电力系统的超导技术的论文

第一篇：电力系统的超导技术的论文

电力系统的超导技术的论文

摘要：近年来高温超导材料研究取得很大进展，它在电力领域的应用研究已受到广泛关注，一些示范样机也已经研制成功的投入示范性试验，可以说超导技术是21世纪具有战略经济意义的高新技术。从目前电力的发展现状来看，充分利用国内各种优势资源开展超导电力技术的研究与开发，对于提高我国电力设备行业在国际市场上的竞争力及电力系统的技术经济。

关键词：电力系统、超导电性、超导电力装置

我国处于发展时期，对电力技术的有力发展，会我国经济的发展显示着越来越重要的作用，但是随着电力系统容量的增大、系统结构复杂化，电力系统巳突显出了若干技术难题，如电力安全、高密度供电、高品质供电、高效率输送电等。二目前这些问题的解决，越来越依赖于超导技术的应用。超导电力技术是受国内外广泛关注的一项前瞻性技术，将其引入电力系统会为解决电力系统的固有技术难题提供一条新的技术途径。因此，从电力系统建设、管理、运行及电力设备市场出发，我国均应大力加强超导电力技术的研究与发展，开发出性能先进、市场竞争力强、有自主知识产权的超导电力设备。

目前，超导电力技术已进入高速发展时期，有些超导技术产品已进入商品化阶段，若干超导电力设备，如超导电缆、超导限流器、超导磁储能系统等已在电力系统试运行。然而，由于电力系统的重要性、电力设备运行条件的复杂性，电力系统对于全面接受超导电力装置的准备还不充分。首先，在电力设备性能鉴定方面，目前还没有规范的

标准方法，也没有一个能对超导电力装置进行性能检测的实验基地，无法对超导电力装置是否具备入网条件进行科学判断。其次，超导电力装置进入电力系统后对电力系统产生何种影响，其装置如何和现有庞大的系统、复杂的控制相互协调没有充分的研究。同时，在若干超导电力装置的关键部件上仍需进一步提高技术性能及可靠性。基于此，国网武汉高压研究院与华中科技大学对超导电力技术的发展现状、关键课题、特别是超导电力装置的性能检测方法进行了基础性研究，在此基础上，筹备建设和发展超导电力技术检测实验室，为超导电力技术进入实际应用奠定基础。

超导技术的进步逐步形成了超导电力这一新的概念。美国、日本、欧洲乃至韩国等经济发达国家和地区均对超导电力技术给予了极大的关注，政府主导投入超导电力的研究工作，且有若干电力公司、电力设备制造厂家、甚至国防研究部门均开展了与超导电力相关的研究工作。已相继研制成功了输电电缆、限流器、磁储能系统、变压器、发电机和电动机等多种超导电力装置的实验样机。我国也在“十五”期间开发了多种超导电力装置。在Bi系高温超导带材走向商品化后，超导电力的研究开发重点已转移到高温超导。目前，高温超导电缆、限流器、变压器和电动机已进入示范试验运行阶段，高温超导磁储能系统也有相应的试样样机问世。同时小型低温超导储能系统的产品已出现。

超导电力技术是吵到技术与电工技术相结合而产生的一门新技术，超导电力技术主要研究开发各种电力装置，以及含超导电力装置 的电力系统的各种特性。超导电力装置比起常规电力装置来说有损耗小、体积小、重量轻、容量大特点，但超导电力装置一旦失超，对电力系统所产生的影响也大于常规的电力装置，因此超导电力装置的监测和保护是超导电力装置实用化过程的关键技术之一。

超导技术在电力系统的应用将带来若干个直接的和间接的技术经济效益，甚至引发技术性的革命。美国日本等国家对超导应用技术给予了很高的评价，美国能源部认为超导技术是21世纪电工行业的高科技，日本新能源开发机构认为超导技术是21世纪郭嘉间竞争的关键性高技术。国际超导界专家预测在5年~10年内超导技术将在电力工业中获得广泛的应用。

在我国，超导技术应用研究也已经进入起步阶段。我们相信，随着超导技术的发展和我国经济实力的增加，超导电力应用技术的研究必将得到进一步的加强，在我国电力系统中应用超导技术的时代必将到来。

第二篇：超导材料论文

超导材料

摘要：简要介绍了超导材料的发展历史、现状，对未来的超导材料的发展作了展望，并对目前超导材料的主要研制方法进行了分析。关键词：超导体 研究进展 高温 低温 应用 一 前言

超导材料是在低温条件下能出现超导电性的物质。超导材料最独特的性能是电能在输送过程中几乎不会损失。超导材料的发展经历了从低温到高温的过程，经过无数科学家的努力，超导材料的研究已经取得了巨大的发展。近年来，随着材料科学的发展，超导材料的性能不断优化，实现超导的临界温度也越来越高。高温超导材料的制备工艺也得到了长足的发展，一些制备高温超导材料的材料陆续被科学家发现。现在，超导材料的研究主要集中在超导输电线缆，超导变压器等电力系统方面，还有，利用超导材料可以形成强磁场，是超导材料在磁悬浮列车的研究上有了用武之地，另外，超导材料在医学，生物学领域也取得了很大的成就。超导材料的研究未来，超导材料的研究将会努力向实用化发展。一旦室温超导体达到实用化、工业化，将对现代文明社会中的科学技术产生深刻的影响。二 研究现状

1.超导材料的探索与发展

探索新型超导材料在超导材料研究中始终起着关键的作用，同时也是一项高风险、高投入的研究工作。自1911年荷兰物理学家卡麦林·昂尼斯发现汞在4.2K附近的超导电性以来，人们发现的新超导材料几乎遍布整个元素周期表，从轻元素硼、锂到过渡重金属铀系列等。超导材料的最初研究多集中在元素、合金、过渡金属碳化物和氮化物等方面。至1973年，发现了一系列A15型超导体和三元系超导体，如Nb3Sn、V3Ga、Nb3Ge，其中Nb3Ge超导体的临界转变温度(Tc)值达到23.2K。以上超导材料要用液氦做致冷剂才能呈现超导态，因而在应用上受到很大限制。1986年，德国科学家柏诺兹和瑞士科学家穆勒发现了新的金属氧化物超导材料即钡镧铜氧化物(La-BaCuO)，其Tc为35K，第一次实现了液氮温区的高温超导。铜酸盐高温超导体的发现是超导材料研究上的一次重大突破，打开了混合金属氧化物超导体的研究方向。1987年初，中、美科学家各自发现临界温度大于90K的YBacuO超导体，已高于液氮温度(77K)，高温超导材料研究获得重大进展。后来法国的米切尔发现了第三类高温超导体BisrCuO，再后来又有人将Ca掺人其中，得到Bis尤aCuO超导体，首次使氧化物超导体的零电阻温度突破100K大关。1988年，美国的荷曼和盛正直等人又发现了T1系高温超导体，将超导临界温度提高到当时公认的最高记录125K。瑞士苏黎世的希林等发现 在HgBaCaCuO超导体中，临界转变温度大约为133K，使高温超导临界温度取得新的突破。

