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超导电缆的发展情况什么是超导电缆超导电缆是利用超导在其临界温度下成为超导态、电阻消失、损耗极微、电流密度高、能承载大电流的特点而设计制造的。
其传输容量远远超过充油电缆，亦大于低温电缆，可达10000MVA以上，是正在大力研究发展中的一种新型电缆。
由于超导体的临界温度一般在20K以下，故超导电缆一般在4.2K的液氦中运行。
超导电缆的结构有刚性和可挠性两种形式，缆芯分单芯和三芯。
设计时须充分考虑其组成材料的膨胀系数，以免电缆因热胀冷缩产生过大内应力而受损。
超导电缆是解决大容量、低损耗输电的一个重要途径，由于它的潜在优势如此诱人，所以各国科技工作者为此正在进行大量的研制工作。
发展过程中遇到的问题超导体发展过程中，材料是生产一切物资的根本, 新材料则是其他产业振兴与发展的前提。
因此, 解决能源问题势必要大力发展新材料事业。
在众多的新材料中, 高温超导材料是不可小觑的一种力量。
它以节能、环保、可替代多种材料而一枝独秀。
可喜的是, 中国是继美国、丹麦之后, 世界上第三个将超导电缆投入电网运行的国家。
目前, 我国电力、通信、国防、医疗等方面的发展关键技术问题众多, 急需利用超导技术解决。
同时我国工业发展对电能需求量日益增长。
而电力资源和负荷分布不均, 因此长距离、低损耗的输电技术十分迫切。
据韩教授统计, 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%左右因输送而造成的电力损耗。
另外, 电力工业发展的需求越来越大, 市场发展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需要, 因此发展超导材料势在必行。
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: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。
高温超导技术的应用及发展前景随着技术的不断进步和人们对能源的需求不断增加，人们对高温超导技术的应用和研究的兴趣也越来越大。
高温超导技术是一项非常先进的技术，它可以极大地提高能源的利用效率和降低能源的消耗成本。
本文将探讨高温超导技术的应用和发展前景。
一、高温超导技术的应用1. 磁共振成像技术高温超导技术可以用于磁共振成像技术。
这种技术可以用于医学领域，通过对人体进行高清晰度的成像，可以有效地检测人体的疾病和损伤，并进行治疗。
磁共振成像技术可以将人体内部的图像转换为数字信号，通过计算机进行处理，最终形成人体的虚拟影像。
2. 超导发电机技术高温超导技术可以用于发电机技术。
超导发电机是一种高效、高性能的发电机，可以将电能转化为机械能，再将机械能转化为电能。
这种技术可以极大地提高发电效率，减少能源浪费，从而降低能源的消耗成本。
3. 超导导线技术高温超导技术可以用于超导导线技术。
超导导线是一种高效、高性能的导线，可以大大降低电能的损耗，提高电能的利用率。
超导导线的应用范围非常广泛，可以用于电力输送、铁路系统、磁力悬浮列车等领域。
4. 超导电缆技术高温超导技术可以用于超导电缆技术。
超导电缆是一种高效、高性能的电缆，可以极大地提高电能的输送效率和利用率。
超导电缆的应用范围非常广泛，可以用于高速公路、城市交通系统、航空航天等领域。
二、高温超导技术的发展前景1. 技术的可用性高温超导技术已经成为一种非常成熟的技术，可以应用于各种领域。
随着技术的不断进步和研究的深入，高温超导技术的可用性将会不断提高。
2. 技术的成本高温超导技术的成本一直是一个较大的问题。
随着技术的不断成熟和发展，技术的成本将不断降低，使高温超导技术更加普及和应用。
