第1章超导电力技术简介 1
1.1引言 1
1.2超导电力技术 2
1.3超导电力装置 4
1.4超导磁体技术 6
1.4.1超导磁体在科学工程上的应用 6
1.4.2超导磁体在科学仪器上的应用 7
1.4.3超导磁体在电磁感应加热方面的应用 8
参考文献 8
第2章超导电性基础 10
2.1超导体的基本特性 10
2.1.1零电阻效应 10
2.1.2完全抗磁性——迈斯纳效应 15
2.1.3约瑟夫森效应 18
2.1.4超导体的临界参量 20
2.2超导体的分类及其磁化曲线 23
2.2.1超导体的相干长度 23
2.2.2超导体的分类 23
2.2.3第Ⅰ类超导体及其磁化曲线 24
2.2.4第Ⅱ类超导体及其磁化曲线 24
2.3超导体的临界特性参数的测量 29
2.3.1低温实验常用的低温温度计 29
2.3.2超导体的临界温度的测量 30
2.3.3超导体临界电流Ic的测量 34
2.3.4临界磁场的测量 40
参考文献 43
第3章超导体的机械特性和各向异性特性 45
3.1超导材料的机械特性 45
3.1.1机械特性的一般描述 45
3.1.2拉伸特性 46
3.1.3弯曲特性 47
3.2超导材料的电磁各向异性 48
3.2.1高温超导材料临界电流的各向异性 49
3.2.2高温超导材料n值的各向异性 53
3.3低温超导材料的临界电流特性 54
3.3.1NbTi超导材料的临界电流随磁场的变化 54
3.3.2临界电流随归一化磁场和归一化温度变化的模型 55
3.3.3Nb3Sn临界电流随磁场变化的模型 55
3.4超导材料的不可逆场 56
3.5几种高温超导材料临界电流密度与温度的关系 57
3.6常用超导材料的热力学特性 58
3.6.1常用超导材料的热学特性 58
3.6.2常用超导材料的热收缩特性 61
参考文献 64
第4章超导体的稳定性 66
4.1超导体的临界态 66
4.2超导体的绝热稳定化 67
4.3磁通跳跃的绝热稳定性 69
4.4超导体的自场稳定性 73
4.5超导体的动态稳定性 75
4.5.1板状复合导体宽边冷却稳定性 77
4.5.2板状复合导体侧边冷却稳定性 79
4.5.3载流板状复合超导体的动态稳定性 81
4.5.4载流圆截面复合超导体的自场动态稳定性 83
4.6超导体的低温稳定性 87
4.6.1Stekly参数 87
4.6.2一维正常传播区 91
4.6.3三维最小传播区和最小失超能 92
4.7绝热复合超导体中正常区传播速度 95
4.7.1纵向传播速度 95
4.7.2横向传播速度 96
4.8超导磁体的机械稳定性 98
4.9超导磁体的退化和锻炼效应 99
4.9.1超导磁体的退化 99
4.9.2超导磁体的锻炼效应 100
4.10超导磁体的失超和保护 101
4.10.1失超过程中电阻的增长和电流的衰减 101
4.10.2引起超导磁体失超的原因 107
4.10.3主动保护 109
4.10.4被动保护 112
4.10.5超导磁体失超的数值模拟 118
4.11超导体稳定性试验 118
4.11.1磁通跳跃试验 119
4.11.2超导体失超参数测量技术 120
参考文献 122
第5章超导体的交流损耗 124
5.1板状超导体的交流损耗 124
5.1.1平行交变磁场下的超导板的交流损耗 124
5.1.2垂直交变磁场下的超导板的交流损耗 127
5.1.3超导薄板的自场损耗 127
5.1.4处于交直流磁场中并载有交直流电流的超导薄板的交流损耗 128
5.1.5载有交直流电流的超导薄板的交流损耗 129
5.1.6载有交流电流并处于垂直交变磁场中的超导薄板的交流损耗 130
5.1.7处于垂直交直流磁场中的超导薄板的交流损耗 132
5.1.8处于垂直和平行交直流磁场中并载有交直流电流的超导薄板的磁通流动损耗 133
5.1.9处于任何方向交变磁场和交变电流的超导薄板的总交流损耗 136