2.超导材料的研究 2.1低温超导阶段

在梅斯勒发现超导体的抗磁性之后(相继有荷兰物理学家埃伦弗斯特根据有关的超导 体在液氦中比热不连续现象(提出热力学中二级相变的概念)柯特和卡西米尔提出超导的二 流体模型)德国物理学家F·伦敦和H·伦敦兄弟提出超导电性的电动力学唯相理论（即伦敦

方程）；度海森伯根据电子间的库仑相互作用，提出了一种超导微观理论，波尔提出了另一种微观理论；前苏联物理学家阿布里科索夫提出第二类超导体的概念；巴丁/库伯和施里费提出了BCS理论，贾埃弗发现超导体中的单电子隧道效应；约毖夫森提出了约毖夫森效应等等。1934—1985年，人们对超导体在理论上和实验上都作了广泛的研究，使超导物理学理论逐步发展，超导材料逐步应用于实际科学技术领域。由于人们在一定条件下认识水平的局限性以及其它一些原因，直到今天，超导物理学理论尚不完善，实际应用也不广泛。在这一阶段，人们研究的超导材料临界转变温度较低，所以，在超导史上，这一时期属于低温超导阶段。

2.2高温超导阶段

目前，高温超导材料指的是：钇系(92 K)、铋系(110 K)、铊系(125 K)和汞系(135 K)以及2001年1月发现的新型超导体二硼化镁(39 K)。其中最有实用价值的是铋系、钇系(YBCO)和二硼化镁(MgB2)。氧化物高温超导材料是以铜氧化物为组分的具有钙钛矿层状结构的复杂物质，在正常态它们都是不良导体。同低温超导体相比，高温超导材料具有明显的各向异性，在垂直和平行于铜氧结构层方向上的物理性质差别很大。高温超导体属于非理想的第II类超导体。且具有比低温超导体更高的临界磁场和临界电流，因此是更接近于实用的超导材料。特别是在低温下的性能比传统超导体高得多。

高温超导材料已进入实用化的研究开发阶段，氧化物复合超导材料的耐用(robustness)和稳定性已引起材料科学家的广泛重视。由于高温超导薄膜材料较早进入电子学器件的应用领域，很多学者做了薄膜材料与环境相关的稳定性和寿命研究工作。浸泡实验是一种常用的方法：在不同试剂(水、酒精和丙酮等)、不同气氛(干氮、湿氮和流动氧等)中做周期循环和热时效疲劳试验。研究表明，超导电性的退化主要来自于杂相(第二相)及时效过程中的析出相。美国西北大学的Mirkin建议把在其它材料中应用已十分广泛的分子单层表面化学改性(又称“自装配，Self assembly”)引入到高温超导铜氧化合物中来。例如用有机物对YBCO表面进行分子单层表面改性，以此改善薄膜对环境的敏感性。

高温超导带材以铋锶钙铜氧(BSCCO/2223)系为第一代带材，它以优良的可加工性而得到了广泛的开发，并在超导强电应用领域占据重要位置。但铋系材料的实用临界电流密度 较低，并且在77 K的应用磁场也很低。相反，YBCO材料在77 K的超导电性远优于BSCCO材料；然而它的可加工性却极差，传统的压力加工和热处理工艺难以做出超导性好的带材。

近年来随着材料科学工艺技术的发展，一种在轧制(rolling)金属基带上制造YBCO 超导带材的工艺受到极大重视，并被冠以“下一代”高温超导带材或“第二代”带材。有 两种基本技术方案：(1)以美国橡树岭国家实验室(ORNL)为代表的一个方案，称作轧制 双取向金属基带法(RABiTS)。会上Specht报告了基带的退火织构稳定性分析，并在1m长的取向金属基带上用激光沉积YBCO外延膜。

欧洲以德国、丹麦等为代表，努力开展高温超导材料工艺及应用研究。丹麦的NKT已批量制造铋系超导带材。长10m、2000 A的超导电力电缆正在研制中，下一步开发三相、50～100 m输电电缆。西门子公司计划到2003年制成20 MVA的超导变压器。用于电子学方面探伤的RF-SQUID及卫星通讯用高温超导滤波器也在试制之中。

2.3 高温超导材料的制备工艺

为适应各种应用的要求，高温超导材料主要有：膜材(薄膜、厚膜)、块材、线材和带材等类型。其制备方法见表1。

2.3.1薄膜 表1 高温超导材料主要制备方法及用途

高温超导体薄膜是构成高温超导电子器件的基础，制备出优质的高温超导薄膜是走向器件应用的关键。高温超导薄膜的制备几乎都是在单晶衬底(如SrTiO3、LaAl O3或MgO)上进行薄膜的气相沉积或外延生长的。经过十年的研究，高温超导薄膜的制备技术已趋于成熟，达到了实用化水平(Jc>106 Ac·m2,T=77 K)。目前，最常用、最有效的两种镀膜技术是：磁控溅射(MS)和脉冲激光沉积(PLD)。这两种方法各有其独到之处，磁控溅射法是适合于大面积沉积的最优生长法之一。脉冲激光沉积法能简便地使薄膜的化学组成与靶的化

学组成达到一致，并且能控制薄膜的厚度。2.3.2厚膜

高温超导体厚膜主要用于HTS磁屏蔽、微波谐振器、天线等。它与薄膜的区别不仅仅是 膜的厚度，还有沉积方式上的不同。其主要不同点在以下三个方面：(1)通常，薄膜的沉积 需要使用单晶衬底；(2)沉积出的薄膜相对于衬底的晶向而言具有一定的取向度；(3)一般 薄膜的制造需要使用真空技术。获得厚膜的方法有很多：如热解喷涂和电泳沉积等，而最常用的技术是丝网印刷和刮浆法，这两种方法在电子工业中得到了广泛的应用。

2.3.3线材、带材

超导材料在强电上的应用，要求高温超导体必须被加工成包含有超导体和一种普通金属的复合多丝线材或带材。但陶瓷高温超导体本身是很脆的，因此不能被拉制成细的线材。在众多的超导陶瓷线材的制备方法中，铋系陶瓷粉体银套管轧制法(Ag PIT)是最成熟并且比较理想的方法。而压制出铋系带材的临界电流密度比通过滚轧技术制备出带材的临界电流密度要高得多。

2.3.4 块材

最初的氧化物超导体都是用固相法或化学法制得粉末，然后用机械压块和烧结等通常的粉末冶金工艺获得块材，制备方法比较简单。但Tc达到了一定的高度，而载流能力Jc太低，则不能满足应用的要求，因此必须要提高其临界电流密度。经过多年的研究，采用定 向凝固技术制备出的无大角度晶界的YBa2Cu3O7x块材，其Jc值可达105A·m2(77 K)。