3. 应用范围的扩展高温超导技术的应用范围正在不断扩展，随着技术的不断进步，高温超导技术将会得到更广泛的应用。
例如，高温超导技术可以应用于核聚变反应堆、太阳能光伏、光纤通信等领域。
4. 新型材料的研发随着材料科学的不断发展和研究，新型的高温超导材料将会不断涌现，不仅可以提高高温超导技术的性能和应用范围，还可以降低技术的成本，推动高温超导技术的发展。
高温超导技术应用前景展望随着科学技术的不断进步，高温超导技术逐渐成为一个备受关注的领域。
高温超导技术可以通过降低电阻带来更高能量效率的传输和储存，因此在能源、输电、磁悬浮等领域具有广阔的应用前景。
本文将对高温超导技术在能源领域、输电领域和磁悬浮领域的应用前景进行展望，探讨它们在解决现实问题中的潜力和挑战。
首先，高温超导技术在能源领域具有巨大的潜力。
传统的能源产生方式往往伴随着较高的能源损耗和环境污染。
然而，高温超导技术可以大大提高能源传输的效率，减少能源的损耗。
以超导电缆为例，它能够实现电流的无损传输，极大地提高了电力传输的效率。
此外，高温超导技术还可以被应用于能源储存器，提供更高的能量密度和更长的使用寿命。
这意味着能源可以更有效地被储存和利用，为可再生能源的发展提供了更大的支持。
其次，高温超导技术在输电领域也有着广阔的应用前景。
传统输电系统中，长距离的电力输送往往伴随着较大的能量损耗和稳定性问题。
高温超导技术的引入可以解决这些问题。
超导电缆可以通过无损传输来减少能量损耗，同时提供更稳定的电力传输。
此外，超导变压器和超导电抗器的应用可以提高输电系统的效率和稳定性，降低传输过程中的能量损耗。
随着高温超导技术的发展，传统输电系统将得到极大的改善，从而提供更加可靠和稳定的电力供应。
再次，高温超导技术在磁悬浮领域也有着广阔的应用前景。
磁悬浮技术通过利用超导材料的磁性特性可以实现对物体的悬浮和运动控制。
超导磁悬浮列车被视为一种快速、高效和环保的交通方式，它可以实现列车无接触悬浮，并以高速运行。
超导磁悬浮技术的广泛应用将带来交通效率的大幅提升，同时减少对环境的负面影响。
此外，高温超导技术还可以应用于磁悬浮风力发电和磁悬浮离心机械制冷等领域，为可再生能源和制冷技术的发展提供更加可靠和高效的解决方案。
然而，高温超导技术在应用过程中面临一些挑战。
首先，高温超导材料的制备和制造具有一定的成本和技术难度，需要进一步的研发和创新。
高温超导体材料的研究现状和应用前景高温超导体是指在较高温度下出现超导现象的材料。
相比于低温超导体需要极低的温度（液氦温度以下）才能表现出超导现象，高温超导体以其较高的超导温度而备受关注。
高温超导体的发现和研究，被认为是当代物理研究领域的一大突破，也是吸引科学家潜心研究的大热门。
一、高温超导体的发现历程1986年，苏黎世大学的Muller与Bednorz研究发现一种由氧、铜、及一些其他元素组成的复杂氧化物样品，其在液氮温度下表现出超导现象。
这种材料远高于之前已知的低温超导材料的临界温度，被称为高温超导体。
二、高温超导体的性质高温超导体的主要特性是在较高温度下出现超导现象。
具体的，它需要在其临界温度(Tc)以下，发生零电阻和磁场排除。
它的超导临界温度可能高达-140摄氏度，是低温钚的两倍还多。
此外，高温超导体材料还表现出一些独特的电学、磁学和热学性质，如自旋干涉、量子振荡等。
三、高温超导体的应用由于高温超导体材料的超导特性，其应用前景非常广泛。
以下列举几个目前存在或正在研究的应用领域：1. 新能源领域高温超导材料的零电阻性质和良好的电流承载能力使得其成为变频器、电动车充电器和能源储存装置等新能源设备的重要元件材料。
2. 超导电缆领域高温超导材料有利于缩小电压等级、减少传输损耗，从而提高用电品质和经济效益。
超导电缆技术可以大大提高电力传输的效率，节约建设成本。
3. 磁悬浮列车领域高温超导材料的良好的磁特性，使得磁悬浮列车技术的发展得到了极大地发展。
