語和定義適用于本文件。

3.1高溫超導車載牽引變壓器

繞組采用高溫超導材料，安裝于電力機車或電動車組，同一頻率下，利用

電磁感應原理將牽引網的供電交流電壓電流轉化為列車牽引系統(tǒng)所需要的交流

電壓電流的靜止設備。

3.2制冷系統(tǒng)

利用物理方法，將超導牽引變壓器的交流損耗、系統(tǒng)漏熱等產生的熱量帶

走，從而使超導牽引變壓器超導繞組工作溫度保持在設計值的所有裝置的總和。

3.3超導繞組臨界電流

確保超導繞組中電流的無阻流動的最大直流電流。

3.4超導繞組交流損耗

超導繞組在交變磁場作用下或負載交流電流時所出現(xiàn)的能量損耗。包括超

導材料的磁滯損耗，導體的耦合損耗和渦流損耗。

3.5超導變壓器總損耗

超導變壓器總損耗是超導變壓器在運行過程中產生的鐵芯損耗，負載損耗

以及制冷系統(tǒng)損耗總和。

3.6超導繞組失超

超導繞組因某種原因突然失去超導特性而進入正常態(tài)的過程。

3.7超導變壓器保護系統(tǒng)

當超導變壓器運行電流超過規(guī)定值后，利用技術