2.4超导材料在电力系统中的应用

随着经济建设的发展，电能需求迅速增加，电力系统的规模也越来越大，形成了联合电力系统。目前我国最大的电力系统容量已超过了10000 Mw，最高输电电压为500 kV，大发电设备容量超过600Mw，发电量和装机容量均已位居世界第二。全国己形成五个跨省电网，五个独立省网和一个南方联营电网，不久将建成以三峡电网为中心的全国性电力系统。

采用联合电力系统有很多优点，如可以利用各地负荷的互补性减少系统总的装机容量；合理利用资源，实现经济运行；利于安装大容量机组，提高劳动生产率；减少备用容量等等。然而并网联合经营也带来了一些问题，如电力系统结构变得复杂，运行难度增大。2003年8月14日美国东北部地区的大面积停电，对现代电力系统的安全运行提出了警示，必须采取有效措施保证电网安全和经济运行。

美国能源部认为：超导电力技术是21世纪电力工业唯一的高技术储备。根据国际超导科技界和相关产业部门的预测：10年以后，全球超导产业将达到260亿美元。因此，超导技术被认为是2l世纪具有战略意义的高新技术。在电力系统中采用超导技术可提高单机容量和增加电网的输送容量、降低传输损耗、提高系统运行的稳定性和可靠性、改善电能质量、降低电网的占地面积和电网的造价及改造成本，并使超大规模电网的实现成为可能∽J。不 仅如此，通过大容量的超导输电系统，可将排污的发电厂建在煤矿和油田附近，或将核电 站建在比较偏远的地区，从而改善人类生存环境的质量。通过超导储能，还可大大改善可 再生能源的电能质量，并使其与大电网有效地联结。因此，加强对超导电缆、超导故障电流限制器、超导储能器、超导变压器、超导发电机和超导电动机等超导技术的研究，将会 极大地推动电力科技的发展，将电力科技的发展带入一个崭新的阶段。目前，超导电缆、超导故障电流限制器、超导储能器和超导变压器已发展或接近到工程实用阶段，超导发电 机和超导电动机的研制也取得了重大进展。

2.4.1超导输电电缆

我国电力资源和负荷分布不均，因此长距离、低损耗的输电技术显得十分迫切。超导材料由于其零电阻特性以及比常规导体高得多的载流能力，可以输送极大的电流和功率而没有电功率损耗。超导输电可以达到单回路输送GVA级巨大容量的电力，在短距离、大容量、重负载的传输时，超导输电具有更大的优势。

低温超导材料应用时需要液氮作为冷却剂，液氦的价格很高，这就使低温超导电缆丧失了工业化应用的可行性。若使用高温超导材料作为导电线芯制造成超导电缆，就可以在液氮的冷却下无电阻地传送电能。高温超导电缆的出现使超导技术在电力电缆方面的工业应用成为可能。

目前，市场上可以得到并可用来制造高温超导电缆的材料主要是银包套铋系多芯高温超导带材，其临界工程电流密度大于10 kA/cm2高温超导电缆以其尺寸较小、损耗低、传输容量大的优势，可用于地下电缆工程改造。以高温超导电缆取代现有的常导电缆，可增加传输容量。高温超导电缆另一重要应用场合是可在比常导电缆较低的运行电压下将巨大的电能传输进入城市负荷中心。由于交流损耗的缘故，利用高温超导材料制备直流电缆比 制备交流电缆更具优势。利用超导技术，通过设计实用的直流传输电缆和有效的匹配系统，从而实现高效节能低压大容量直流电力传输系统。

2.4.2超导变压器

超导变压器一般都采用与常规变压器～样的铁芯结构，仅高、低压绕组采用超导绕组。超导绕组置于非金属低温容器中，以减少涡流损耗。变压器铁芯一般仍处在室温条件下，超导变压器具有损耗低、体积小、效率高(可达99％以上)、极限单机容量大、长时过载能力强等优点。同时由于采用高阻值的基底材料，因此具有一定的限制故障电流作用。一般而言，超导变压器的重量(铁芯和导线)仅为常规变压器的40％甚至更小，特别是当变压器的容量超过300 MVA时，这种优越性将更为明显。

早在20世纪60年代，就有人对超导变压器进行了研究。但是，由于交流损耗过大雨被认为是不经济的。随着极细丝超导复合导体的出现，超导变压器才成为有吸引力的应用项 目。高温超导材料的出现，更是降低了超导变压器的技术难度，由于超导受到的磁场强度 只有0．3～0．5 T，因此在变压器中采用高温超导材料是合适的；同时在液氮下的绝缘强度比液氦下的高，所以，将会使变压器绝缘更简化。三 结论与展望

前一段时间之所以会掀起世界性的超导热，是因为超导的三大特点：零电阻、完全的抗磁性和隧道效应。这些特性带来很大的实用价值’例如超导的零电阻’能使人们实现电力 的无损输送等+如何使超导体的这三大特性实用化’以及实用化后将会出现的问题’都是目前超导科学工作者们所面临的难题

3.1超导材料的可能应用

关于超导材料的应用，人们首先想到的是利用超导体的第一个特性—无电阻电流，假如能建立起一个全国性的电力网，由于无电阻，电力网中就无损耗，那么将节省10%—20%因输送而造成的电力损耗；用超导体制成的集成电路，将大幅度提高集成电路的性能；不发热，可以大大地缩小计算机的体积并大大加快运算速度。到目前为止，日本在超导材料的应用开发方面在世界上居领先地位，他们正在研制开发超导三极管、超导集成电路等。

利用超导的第二个性质，可以形成高磁场，高磁场在新兴的科技领域中有着广泛的应用，如日本正计划建设磁浮列车以及用超导电磁来推动轮船等。另一个用途是储能，美国计划一项代号为SMES的储能工程，这一工程研究了能在10s内释放40—100MW的能量；储能的另一个用途是均衡电力网，因为日夜间的电力需求不一。夜间，人们用电较少，则可以存储起来，在白天需要时释放出来。

超导材料还可用于医学、生物学及测量系统等等，由于真正理想的超导体尚未问世，人们对超导材料在科学领域的应用只能作一些设想和简单的试验，一旦理想的超导材料问世，它的实际应用远非今天所能设想的，它必将改变人类科学以致改变整个世界。

3.2超导研究所遇到的困难

超导材料有着广阔的应用前景，但要用超导材料来改进现有的科技工程又决非易事。目前，科学家和工程师们所遇到的困难是如何使超导材料实用化，即提高临界转变温度、临界电流密度和改良其加工性能，制造出理想的超导材料。

3.3中国超导材料的发展

我国电力、通信、国防、医疗等方面的发展急需利用超导技术解决现有的关键技术问题。在电力工业方面，电能需求量日益增长，对供电质量和可靠性的要求越来越高，常规 电力技术已越来越不能满足电力工业发展的需求。超导电力技术(如超导储能、电缆、限流器、电机等)可以克服常规电力技术的缺陷，它的应用将带来电力工业的重大变革。在国防