4. 材料科学领域高温超导材料的特殊物理性质和磁学特性，有助于研究磁场对材料表面性质的调控成效。
因此，在材料科学领域，高温超导材料被作为具有广阔应用前景的材料之一。
四、高温超导体研究发展现状及问题尽管高温超导材料有着很多优异的特性和应用前景，但是在它的合成、结构及物理机理方面还有很多问题需要解决。
一方面，许多高温超导材料都含有亚稳元素化学元素，综合难度很高。
高温超导体的应用前景随着科技的不断发展，超导材料作为一种重要的新材料，被越来越广泛地应用于许多领域。
其中，高温超导体的应用前景尤为广泛，因为其具有许多独特的优点，可以在许多领域中发挥重要的作用。
本文将从几个方面来探讨高温超导体的应用前景。
一、电力领域在电力领域，高温超导体可以用于输电线路、电缆和变压器中。
相比于传统的电力设备，高温超导体具有更高的输电效率、更小的能量损失和更小的占地面积。
这些优点在高压长距离输电中尤为明显，可以大大降低电能传输的成本。
此外，高温超导体的磁场强度很高，可以用于制造超导电机和发电机，这些设备可以在大规模的能源转换中提高效率。
二、交通领域在交通领域，高温超导体可以应用于磁悬浮列车、磁悬浮飞行器和磁悬浮轮椅等设备中。
由于高温超导体的磁场强度很高，可以产生强大的磁力，因此可以用于磁浮设备的悬浮和推进。
此外，高温超导体还可以用于超导磁体，这些磁体可以在低温下产生强烈的磁场，被用于制造MRI等医疗设备。
三、信息领域在信息领域，高温超导体可以用于制造超导高速电子元器件和量子计算机。
在传统电子元器件中，电阻是影响器件性能的重要因素之一。
而高温超导体的电阻极低，可以用于制造高速、高灵敏度的电子元器件。
另外，高温超导体还可以用于制造量子计算机中的超导量子比特。
这些量子比特具有更高的稳定性和更快的计算速度，因此是实现量子计算机的重要组成部分。
四、环保领域在环保领域，高温超导体可以用于制造超导膜和超导酸碱沉淀分离技术。
由于高温超导体的超导电性质，可以实现高效的电子传输和激子传输，因此可以用于制造高效的分离膜，被广泛应用于化学、医药、环保等领域。
总之，高温超导体具有极高的科技含量和应用价值，其应用前景广阔。
我们可以预见，在未来的几年中，高温超导体的应用将成为科技领域的焦点之一，推动人类社会走向更加先进和科学的未来。
高温超导发展前景分析超导材料是一种在低温（接近绝对零度或超导临界温度）下能够以零电阻电流传输的材料。
在过去几十年中，超导材料的发展一直是科学研究的热点。
然而，高温超导材料的出现，将超导技术的应用推向了一个新的高度。
本文将对高温超导的发展前景进行分析。
首先，高温超导材料具有更大的应用潜力。
相对于低温超导材料，高温超导材料的超导临界温度更高，这意味着它们可以在相对较高的温度下实现超导状态。
这为超导技术在许多领域的应用提供了更多的可能性。
例如，高温超导材料的应用可以帮助我们改善电力传输的效率，提高发电和输电的能源利用率。
此外，高温超导材料还可应用于磁悬浮列车、MRI设备、加速器和能源储存等领域，这些领域对高温超导技术有着迫切的需求。
其次，高温超导材料的研究正处于快速发展阶段。
随着科学技术的不断进步，人们对高温超导材料的认识也在不断深入。
研究人员们通过改变材料的结构、掺杂等方式，不断寻找新的高温超导材料。
虽然目前已经发现了一些高温超导材料，但他们的超导临界温度仍然相对较低。
因此，寻找更高临界温度的材料仍然是高温超导研究的重要目标之一。
众多的科研机构和实验室都在投入大量的资源和精力进行高温超导材料的研究。
这表明高温超导领域还存在着巨大的潜力和机会。
此外，高温超导材料的商业化进程正在加速。
随着高温超导技术的不断成熟，一些商业公司已经开始将其应用于实际生产中。
例如，高温超导材料可以用于制造超导电缆和超导磁体，这些产品在能源、电力和交通等领域有着广泛的应用。
尽管目前商业化进程还面临一些挑战，如制备成本高、工艺复杂等问题，但随着技术进步和经济条件的改善，高温超导材料的商业化进程有望取得突破性的发展。