5.2圆形截面超导体的交流损耗 137
5.2.1纵向交变磁场下的圆形截面超导体的交流损耗 137
5.2.2横向交变磁场下的圆形截面超导体的交流损耗 138
5.2.3横向交变磁场中有传输直流电流的圆形截面超导体的交流损耗 140
5.2.4圆形截面超导体的自场交流损耗 141
5.2.5横向交变磁场中传输交流电流并处于同位相横向交流磁场中的圆形截面超导体的交流损耗 143
5.2.6处于交变磁场和载有交直流的圆形截面超导体的磁通流动损耗 144
5.3横向交变磁场中圆形截面柱状混杂超导体的交流损耗 145
5.4纵向交变场下圆筒超导体的交流损耗 146
5.5大旋转磁场中的交流损耗 147
5.6交变磁场和交变电流不同相位时的交流损耗 148
5.6.1载流超导薄板在不同相位的平行交变磁场中的交流损耗 148
5.6.2载流超导薄板一侧具有不同相位的平行交变磁场中的交流损耗 149
5.6.3载流超导薄板两侧对称处于不同相位的平行交变磁场中的交流损耗 151
5.7其他波形磁场时超导薄板的交流损耗 153
5.8其他临界态模型的交流损耗 155
5.8.1Kim模型 155
5.8.2电压电流幂指数定律模型——非线性导体模型 156
5.8.3Kim-Anderson临界态模型的交流损耗 158
5.8.4同时考虑Kim-Anderson临界态模型和电压电流幂指数模型的交流损耗 158
5.9其他形式的交流损耗 159
5.9.1涡流损耗 159
5.9.2横向交变磁场中复合多丝超导体的穿透损耗 161
5.9.3扭矩的确定 162
5.9.4纵向交变磁场中的复合导体交流损耗 163
5.9.5耦合损耗 165
5.9.6其他波形交变场的涡流损耗 168
5.10交流损耗测量 170
5.10.1磁测法 170
5.10.2电测法 172
5.10.3热测法 175
5.10.4电测法和热测法的比较 178
5.11超导电力装置交流损耗简介 179
5.11.1超导材料价格及年成本 179
5.11.2制冷机效率 179
5.11.3超导电力装置的磁场和交流损耗 180
参考文献 182
第6章实用超导材料制备工艺简介 184
6.1NbTi超导线的制备 186
6.2Nb3Sn超导线的制备 188
6.2.1内扩散法 188
6.2.2外扩散法 189
6.3Nb3Al超导线材的制备 190
6.4MgB2线材的制备 191
6.5第一代高温超导带材的制备 193
6.6第二代高温超导带材——YBCO涂层导体 196
6.6.1基板及织构化隔离层 197
6.6.2高临界电流密度超导层的沉积 198
参考文献 199
第7章高温超导带材临界电流和n值的非接触测量原理和技术 202
7.1临界电流和n值简介 202
7.2高温超导带材临界电流的非接触测量技术 203
7.2.1剩余磁场法 203
7.2.2交流磁场感应法 204
7.2.3力学方法 206
7.3高温超导带材n值的非接触测量技术 208
7.3.1磁滞损耗分量法——变幅值法 208
7.3.2基波分量法——变频法 209
7.3.3三次谐波分量法 210
7.4实用长度高温超导带材临界电流和n值均匀性的分析 211
7.4.1高斯分布统计法 211
7.4.2Weibull统计分布 212
7.5下一步临界电流和n值的非接触测量技术 213
参考文献 213
第8章低温绝缘材料及其电性能 216
8.1超导电力装置对低温绝缘材料的要求 216
8.2低温气体的绝缘特性 216
8.2.1常用低温气体的绝缘特性 216
8.2.2其他气体的绝缘特性 220
8.3低温介质的绝缘特性 220
8.3.1低温介质的性能比较 220
8.3.2低温介质的电性能 221
8.4有机绝缘薄膜材料的绝缘特性 229
8.4.1薄膜材料的热力学性能 229