工业方面，由于超导技术不可代替的特殊性和优越性，将在扫雷艇、超导电机、电磁武器、传感器、舰船用防弹及导航用高精度超导陀螺仪等领域被广泛应用。

七五”以来，在国家“863”专项计划和国家重点基础研究计划的支持下，我国超导企业坚持自主创新，在超导理论、材料及应用等方面取得了长足的进步，申请了数百项专利，同时在超导产业化与技术应用方面也实现了跨越式发展。自2000年以来，国内企业资本积极参与超导技术产业的发展，西部超导材料科技有限公司、北京中数威利超导技术有 限公司、北京云电英纳超导电缆有限公司和天津海泰超导公司相继成立。中国科学院电工研究所与5家电力设备制造企业和应用单位就超导限流器、电缆和变压器等签订了技术开发合同，共同推进超导电力技术的产业化。

到2020年，超导产业对我国GDP的贡献将达到200亿美元，超导材料将在电力、医疗、交通、通讯和国防等领域得到广泛应用。我国将形成较大规模并有较强国际竞争力的超导材料产业，占据国际超导市场的20％以上，材料制备达到国际先进水平。在这期间，我国低温超导材料的产业化将在国际热核聚变计划实施和磁共振成像技术应用的牵引下得到快速发展。高温超导材料将逐渐成为实用超导材料的主体，第二代实用高温超导材料将形成规模产业。我国将建立相应的国家平台或研究开发基地，进一步提升我国超导材料自主创新能力和国际科学创新竞争力。

西北有色金属研究院经过40年的艰苦努力，在超导材料研究和产业化方面实现了第一个跨越式发展，换来了“十五”期间我国超导材料研发历史上里程碑的成果，并且奠定了未来发展的基础。在未来的5～15年，西北有色金属研究院将继续坚持自主创新，在我国建成具有国际一流水平的低温超导材料生产基地，同时实现高温超导材料技术的突破，实现 我国超导材料第二个跨越式发展。参考文献： 李华，胡国程，LI Hua，HU Guo-cheng.超导材料.湖南冶金，2000，“"(5)2 冯瑞华，姜山.超导材料的发展与研究现状.低温与超导，2007，35(6)3 谈国强。超导材料的发展状况.佛山陶瓷，2005，5 4 超导材料的应用.内蒙古电大学刊，2004，2 5 石勇.超导材料的制备与特性研究综述.山西煤炭管理干部学院学报，2006，19(2)6 杨公安，蒲永平，王瑾菲，庄永勇，韦继锋 超导材料研究进展及其应用.陶瓷，2009，”“(7)7 严仲明，董亮，王豫.超导材料在电工领域的应用.电工材料，2007，2 8 宗曦华，张喜泽.超导材料在电力系统中的应用.电线电缆，2006，”“(5)9 袁冠森.高温超导材料的实用化的新进展.稀有金属，1998，22(3)10 钱九红，袁冠森.高温超导材料制备工艺的进展.稀有金属，1998年 22(2)11 李想.我国超导材料发展快步走向实用产业化.稀有金属快报，2006，25(5)12 钱廷欣，周雅伟，赵晓鹏.新型超导材料的研究进展.材料导报，2006，20(2)13 李想.中国超导材料发展快步走向实用化.稀土信息，2006，”"(5)

第三篇：高温超导材料论文 最新

高温超导材料研究

摘要：简要介绍了高温超导材料及其发展历史，对超导材料的发展现状和用途进行说明，对目前超导材料的主要研制方法进行了分析。关键词：超导材料 研究进展 高温 应用

一、高温超导材料的发展历史

高温超导材料一般是指临界温度在绝对温度77K以上、电阻接近零的超导材料，通常可以在廉价的液氮（77K）制冷环境中使用，主要分为两种：钇钡铜氧（YBCO）和铋锶钙铜氧(BSCCO)。钇钡铜氧一般用于制备超导薄膜，应用在电子、通信等领域；铋锶钙铜氧主要用于线材的制造。

1911年，荷兰莱顿大学的卡末林·昂尼斯意外地发现，将汞冷却到-268.98°C时，汞的电阻突然消失；后来他又发现许多金属和合金都具有与上述汞相类似的低温下失去电阻的特性，由于它的特殊导电性能，卡末林·昂尼斯称之为超导态，他也因此获得了1913年诺贝尔奖。

1933年，荷兰的迈斯纳和奥森菲尔德共同发现了超导体的另一个极为重要的性质，当金属处在超导状态时，这一超导体内的磁感应强度为零，却把原来存在于体内的磁场排挤出去。对单晶锡球进行实验发现：锡球过渡到超导状态时，锡球周围的磁场突然发生变化，磁力线似乎一下子被排斥到超导体之外去了，人们将这种现象称之为“迈斯纳效应”。

自卡麦林·昂尼斯发现汞在4.2K附近的超导电性以来，人们发现的新超导材料几乎遍布整个元素周期表，从轻元素硼、锂到过渡重金属铀系列等。超导材料的最初研究多集中在元素、合金、过渡金属碳化物和氮化物等方面。至1973年，发现了一系列A15型超导体和三元系超导体，如Nb3Sn、V3Ga、Nb3Ge，其中Nb3Ge超导体的临界转变温度(Tc)值达到23.2K。以上超导材料要用液氦做致冷剂才能呈现超导态，因而在应用上受到很大限制。1986年，德国科学家柏诺兹和瑞士科学家穆勒发现了新的金属氧化物超导材料即钡镧铜氧化物(La-BaCuO)，其Tc为35K，第一次实现了液氮温区的高温超导。铜酸盐高温超导体的发现是超导材料研究上的一次重大突破，打开了混合金属氧化物超导体的研究方向。1987年初，中、美科学家各自发现临界温度大于90K的YBacuO超导体，已高于液氮温度(77K)，高温超导材料研究获得重大进展。后来法国的米切尔发现了第三类高温超导体BisrCuO，再后来又有人将Ca掺人其中，得到Bis尤aCuO超导体，首次使氧化物超导体的零电阻温度突破100K大关。1988年，美国的荷曼和盛正直等人又发现了T1系高温超导体，将超导临界温度提高到当时公认的最高记录125K。瑞士苏黎世的希林等发现在HgBaCaCuO超导体中，临界转变温度大约为133K，使高温超导临界温度取得新的突破。

二、高温超导体的发展现状

目前，高温超导材料指的是：钇系(92 K)、铋系(110 K)、铊系(125 K)和汞系(135 K)以及2001年1月发现的新型超导体二硼化镁(39 K)。其中最有实用价值的是铋系、钇系(YBCO)和二硼化镁(MgB2)。氧化物高温超导材料是以铜氧化物为组分的具有钙钛矿层状结构的复杂物质，在正常态它们都是不良导体。同低温超导体相比，高温超导材料具有明显的各向异性，在垂直和平行于铜氧结构层方向上的物理性质差别很大。高温超导体属于非理想的第II类超导体。且具有比低温超导体更高的临界磁场和临界电流，因此是更接近于实用的超导材料。特别是在低温下的性能比传统超导体高得多。