然而，高温超导技术仍然存在一些挑战和限制。
首先，高温超导材料的制备过程复杂，成本较高。
当前的制备方法主要是通过固相反应、溶胶凝胶法、熔体法等技术来得到高温超导材料。
这些方法的工艺繁琐，所需设备昂贵，限制了高温超导材料的大规模应用和商业化进程。
高温超导材料的研究现状与发展趋势高温超导材料是指在零下196度以上的温度下能够表现出超导现象的一类材料。
相比低温超导材料，高温超导材料不需要使用极低的温度，从而更加容易使用和操作。
同时，由于高温超导材料的电阻极低，因此也具有广泛的实际应用前景。
本文将介绍高温超导材料的研究现状和发展趋势。
一、高温超导材料的发现和研究历史高温超导材料的历史可以追溯到20世纪80年代。
1986年，首次发现了第一种高温超导材料——YBa2Cu3O7，其超导转变温度达到了92K，足以比低温超导材料更加实用。
之后，又陆续发现了其他高温超导材料，如Bi2Sr2CaCu2O8、Tl2Ba2CuO6等，这些材料的超导转变温度更高，甚至达到了135K。
这些高温超导材料的发现引起了人们的广泛关注。
研究者们探究了这些材料的化学结构和物理特性，以期能够深入理解其超导机理。
他们发现，在这些材料中，超导是由一种称为“库珀对”（Cooper pair）的电子对束缚而成的。
另外，高温超导材料还表现出了一种称为“假体邦”（pseudogap）的现象，即在临界温度以下却无法完全形成超导状态。
这些研究为高温超导材料的进一步理解和实际应用奠定了基础。
二、高温超导材料的物理特性和实际应用高温超导材料的一个重要特性是它们的电阻极低，能够带来很多实际应用。
例如，高温超导材料可以用于制造高度敏感的磁传感器，这些传感器可以检测很小的磁场变化，从而有助于地球物理和医学研究。
此外，高温超导材料还可用于制造高速、高效的电缆和传输线路，提高了电力传输的效率。
另外，高温超导材料的磁性具有很多实际应用。
例如，高温超导材料可以用于制造超导磁体，这些磁体可以产生极强的磁场，用于磁共振成像（MRI）和核聚变等研究。
此外，高温超导材料的磁性还可用于制造磁悬浮列车等高速交通工具，提高交通效率。
三、高温超导材料的研究进展自1986年发现第一种高温超导材料以来，研究者们一直在探究如何提高高温超导材料的超导转变温度，以推动其更广泛地应用。
超导技术在电力输电中的应用与发展趋势近年来，随着人们对绿色能源的需求不断增加，电力系统的重要性越来越突出。
而电力输电是电力系统中不可或缺的一个环节。
在传统的输电方式中，能源的损耗和成本问题成为了制约其发展的主要瓶颈。
而超导技术作为一种新型电力输电方式，已经被广泛地应用于电力输电领域，其发展前景也备受关注。
一、超导技术概述超导技术是指当材料在足够低的温度下（通常低于临界温度）时出现的零电阻和完全抗磁的现象。
由于具有超导特性的材料在导电过程中可以达到零电阻，同时具有极高的电流密度和耗能极低的优良性质，因此被广泛地应用于电力输电、磁悬浮、磁共振成像等领域。
二、超导技术在电力输电中的应用1.超导电缆超导电缆是一种新型的输电方式，它采用超导材料代替传统的铜材，能够极大地降低能源的损耗。
由于超导材料具有零电阻的特性，因此在传输能量时不会发生能量损失，实现了能源的无损传输。
超导电缆的优点让其在电力输电领域备受关注。
它能够实现高达99.99%的能源传输效率，目前已经开始投入商业应用，并在电力系统中发挥着重要的作用。
2.超导磁能存储超导磁能存储作为一种新型的能量储存方式，具有体积小，存储效率高，功率密度大等特点。
它通过将超导线圈和储能器结合在一起，利用超导体的零电阻性质来存储大量的电能。
在电力系统中的应用范围广泛，它能够在电力储能上提供更好的解决方案。
三、超导技术的未来发展趋势随着技术的不断发展和超导材料的不断改进，超导技术在电力输电中的应用也不断地得到完善和提升。