8.4.2薄膜材料的电阻率 232
8.4.3薄膜材料的介电常数 232
8.4.4介质损耗 234
8.4.5击穿电压 236
8.4.6电老化特性 238
8.5低温绝缘漆和低温黏合剂 240
8.6低温绝缘结构材料 242
8.7无机绝缘材料 244
8.7.1玻璃的热力学性能 244
8.7.2陶瓷的电特性 245
8.7.3云母玻璃的热力学和电学特性 246
参考文献 248
第9章低温容器与低温制冷 249
9.1低温冷却介质 249
9.2低温容器 251
9.2.1低温绝热基础 252
9.2.2低温绝热的基本类型和结构 261
9.2.3低温容器的结构设计 272
9.2.4低温介质输液管及低温管道 275
9.2.5极低温容器——双杜瓦结构容器 277
9.3低温制冷 278
9.3.1低温制冷原理和制冷机 278
9.3.2适合于超导电力装置的制冷机的选择 284
9.4超导电力装置的冷却技术 285
9.4.1开式浸泡式冷却 285
9.4.2闭式减压浸泡式冷却 286
9.4.3闭式浸泡式冷却 286
9.4.4迫流循环冷却 287
9.4.5制冷机直接冷却 288
参考文献 289
第10章超导电力装置供电技术 291
10.1电流引线的设计 291
10.1.1传导冷却电流引线 292
10.1.2传导冷却电流引线近似设计 295
10.1.3可插拔（拆卸）电流引线 300
10.1.4气冷电流引线 300
10.1.5高温超导电流引线 303
10.1.6珀尔帖热电效应 305
10.1.7珀尔帖气冷电流引线 308
10.2超导开关 313
10.2.1低温超导开关的设计 314
10.2.2高温超导开关的设计 314
10.2.3超导开关的制造 315
10.3超导磁通泵 317
10.3.1超导磁通泵的工作原理 317
10.3.2变压器型超导磁通泵 318
10.3.3超导永磁体磁通泵 319
参考文献 321
附录 323
A1复合导体热容、热导率和电阻率的计算 323
A2常用金属、合金及绝缘材料的物理性能特性参数 324
A2.1一些合金材料的热导率k[单位：W/（m·K）] 324
A2.2几种聚合物材料的热导率k[单位：W/（m·K）] 325
A2.3几种陶瓷和玻璃的热导率k[单位：W/（m·K）] 325
A2.4一些材料低温下的热导积分∫Tk4（T）dT 326
A2.5一些材料低温下的比定容热容cυ[单位：J/（kg·K）] 327
A2.6不锈钢管导热量 328
A2.7焊料的热力学特性 328
A2.8几种元素的电热学特性 329
A2.9金属材料的热收缩率 331
A2.10合金材料的热收缩率 331
A2.11聚合物材料的热收缩率 332
A2.12复合绝缘材料的热收缩率 333
A2.13陶瓷和非金属材料的热收缩率 333
A2.14奥氏不锈钢材料的热力学特性 334
A2.15Nickel镍钢材料的热力学特性 334
A2.16铝合金材料的热力学特性 335
A2.17几种合金及聚合物的力学特性 336
A2.18常用骨架材料的热收缩 336
A2.19几种常用金属结构材料的热导率及电阻率 338
A2.20焊料的电阻率 338
A2.21几种焊料的超导特性 339
A2.22几种金属材料与铜在室温下的电阻率的比较 339
A2.23几种材料的剩余电阻率 339
A2.24几种纯金属材料的理想电阻率 340
A2.25几种合金材料的理想电阻率 340
A3贝赛尔函数 341
A4实用高温超导涂层导体（YBCOCC）的涡流损耗 341
A5非金属及不锈钢低温容器的性能 343
A5.1几种非金属材料的气体渗透特性 343
A5.2JB/T5905—92规定的真空多层绝热液氮和液氧低温容器的基本参数 344
A5.3几种小型不锈钢低温容器的技术性能 344
A5.4几种非金属低温杜瓦容器的性能 345