高温超导材料已进入实用化的研究开发阶段，氧化物复合超导材料的耐用(robustness)和稳定性已引起材料科学家的广泛重视。由于高温超导薄膜材料较早进入电子学器件的应用领域，很多学者做了薄膜材料与环境相关的稳定性和寿命研究工作。浸泡实验是一种常用的方法：在不同试剂(水、酒精和丙酮等)、不同气氛(干氮、湿氮和流动氧等)中做周期循环和热时效疲劳试验。研究表明，超导电性的退化主要来自于杂相(第二相)及时效过程中的析出相。美国西北大学的Mirkin建议把在其它材料中应用已十分广泛的分子单层表面化学改性(又称“自装配，Self assembly”)引入到高温超导铜氧化合物中来。例如用有机物对YBCO表面进行分子单层表面改性，以此改善薄膜对环境的敏感性。

高温超导带材以铋锶钙铜氧(BSCCO/2223)系为第一代带材，它以优良的可加工性而得到了广泛的开发，并在超导强电应用领域占据重要位置。但铋系材料的实用临界电流密度较低，并且在77 K的应用磁场也很低。相反，YBCO材料在77 K的超导电性远优于BSCCO材料；然而它的可加工性却极差，传统的压力加工和热处理工艺难以做出超导性好的带材。

近年来随着材料科学工艺技术的发展，一种在轧制(rolling)金属基带上制造YBCO超导带材的工艺受到极大重视，并被冠以“下一代”高温超导带材或“第二代”带材。有两种基本技术方案：(1)以美国橡树岭国家实验室(ORNL)为代表的一个方案，称作轧制双取向金属基带法(RABiTS)。会上Specht报告了基带的退火织构稳定性分析，并在1m长的取向金属基带上用激光沉积YBCO外延膜。

欧洲以德国、丹麦等为代表，努力开展高温超导材料工艺及应用研究。丹麦的NKT已批量制造铋系超导带材。长10m、2000 A的超导电力电缆正在研制中，下一步开发三相、50～100 m输电电缆。西门子公司计划到2003年制成20 MVA的超导变压器。用于电子学方面探伤的RF-SQUID及卫星通讯用高温超导滤波器也在试制之中。

三、高温超导材料的制备工艺

为适应各种应用的要求，高温超导材料主要有：膜材(薄膜、厚膜)、块材、线材和带材等类型。3.1 薄膜

高温超导体薄膜是构成高温超导电子器件的基础，制备出优质的高温超导薄膜是走向器件应用的关键。高温超导薄膜的制备几乎都是在单晶衬底(如SrTiO3、LaAlO3或MgO)上进行薄膜的气相沉积或外延生长的。经过十年的研究，高温超导薄膜的制备技术已趋于成熟，达到了实用化水平(Jc>106

Ac·m2,T=77K)。目前，最常用、最有效的两种镀膜技术是：磁控溅射(MS)和脉冲激光沉积(PLD)。这两种方法各有其独到之处，磁控溅射法是适合于大面积沉积的最优生长法之一。脉冲激光沉积法能简便地使薄膜的化学组成与靶的化学组成达到一致，并且能控制薄膜的厚度。3.2 厚膜

高温超导体厚膜主要用于HTS磁屏蔽、微波谐振器、天线等。它与薄膜的区别不仅仅是膜的厚度，还有沉积方式上的不同。其主要不同点在以下三个方面：(1)通常，薄膜的沉积需要使用单晶衬底；(2)沉积出的薄膜相对于衬底的晶向而言具有一定的取向度；(3)一般薄膜的制造需要使用真空技术。获得厚膜的方法有很多：如热解喷涂和电泳沉积等，而最常用的技术是丝网印刷和刮浆法，这两种方法在电子工业中得到了广泛的应用。3.3 线材、带材

超导材料在强电上的应用，要求高温超导体必须被加工成包含有超导体和一种普通金属的复合多丝线材或带材。但陶瓷高温超导体本身是很脆的，因此不能被拉制成细的线材。在众多的超导陶瓷线材的制备方法中，铋系陶瓷粉体银套管轧制法(Ag PIT)是最成熟并且比较理想的方法。而压制出铋系带材的临界电流密度比通过滚轧技术制备出带材的临界电流密度要高得多。3.4 块材

最初的氧化物超导体都是用固相法或化学法制得粉末，然后用机械压块和烧结等通常的粉末冶金工艺获得块材，制备方法比较简单。但Tc达到了一定的高度，而载流能力Jc太低，则不能满足应用的要求，因此必须要提高其临界电流密度。经过多年的研究，采用定向凝固技术制备出的无大角度晶界的YBa2Cu3O7x块材，其Jc值可达105A·m2(77 K)。

四、高温超导材料的应用 综合目前超导技术的发展情况，超导技术可以在以下行业得到应用和拓展：

4.1电力

超导技术与电力技术的结合将给电力行业的发、输、配电带来革命性的改变，电力行业是超导产业最重要的应用场所与市场。超导技术在电力中的应用主要包括：

4.1.1高温超导电缆

现有电缆的扩容问题一直困扰着城市电力的发展。传统的城市地下输电电缆存在着通量小、损耗大、对土壤和地下水有热污染及油污染、土建费用高等问题，城市电力扩容变得越来越困难。高温超导电缆具有体积小、造价低、高节能、无污染等优点，具有巨大的经济效益和环保效益，终将替代传统电缆。

高温超导电缆的大规模应用能够极大地提高电力输电系统的运行效率，降低运行成本。目前国际上高温超导电缆的总体发展趋势是研制大容量、低交流损耗、超长高温超导电缆。据专家估计，高温超导电缆最有可能率先实现实用化和商业化。

4.1.2超导电机：

电动机是最常用的电气设备，但传统电动机耗电量极大。美国工业界专家估计，1,000马力以上的工业用电动机大约要消耗美国能源的25%。与常规电机相比，超导电机具有节能性好、体积小、单机容量大、造价及运营成本低、稳定性能好等优点，具有很好的经济效益和环保效益。供给同样的功率，超导电机的尺寸是常规电机的1/3，制造成本可降低40%，电流损耗可减少50%，运行成本可降低50%。美国能源部估计，高温超导电动机的低损耗每年可减少数十亿美元的运行费用。

在军事上战舰应用高温超导电机，其舰船体积重量更小，空间布置更灵活，推进系统运行更加可靠，效率更高，控制更方便，调速性能更好，能大大提高隐蔽性，达到高速安静运行，具有重要的军事意义。

4.1.3超导变压器：

常规变压器有许多缺点，如负载损耗高、重量和尺寸大、过负载能力低、没有限流能力、油污染及寿命短等。在美国，变压器的总装机容量约为总发电量的3-4倍，其电力系统的网损约为总发电量的7.34%，其中25%为变压器损失。相比较而言，超导变压器体积小、重量轻、电压转换能量效率高、火灾环境事故机率低、无油污染等优点，在提高电力系统的可靠性和运行性能、降低成本、节约能源、保护环境等方面有着重要的现实意义。