越来越多的超导材料被开发出来，超导技术也将在性能、价格、规模化应用等方面得到提升。
随着超导技术的不断发展和完善，它在电力输电领域的应用前景也将越来越广阔。
总之，电力输电是电力系统中不可或缺的一个环节。
超导技术作为一种新型的电力输电方式，已经在电力系统中发挥着越来越重要的作用。
随着技术的不断发展和超导材料的不断改进，超导技术在电力输电中的应用将会越来越普遍，使我们的生活更加便利和节能。
高温超导体在电力输送中的应用1. 引言高温超导体是一种具有极低电阻的材料，它在电力输送中具有重要的应用前景。
本文将探讨高温超导体在电力输送中的应用，包括其优势、挑战和前景。
2. 高温超导体的定义和特点高温超导体是一类在较高温度下表现出超导性的材料。
相较于常温超导体，高温超导体具有更高的超导临界温度和更易于制备的特点。
3. 高温超导体在电力输送中的优势3.1 低损耗高温超导体具有极低的电阻，输送电流时产生的能量损耗非常小，能有效降低输电损耗。
3.2 高容量高温超导体通过提高导电能力，可以大幅度提高输电线路的负载能力，实现更大容量的电能传输。
3.3 强电磁场承载能力高温超导体可以承受更高强度的电磁场，使其在高压输电中具有较好的电气性能和稳定性。
3.4 小体积、轻质量高温超导体材料相对较小且轻量，可以减少线路建设和维护工作的难度，降低成本。
4. 高温超导体在电力输送中的挑战4.1 制备成本高温超导体制备过程复杂，成本较高。
需要进一步研究和发展新的制备技术，以降低成本。
4.2 稳定性问题高温超导体在高温条件下容易失去超导性，需要解决其稳定性问题，以确保长期稳定的输电性能。
4.3 集成和封装高温超导体的集成和封装技术仍然面临挑战，需要进一步改进，以满足实际应用的要求。
5. 高温超导体在电力输送中的应用前景高温超导体在电力输送中有广阔的应用前景。
随着制备技术的不断发展和成本的降低，高温超导体有望替代传统的输电线路，提高电网的安全性和稳定性。
5.1 高温超导电缆高温超导电缆具有低损耗、高容量和小体积等优点，可以大幅度提高电网的输电能力。
5.2 高温超导电流限制器高温超导电流限制器可以在电力系统中应用，用于保护电力设备免受过电流损害。
5.3 高温超导磁能储存系统高温超导磁能储存系统具有高能量密度和快速响应的特点，可应用于电力调峰和应急供电等场景。
5.4 高温超导变压器高温超导变压器可以减小变压器的体积和重量，提高输电效率和可靠性。
高温超导技术的应用前景随着科学技术的不断进步，高温超导技术作为一种重要的新技术，受到了广泛的关注。
高温超导技术可以在相对较高的温度下实现电阻的彻底消失，为电力传输、能源储存、医学诊断等领域带来了巨大的潜力。
本文将探讨高温超导技术在这些领域中的应用前景。
一、电力传输领域目前，电力传输中存在着电阻导致能量损耗的问题。
而高温超导技术可以有效地解决这个问题。
高温超导材料在低温条件下表现出卓越的超导性能，能够将电能以极低的损耗传输。
因此，高温超导技术在电力传输中的应用前景十分广阔。
与此同时，高温超导技术还可以实现电网的高效稳定运行。
利用高温超导材料制造的超导电缆可以大大提高电力输送的能力，同时减少电阻造成的电能损耗。
这将大大提高电网的稳定性和可靠性，降低了电力系统的运行成本。
二、能源储存领域高温超导技术在能源储存领域也有着巨大的应用前景。
传统的能源储存方式，如化石燃料储存和电池储存，存在着能量密度低、寿命短的问题。
而高温超导材料的低电阻和高能量密度特性，使得它成为一种理想的能量储存材料。
利用高温超导技术，可以制造出高能量密度的超导储能装置。
这些装置能够高效地存储和释放能量，为可再生能源的利用提供了有力的支持。
比如，利用高温超导材料制造的超导储能设备可以将太阳能或风能等可再生能源高效地储存起来，以供不可抗拒的需求时使用，从而实现能源的平稳供应。
三、医学诊断领域高温超导技术在医学诊断领域也有着广泛的应用前景。