4.1.4超导限流器：

限流器（FCL）是一种提高电网稳定性的电力设备。随着社会的发展,对电网的质量要求越来越高，而传统的限流器很难在短时间内对电网的脉冲电流起到限制作用。高温超导限流器正好祢补了传统限流器的缺点，其限流时间可小于百微秒级，能快速和有效地起到限流作用。超导限流器是利用超导体的超导态-常态转变的物理特性来达到限流要求，它可同时集检测、触发和限流于一身，被认为是当前最好的而且也是唯一的行之有效的短路故障限流装置。1989年以来，美国、德国、法国、瑞士和日本等都相继开展了高温超导限流器的研究。当前，国际上适应配电系统的高温超导限流器的技术性能已经接近应用的水平，但大体上仍处在示范试验阶段。

4.1.5超导储能装置

超导储能装置是利用超导线圈将电磁能直接储存起来，需要时再将电磁能返回电网或其他负载的一种电力设施。由于储能线圈由超导线绕制且维持在超导态，线圈中所储能几乎无损耗地永久储存下去直到需要释放时为止。超导储能装置不仅可用于调节电力系统的峰谷或解决电网瞬间断电对用电设备的影响，而且可用于降低或消除电网的低频功率震荡从而改善电网的电压和频率特性，同时还可用于无功和功率因数的调节以改善电力系统的稳定性。

4.2医疗

4.2.1核磁共振人体成像仪（MRI）：

MRI是通过探测人体各个器官在磁场下感应出的不同信号来诊断病变的一种设备。传统的MRI采用常规磁体,磁场小,很难探测到初期的病变，同时，其主磁场处于封闭的磁体空洞内，扫描时需将受检者置于与外界隔绝的狭小空间，易使人产生幽闭恐怖症，大大影响了该设备的广泛应用，低温超导磁体因此被广泛应用于MRI中。由于低温超导的液氦温度要求，其运行和维护费用很高。一些国家加快了高温超导MRI的研究，1998年，Oxford磁体技术公司和西门子公司合作研制了一个用于人体MRI的高温超导磁体。

4.3运输

4.3.1磁悬浮列车：

随着国民经济的发展，社会对交通运输的要求越来越高，高速列车应运而生。与现有的铁路、公路、水路和航空四种传统运输方式相比，超导磁悬浮列车具有高速、安全、噪音低和占地小等优点，是未来理想的交通工具。

使用Bi系高温超导线材的超导磁悬浮列车，悬浮间隙大，速度高，相对于低温超导的磁悬浮列车而言，制冷费用低，制冷设备简单。英纳公司和清华大学应用超导研究中心合作开展高温超导磁悬浮列车的研究，目前已取得较大突破，并且已经申请了高温超导磁悬浮专利。4.4 IT行业 4.4.1超导计算机：

高速计算机要求集成电路芯片上的元件和连接线密集排列，但密集排列的电路在工作时会发生大量的热，而散热是超大规模集成电路面临的难题。超导计算机中的超大规模集成电路，其元件间的互连线用接近零电阻和超微发热的超导器件来制作，不存在散热问题，同时计算机的运算速度大大提高。此外，科学家正研究用半导体和超导体来制造晶体管，甚至完全用超导体来制作晶体管。4.4.2超导开关：

超导开关可以分为电阻开关和电感开关。电阻开关是利用超导体以下性能：若改变磁场、电流和温度三个参量的任一个，就可以使它从零电阻态转变到有阻状态。例如，用冷子管作开关，就是利用一个完全超导的控制元件所产生的磁场，通过使门元件发生超导---正常转变来控制门元件的电阻而制成。这种开关的低电阻态为零，高电阻态典型的是毫欧姆数量级，所以，开关比是无限大。电感开关的原理是：不是像线圈、线等电路元件的电感，可用来将靠近它的超导体作正常态和超导态之间的转变，或移动电路元件附近的超导表面，使它发生相同转变，制成开关。由于超导体的特殊性能，超导开关的开关速度可达纳秒。4.5超导磁分离装置：

磁分离器在物质的提纯、分离方面具有举足轻重的作用。传统的磁分离器由于很难产生高磁场，其应用受到了很大的限制。高温超导线材具有比铜线高100倍的通流能力,用它制成的磁分离器很容易得到高磁场强度和高磁场梯度,解决了许多用传统磁分离器分离不了物质的分离问题，并且能节约大量能源，与传统磁分离器相比，节能效率提高90%。我国高岭土储量占世界的70%，高温超导磁分离器的发展将给我国高岭土工业带来突破性发展。同时，高温超导磁分离器能大大提高一次污水处理能力，将给环保工业带来一场革命。

综合以上分析可以看出，超导线材作为一种新型材料，将广泛应用于国民经济、军事技术、医疗卫生和各种高新技术产业的各个领域，其前景有可能如当年的晶体管取代电子管一样，世界将势必迎来一个崭新的超导时代。高温超导线材及其应用产品有着广阔的市场前景。

五、目前超导材料研究面临的问题

超导材料有着广阔的应用前景，但要用超导材料来改进现有的科技工程又决非易事。科学家和工程师们所遇到的困难是如何使超导材料实用化，即提高临界转变温度、临界电流密度和改良其加工性能，制造出理想的超导材料。目前面临的主要问题如下： 5.1提高临界电流密度

目前，高温超导材料的最突出的问题是在外加磁场下，临界电流密度偏低。超导薄膜，一般是在弱磁场中工作，Jc值(～l06A／era)基本可满足电子器件的要求。但体材和线(带)材的Jc值还远未达到实用化所要求的水平，特别是在有外加磁场时，Jc急剧下降。科学家对影响Jc的原因和解决办法进行了大量研究。许多科学家都认为，影响Jc的主要原因是：(1)晶界间的弱连结；(2)晶粒中的磁力线运动.5.1.1弱连结

造成弱连结的原因及弱连结的性质尚不十分清楚。一般认为是由于生成的晶体结构不佳、在晶界处存在位错、晶界处化学成份的改变及结晶的细微裂纹等原因使通道上的电流受阻。解决的方法是使结晶沿a—b导电层(CuO2层)的方向择优生长，采用长时问退火、熔融织构法或定向凝固法等制备大平行板式结晶。这种排成直线的多晶消除了在电流方向上的弱连结，解决了各向异性的问题 5.1.2磁力线运动

增强磁通钉扎力可解决磁力线运动问题。一般来说，有效的磁通钉扎需要有足够的钉扎中心,其尺寸要与超导相干长度相匹配。增强磁通钉扎力的方法有中子辐照、相分解、引入弥散相、化学掺杂等,其作用都是引入钉扎中心。实验证明,中子或质子辐照后，Jc可提高几十倍到近百倍实际上,很难把弱连接和磁通蠕动完垒割裂开来，对于超导实用化来说，都是迫切需要解决的问题。5.2 制备长线材

在实际应用中，超导线材占有很大比重，困此，制备性能满足要求的高温超导线(带)材是重点研究课题之。

陶瓷超导物质的脆性是其固有的特性,但也不是不可克服的。现在常用办法是将高温超导粉末装入有廷性的金属套管中,然后进行多道次拉拔。一般可采用铜或银包套,阻银包套为最佳。因为高温超导化合物对氧含最十分敏感，在氧气氛下拉拔，氧气要通过金属包套渗透到高温超导化合物内部。银的透气性较好,又有好的延展性,所现在多使用银套管(或称银鞘珐)为了增加韧性,也可以往超导粉末中掺人一定量的金属粉末(如银粉)。有许多方法可制各线材,如溶胶一凝胶法、纺丝法、芯线涤布法、真空镀膜法、溅射法、化学气相沉积法等等。所有方法制得的线l材长度都达不到实用化的水平。

随着长度的增加,高温超导的Jc降低。同时应该看到,线材的长度不是孤立的问题，它与高温超导材料的合成、加工、连接等多种因素密切相关。5.3 经济效益

高温超导材料研究刚刚起步，经济效益尚未提到议事日程，而对于实用化来说，经济效益是必须考虑的问题近两年超导材料的制备成本已显著下降，例如，钇系超导薄膜1989年的售价是1000~3000美元/片，现在降到350美元/片； 铊系超导薄膜的价格从2950美元/cm 2下降到1000美元/cm2，随之薄膜器件的价格也降低了。总的看来，高温超导材料仍处于实验室研究阶段,生产技术很不成熟,目前技术改进的着眼点是提高性能指标，而对经济效益的追求是更远一些的目标。

六、参考文献： 李华,胡国程,LI Hua,HU Guo-cheng.超导材料.湖南冶金,2000(5)2 冯瑞华,姜山.超导材料的发展与研究现状.低温与超导,2007,35(6)3 谈国强.超导材料的发展状况.佛山陶瓷，2005,5 4 超导材料的应用.内蒙古电大学刊,2004,2 5 石勇.超导材料的制备与特性研究综述.山西煤炭管理干部学院学报，2006，19 6 杨公安,蒲永平，王瑾菲，庄永勇.超导材料研究进展及其应用.陶瓷，2009(7)7 严仲明,董亮，王豫.超导材料在电工领域的应用.电工材料,2007 8 宗曦华,张喜泽.超导材料在电力系统中的应用.电线电缆,2006(5)9 袁冠森.高温超导材料的实用化的新进展.稀有金属,1998,22(3)10 钱九红，袁冠森.高温超导材料制备工艺的进展.稀有金属,1998年 22(2)11 李想.我国超导材料发展快步走向实用产业化.稀有金属快报,2006，25(5)12 钱廷欣,周雅伟，赵晓鹏.新型超导材料的研究进展.材料导报,2006，20(2)13 李想.中国超导材料发展快步走向实用化.稀土信息,2006(5)

第四篇：电力系统电力技术论文

1电力技术在电力系统中的应用

1.1结合绿色能源

电力系统深受能源危机困扰，虽已开始研制新能源结构，但应用效果一直不好，新能源很难与传统电力装置、设备形成默契配合。由于电力技术的决策能力、更新速度很强、很快，所以要想将风能、太阳能、水能等绿色能源引入电力系统，依靠电力技术是最为可靠、有效的方式。首先，根据电力技术测量、转换、控制、管理能源的能力，改变电力系统原有能源输出格局，尽可能切断新能源输出装置与系统中其他运行设备的牵绊和影响，仅以能源输出为价值标准，设计、添置绿色能源装置，以最大限度提高能源的利用率；其次，强化变流调速技术、集优生产技术、能源转化技术在电力系统中的应用地位，定期、定时核算绿色能源输出、不可再生能源输出过程中的“能量效益”，并对系统、装置、技术进行定向修改；最后，拓展电力技术的应用范围，围绕计算机技术，监控绿色能源在电力系统中的运行情况，以“消耗”“、效益”为两大基本点，总结分析不符合电力技术应用安全的相关问题，并及时改正。

1.2实现机电一体化

机电一体化是电气工程、电力系统发展的必经之路，也是带动高效生产的有效手段，为此，电力技术可以联合网络技术、自动化处理技术、智能监测等技术，共同推进多门技术的融合发展，进而促进电力系统的正向发展。机电一体化技术在投入使用之前，应接受多次测量和考察，因为要避免生产风险、提高生产效率，所以必须经过电力技术来处理相关系统数据，只有这样，才能将系统运行状态控制在可控范围内。然而，机电一体化对电力系统运行功能的要求和服务设定复杂，仅靠电力技术很难支撑起整个系统的运行重任，所以，一般情况下，电力系统会选择“区域一体化”的生产、改造方式，选择风险小、收益高、符合电力技术应用条件的系统模块，帮助小范围系统实现“自动”，并计算应用效果，确定技术无误且高效之后，再扩大一体化改造范围。由此可见，电力技术虽然是电力系统一体化发展的有力手段，但其应用效果依然具有不可控特质，在应用时应格外注意、小心。

1.3引入智能技术

智能手机、平板电脑已经成为电子终端控制的主要装置设备，它在人们日常生活与工作中的应用地位非常高，因此，电力行业也应适当引入智能技术，并创设以智能控制系统为核心管理中枢的技术集团，以便于工作人员正确、有效、科学的管控电力系统。经过智能技术修饰，电力系统在故障排除、判断、处置方面的优势能力更强了，并基本实现了“自动化”。以往，一个小故障便会导致整个电力系统陷入瘫痪，现如今，运行故障会翻译成“特殊数据”，经智能处理器处理，被挖掘、传送，传达给管理人员，主动上报“故障”。这种高效的生产、管理方式，不仅节省了故障清查、判断的时间，还为电力系统提供了坚固的安全保障。从应用效果上看，智能技术在电力系统中发挥的作用是显而易见的，但从发展空间上看，其应用环境却日常复杂，所以，需要广大电力系统的工作人员谨慎考虑、认真探究，以福利避害为原则，引入智能技术。

2电力技术在电力系统中的发展展望

目前，我国综合国力日益提升，能源生产责任越来越重，为迎合不断提高的生产要求、服务要求，电力系统仍需不断革新、创造，最大限度的发挥其功能价值、生产价值。笔者结合多年工作经验，根据自己对电力系统运行、发展的困难与问题了解，从内、外两方面探究电力技术的发展方向。接下来几年，电力技术在电力系统中的应用地位会不降反升，因为随着工业规模化生产系统的落成，系统生产形式、能力、效率的准确性要求很越来越高，所以，电力系统只有依靠电子技术方能将能源生产、输出、管理限制在可控、可管的范围内。一方面，应扩大电力技术的包容性，将其与现代高科技技术再融合，研发技术的新功能、新工艺，为电力系统运行提供便利条件；另一方面，省察电力技术自身存在的安全风险、耗能等管理不当问题，并设置研究专题，开展专项调查，以纠正、改善电力技术在电力系统中应用效果不利的地方。通过内、外两方面发展手段，电力技术的发展道路会更加明朗，其会成为促进经济社会发展的源动力。