例如，利用高温超导材料制造的磁共振成像设备可以提供更精确和高清晰度的影像，从而帮助医生更准确地诊断疾病。
相比传统的磁共振成像设备，高温超导磁体能够提供更高的磁场强度和稳定性，从而获得更高质量的影像。
此外，高温超导技术还可以应用于磁脑刺激疗法等医学治疗手段中。
磁脑刺激疗法通过应用高强度的磁场刺激大脑，对一些神经系统疾病如抑郁症、帕金森病等进行治疗。
而高温超导磁体能够提供更强大和稳定的磁场，从而提高疗效和安全性。
２００７年１月 第８卷第１期 电力 设备
Ｅｌｅｃｔｄｅａｌ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｊａｎ．２００７
ＶＯ１．８ ＮＯ．１
高温超导输电电缆的现状与发展 林良真，肖立业 （中国科学院电Ｘ－研究所，北京市１０００８０）
摘要：超导输电电缆具有截流能力大、损耗低和体积小的优点，是解决大容量、低损耗输电的一个重要途径。文章概括 介绍了高温超导电缆的结构、电缆的损耗、低温冷却系统。以及中国科学院电工研究所等单住研制的７５ ｍ长高温超导电 缆。文中还简要提出了高温超导电缆的应用领域和前景。 关键词：高温超导输电电缆；高温超导体；高温超导电力应用 中图分类号：ＴＭ２４９．３；ＴＭ２６
０引言 超导电缆是采用无阻和具有高电流密度的超导 材料作为其载流导体，当超导体处在超导态时，其直 流电阻可视为零，因此电缆本体的焦耳热损耗几乎为 零。在交流运行状态下，超导电缆虽然会产生交流损 耗，但只要电缆长度超过一定值后，电缆的交流损耗 和低温冷却所需的电能消耗仍将比常规电缆低约 ５０％左右。计算表明，同等尺寸的超导电缆的输送容 量将比常规铜电缆高３—５倍…。 因此，超导电缆具有截流能力大、损耗低和体积 小的优点，是解决大容量、低损耗输电的重要途径之 随着大城市用电量的日益增加。需要将大量电能 输往城市负荷中心，而采用高压架空线将电能输往密 集的城市负荷中心，由于诸多因素的影响，会遇到很 大困难。在这种情况下，采用超导输电电缆就具有明 显的优势。超导电缆在结构上还可以使其磁场集中 在电缆内部，防止对环境的电磁污染 ｊ。 超导电缆按采用超导材料的不同，分为低温超导 电缆和高温超导电缆。低温超导电缆的载流导体是采 用低温超导线材，通常是ＮｂＴｉ／Ｃｕ或Ｎｂ Ｓｎ／Ｃｕ复合超 导线。由于ＮｂＴｉ超导线的临界温度是９．５ Ｋ，Ｎｂ Ｓｎ 的临界温度是１８．１ Ｋ，因此低温超导电缆都必需在液 氦温区下运行。高温超导电缆的载流导体目前主要是 采用ＢＳＳＣＯ氧化物超导材料，其临界温度约为１ １０ Ｋ， 因而可以在液氮温区下运行，这样，其低温冷却系统 要比在液氦温区下运行的低温超导电缆简单。 本文简略介绍了高温超导电缆的结构原理、电缆 的损耗、低温冷却系统以及近年来高温超导电缆的发 展现状、我国高温超导电缆示范应用实例和高温超导 电缆的应用前景。 １ 超导电缆的主要结构 超导电缆主要由电缆本体、终端以及低温制冷装 置组成。超导电缆本体包括电缆芯、电绝缘和低温恒 温管，其电缆芯是由超导线／带绕成，它装在维持电缆 芯所需低温的低温恒温管中，低温恒温管两端与终端 相连。电缆芯的超导线／带在终端通过电流弓ｌ线与外 部电源或负荷相连接。超导电缆的低温恒温管一般 采用具有高真空和超级绝热的双不锈钢波纹管结构， 这种结构保证了超导电缆的柔性和保持夹层高真 空度 。 超导电缆绝缘有常温绝缘和低温绝缘２种绝缘 方式。常温绝缘超导电缆的电绝缘层是处在电缆低 温恒温管外的常温区，它可以采用常规电缆的电绝缘 材料和技术，图１是单相常温绝缘超导电缆的示意 图。低温绝缘超导电缆的电绝缘层是直接缠包在导 体上，并与导体一起处在低温区，这样电缆尺寸将更 紧凑。为了防止电缆载流时产生磁场对周围环境的 影响，通常在绝缘层外还加有屏蔽层。图２为低温绝 缘高温超导电缆示意图。