3结论

通过上文对电力技术在电力系统中的应用现状进行系统分析可知，中国正处于现代化建设、发展的关键期，无论是政治、文化，还是经济、生产，都期待着发展的契机与机遇。电力技术拥有改善我国能源格局、提高工业生产效率的能力，所以我国对其发展状态是否重视，并已经确立了其“先进应用科学”的发展地位。我国电力系统发展速度缓慢，装置、设备更新换代效率低，为迎接新的生产挑战，我国必须大范围的引入电力技术，使其在电力系统各生产、运营环节发挥实践价值。

第五篇：超导材料在电力系统中的应用前景展望

超导材料在电力系统中的应用前景展望

摘要：

超导的发现是20世纪物理学的一项伟大成果。文章主要阐述了超导现象，超导材料的研究和发展以及在电力系统方面的应用优势和进展，并做了前景展望。

关键词：

超导材料；超导电缆；超导发电机；超导电动机。Abstract:

The discovery of superconductivity is a great achievement of 20th century in physics.The article mainly describes the phenomenon of superconductivity, the research and development of the superconducting materials as well as in Electric Power System strengths and progress, and outlook.Keywords: superconducting material;superconducting cable;superconducting generators;superconducting electrical motor.超导的诞生和发展

1911年，荷兰科学家卡麦林·昂尼斯用液氦冷却汞，当温度下降到4.2K（﹣268.95℃）时，汞的电阻变为零，这种现象被称为超导现象，电阻为零时的温度称为临界温度。为了证实超导体的电阻为零，科学家将一个铅制圆环放入温度低于7.2K（﹣265.95℃）的空间，利用电磁感应在铅制圆环内激发起感应电流。结果发现，环内电流能持续下去，从1954年3月16日始，到1956年9月5日止，在两年半的时间内的电流一直没有衰减，这说明圆环内的电能没有损失，这就是著名的昂尼斯持久电流实验。这一实验极大的激发了科学家们的研究热情，国际上也对超导技术在电力方面的应用给予了极大的关注，开展了一系列可行性论证和一定规模的研究，但由于技术上和经济上的原因，这方面的应用研究都没能实现预期的目标。随着不断的实验，超导合金的出现使超导材料的临界温度也不断提高。

1986年瑞士缪勒和柏诺兹发现了一种成分为钡、镧、铜、氧的陶瓷性金属氧化物（La-Ba-Cu-O系氧化物）具有高于30K（﹣243.15℃）的约为35K的超导性。由于陶瓷性金属氧化物通常是绝缘物质，因此这个发现的意义非常重大，缪勒和柏诺兹因此而荣获了1987诺贝尔物理学奖。此后，新的研究成果如雨后春笋般大量出现，出现了研究和发现的高潮。到了1987年底，临界温度达到125K（﹣148.15℃），短短一年多的时间临界温度几乎提高了100K。

从此超导材料的研究方向朝向高温超导材料发展，当然，高温是相对于低温而言，即使是高温，依然远低于冰点。所以在实际应用中超导材料需要制冷等操作，大大提高了成本，也使得超导材料不能大量应用。

超导材料在电力系统的应用

美国物理学家波恩特•特奥•马梯阿斯指出：“电能的输送是超导体最重要的应用之一。”发电站输出电能常用铝线和铜线。由于电阻的存在一部分电力在输出过程中转变为热能而消失，存在着严重的损耗。而利用超导材料输电，由于导线电阻消失，线路损耗也就降为零，用超导材料可制高效率大容量的动力电缆，并且可减少导体的需求量，节约大量有色金属资源。

由于超导材料有零电阻的性质，所以科学家想到把其应用到电力系统中，这样可以大大减少电能的热损耗，节约很大一部分电能。据统计，目前的铜或铝导线输电，约有15%的电能损耗在输电线路上，单单是在中国，每年的电力损失即达1000多亿度。若改为超导电缆输电，节省的电能相当于新建数十个大型发电厂。

在电力领域，利用超导线圈磁体还可以将发电机的磁场强度提高到5万～6万高斯，并且几乎没有能量损失，这种发电机便是交流超导发电机。超导发电机的单机发电容量比常规发电机提高5～10倍，达1万兆瓦，而体积却减少1/2，整机重量减轻1/3，发电效率提高50%。超导发电机的另一个突出特点是有利于改善系统的稳定性。一般来说，发电机的电抗越小，系统就越稳定。超导发电机的电抗大约只有普通发电机的l／4左右，因此在系统电抗相对较小时，系统的稳定极限增加了约4倍。

另外，在2012年4月12日，中国船舶重工集团公司第七一二研究所研制的兆瓦级高温超导电机实现满负载稳定运行，标志着我国首台兆瓦级高温超导电机研制成功。该电机具有完全自主知识产权，达到世界先进水平，对我国超导电机的战略发展具有里程碑意义。今后，该所将着力进行大容量高温超导电机的实用化研究，预计到2020年前进入工程研制，逐步将高温超导电机技术推广运用到电气传动和发电领域，实现该领域的新变革。

超导材料的前景展望

综上所述，在电力系统中采用超导技术可增加电网的输送容量、降低电能损耗、提高电力系统运行的可靠性和稳定性、有利于保护环境．具有广阔的应用前景。现在超导电缆，超导发电机和超导电动机的研制都取得了重大进展，超导技术在电力系统中大规模应用的想法正在不断成为现实。我国的电力科技发展必须紧跟世界电力科技发展的步伐，要加强对超导电缆，超导发电机和超导电动机等可改善电网运行参数、有利于系统稳定且结构相对简单的超导电力设备的研制开发工作，争取在超导材料的研究开发、超导设备的结构设计、降低成本、经济运行等方面取得突破。

参考文献：

1.林良真.肖立业；超导电力技术[期刊论文]-科技导报 2008(1)2.林良真；超导技术电力应用研究的进展与前景 1995(09)3.Buckles W;Hassenzahl W V； Superconducting magnetic energy storage[外文期刊] 2000(05)4.林良真；我国超导技术应用研究进展 1994(03)5.纪尚昆；超导技术在智能电网中的应用[期刊论文]-广西电业 2010(1)6.Han S Development on superconductivity in China[外文期刊] 1981(05)7.海伟.杨宏伟；超导技术及其工程应用[期刊论文]-科技创新导报 2008(20)8.曹重光．超导及其在工业领域中的应片I．江丙电力职工大学学报，2001，3 9.冯瑞华;姜山;超导材料的发展与研究现状[期刊论文]-低温与超导 2007(06)10.杨军;超导电性的研究及成用[期刊论文]-现代物理知识 2004(05)