１一外护套；２一电绝缘；３一热绝缘＿４一高温超导带材； ５一波纹管骨架；６一ＩＪＮ２；７一低温恒温管内管；８一低温恒温管外管 图１ 常温绝缘高温超导电缆示意图
和常规电缆一样，超导电缆也可分为单相超导电 缆和三相超导电缆。三相超导电缆也可由３根独立 的单相超导电缆组成，但需要３个单独的低温恒温 管。它可以采用低温绝缘，也可以采用常温绝缘。而 三相同心超导电缆是将具有各自导体层和电绝缘的 ３根单相电缆组装在同一低温恒温管中，其电绝缘一 般采用低温绝缘方式，以使电缆结构紧凑、尺寸小。
维普资讯 http://www.cqvip.com ２ 电力设备 第８卷第１期 ７ ８
１一外护层Ｉ２＿低温恒温器； 一液氮；４一铜屏蔽；５一超导屏蔽；６一电绝缘； ７一超导带材；８一电缆骨架；９一超级绝热材料；１Ｏ一恒温器外壁 图２低温绝缘高温超导电缆示意图
终端是超导电缆与外部电气部件连接的端口，同 时也是电缆低温部分与外部室温的过渡段。在超导 电缆终端，导体层将通过电流引线与高电压母线连 接，由于超导电缆的导体层必须在低温下运行，因此 终端又是冷却液体的出人口，因此超导电缆终端不仅 要有相应的电绝缘，同时也要求具有很好的热绝缘， 以保证超导电缆整体热损耗最小。 终端中连接超导体和外部电源或负荷的电流引线 不仅传导输送电流，而且其两端分别处在室温和低温 环境中。为了减少通过电流引线对低温环境的漏热， 在设计电流引线时，应使通过电流引线从室温传人低 温的热量与通电时电流引线产生的焦耳热之和最小。 同时，还应尽可能减小电流引线与导体层的超导带材 连接处的焊接电阻，以降低通电时产生的焦耳热损耗。 ２超导电缆的导体层和电缆的损耗 目前高温超导电缆主要采用银包套Ｂｉ２２２３带材 作为载流导体，实用的Ｂｉ－２２２３带材的尺寸一般为 （０，２～０．３）×（４—５）ｍｍ ，其临界电流可达９Ｏ～１４０ Ａ（７７ Ｋ、ＯＴ），单根长度可达数百ｍ到１ ０００ ｍ。由于 超导输电电缆传输电流都比较大，一般都达千安量级， 因此采用Ｂｉ一２２２３带材作为高温超导输电电缆的通电 导体时就必需采用多根Ｂｉ－２２２３带材并联运行 。 为了避免超导带材的性能在低温下因冷收缩引起的 拉应变和因弯曲引起的弯曲应变而退化，通常在骨架上 以一定的螺旋角度将带材绕成螺旋形结构。在设计 上，螺旋角度的选择还要兼顾超导带材间电流均匀分 布的要求。在电缆导电层设计上，要尽量降低电缆的 轴向磁场，以防止由此导致超导带材临界电流的降低。 对于电力应用的交流超导输电电缆，虽然导电层 超导带在正常运行时电阻可视为零，没有焦耳热损 耗，但超导电缆在运行时仍然会产生损耗。如在传输 交流电流时将产生交流损耗，电缆终端的电流引线有 热传导与焦耳热损耗，超导带材与电流引线焊接点电 阻也会产生热损耗，此外，电缆的热绝缘不可避免会 有热泄漏，电绝缘在通电运行过程也将产生介质损耗 以及低温冷却装置的功率损耗等。对大容量的超导 电缆，总的热损耗大约仅为同容量常规电缆总损耗的 半 ，尽管如此，在设计超导电缆时还是要采取相 应措施，尽可能降低热损耗。例如：改善超导带材与 电流引线焊接工艺和焊接材料以减少焊接点的电阻、 调节电缆各导电层的电感使导电层电流分布均匀以 便有效地降低交流损耗，以及改进电缆低温恒温管的 热绝缘和真空度等。 ３高温超导电缆冷却系统 低温技术是为超导技术应用提供最基本的运行 条件，是超导电工装置的一个重要且不可分割的部 分。目前高温超导电缆所采用的Ｂｉ２２２３超导带材的 临界温度为１１０ Ｋ，而目前正在发展的第２代涂层 ＹＢＣＯ带材的临界温度约为９Ｏ Ｋ，因此都可以采用液 氮作为高温超导电缆的冷却剂。氮的液化技术成熟、 价格低廉，同时由于氮是空气的主要成分，氮气的泄 漏不会带来环境问题 。 目前高温超导电缆大都采用过冷液氮循环迫流 冷却方式，其基本原理是利用过冷液氮的显热，将高 温超导电缆产生的热量带到冷却装置，通过液氮冷却 装置冷却后，再将过冷液氮送到高温超导电缆中去， 形成液氮在闭合回路的循环过程。冷却装置可以采 用各种不同制冷方式，如常压液氮沸腾制冷方式、减 压降温制冷方式、低温制冷机（如小型Ｇ—Ｍ制冷机、 斯特林制冷机、逆布雷顿循环制冷机等）制冷方式等。 低温制冷机制冷方式不受环境和地域限制，运行 简便，已被一些高温超导电缆所采用。但目前制冷机 主要使用氮闭式循环气体制冷，制冷效率较低，同时 制冷机存在有压缩机、膨胀机等运动部件，因而可靠 性和使用寿命有一定限制，且价格比较昂贵。液氮蒸 发制冷和减压降温制冷方式由于直接使用液氮，它容 易获得，价格也比较低廉。同时，液氮蒸发制冷和减 压降温制冷方式由于制冷系统基本上没有运动部件， 可靠性大大提高。但这种制冷方式在运行过程中需 要定时补充液氮消耗。图３为采用斯特林制冷机作 低温冷源的高温超导电缆的过冷液氮循环迫流的冷却 系统流程图。
图３高温超导电缆的冷却系统流程图
维普资讯 http://www.cqvip.com 专家论坛 林良真等：高温超导输电电缆的现状与发展 ３ ４高温超导电缆技术发展现状与应用实例 自２０世纪９０年代以来，美国、日本、丹麦、中国 和韩国等都相继开展高温超导电缆的研究。美国 Ｓｏｕｔｈｗｉｒｅ研制成ｌ２．５ ｋＶ／１．２５ ｋＡ的长３０ ｍ三相高 温超导电缆并安装在其总部进行供电运行。丹麦 ＮＫＴ公司利用该公司研制的Ｂｉ２２２３带材于２００１年春 研制出长３０ ｍ、３６ ｋＶ／２ ｋＡ的三相高温超导交流电缆 并进行并网运行实验。美国Ｕｈｅｒａ、Ｓｕｐｅｒ Ｐｏｗｅｒ分别 负责研制长２００ ｍ、１３．５ ｋＶ／３ ｋＡ和长３５０ ｍ、 ３４．５ ｋＶ／０．８ ｋＡ高温超导输电电缆，并于２００６年并 网运行；美国ＡＭＳＣ负责研制的长６６０ ｍ、１３８ ｋＶ／２．４ ｋＡ 的高温超导输电电缆，也预计在２００７年春天通电运 行。１９９５年日本研制出长７ ｍ、６６ ｋＶ／２ ｋＡ的三相交 流电缆；随后，住友电气公司、古河电气公司以及日本 电力公司等合作，于１９９７年分别研制出长５０ ｍ、 １ ２００ Ａ和２２００ Ａ的交流超导输电电缆；２００１年东京 电力公司和住友电工合作研制出长１００ ｍ、６６ ｋＶ／１ ｋＡ 的三相高温超导交流电缆，并进行了通电、负荷变动 和耐压等试验。２００４年Ｆｕｒｕｋａｗａ和电力工业中心研 究所等研制出长５００ ｍ、７７ ｋＶ／１ ｋＡ单相高温超导电 缆并进行现场试验。韩国也于２００１年制定了高温超 导技术十年发展规划，开展高温超导输电电缆等 研究［６－１０］。
我国自“九五”以来即开展高温超导电缆的研究。 １９９８年中国科学院电工研究所与西北有色金属研究 院和北京有色金属研究总院合作，成功研制了长１ ｍ、 １ ０００ Ａ的高温超导直流输电电缆模型，２０００年叉完 成长６ ｍ、２ ０００ Ａ高温超导直流输电电缆的研制和实 验。“十五”期间，在国家“８６３”计划的支持下，中国 科学院电工研究所于２００３年研制出长１０ ｍ、 １Ｏ．５ ｋＶ／１．５ ｋＡ＝相交流高温超导输电电缆。在此 基础上，２００４年中国科学院电工研究所与甘肃长通电 缆公司等合作研制成功长７５ ｍ、１０．５ ｋＶ／１．５ ｋＡ三相 交流高温超导电缆，并安装在甘肃长通电缆公司为车 间供电运行 。２００１年云南电力公司与北京英纳超 导公司合资成立云电英纳超导电缆公司，从事高温超 导电缆的研究开发，２００４年完成长３０ ｍ、３５ ｋＶ／２ ｋＡ 高温超导交流电缆的开发，安装在云南普吉变电站试 验运行。 中国科学院电ｌＴ研究所等研制的７５ ｍ超导电缆 采用常温电绝缘的三相独立结构，其电缆芯为二层螺 旋形结构，由Ｂｉ一２２２３带材按预定的螺旋角绕在不锈 钢波纹管骨架上。导电层间缠有聚酰亚胺绝缘带，以 降低电缆因电磁耦合引起的交流损耗。电缆芯装在 维持液氮温度的低温恒温管中，低温恒温管采用具有 高真空和超级绝热的双不锈钢波纹管结构，以保证了 超导电缆的可柔性和高真空度。低温恒温管外侧为
