高溫超導電纜的用途

　　高溫超導電纜（HTSC）

　　20世紀60年代研制成功了超導體，人們就已普遍認識到，這將引起整個電力工業與電工制造業的重大革命性變化，因為，在任何電工裝備中，將銅、鋁導線換成電阻為零的超導線都可能帶來重大的效益與優越性，從而激發起發展超導電力技術的積極性。超導材料的發展是電力應用的基礎，由于40年來，超導線經歷了低溫超導、工頻超導與高溫超導三個階段的發展。

　　20世紀80年代后期，發現了高臨界溫度超導體，使裝備的運行溫度可由液氦溫度（4.2K）提高到液氮溫度（77K），全世界集中了很大力量來將高臨界溫度超導體做成實用的超導線并提高其性能，取得了可喜的進展，鉍系導線在77K自場下的臨界電流密度以提高到70km/cm2，已能生產長達數公里的長線，從而，由20世紀90年代中期開始，高臨界溫度超導電力應用得到了越來越大的重視，由于臨界磁場不高，研究發展工作集中在超導輸電、超導故障限流器與超導變壓器。在超導電機與超導磁體方面也有一些工作。已取得一些可喜的成績，諸如：美國采用Bi-223/Ag帶狀導線已研制成功長30m、115KV、2KA的三相交流超導電纜，正在研制350m長的示范運行電纜。日本研制成功了長50m、66K、2KA電纜；歐洲ABB公司于1997年4月在日內瓦電力公司一家電廠內安裝了一臺用Bi-223/Ag導線制成的18.7KV/420V、630KVA的三相變壓器投入了試驗運行，美國IGC和Waukesha公司研制成功了13.8KV/6.9KV、1MVA的單相變壓器，日本九州大學也研制成功了6.6KV/3.3KV、500KVA及800KVA的變壓器；在故障限流器方面進行了多方案的積極研制，做成了多臺樣機，進行了試驗。

　　超導電纜的主要優勢在于高電流密度與傳輸能力，可能在大城市大容量供電中首先得到應用。其應用一方面決定于技術與經濟的成熟性，另一方面決定于合適對象的選擇。高溫超導電纜是采用無阻的、能傳輸高電流密度的超導材料作為導電體并能傳輸大電流的一種電力設施，具有體積小、重量輕、損耗低和傳輸容量大的優點，可以實現低損耗、高效率、大容量輸電。高溫超導電纜將首先應用于短距離傳輸電力的場合（如發電機到變壓器、變電中心到變電站、地下變電站到城市電網端口）及電鍍廠、發電廠和變電站等短距離傳輸大電流的場合，以及大型或超大型城市電力傳輸的場合。高溫超導電纜的傳輸損耗僅為傳輸功率的0.5%，比常規電纜5%～8%的損耗要低得多。在重量、尺寸相同的情況下，與常規電力電纜相比，高溫超導電纜的容量可提高3～5倍、損耗下降60%，可以明顯地節約占地面積和空間。

　　節省寶貴的土地資源。用高溫超導電纜改裝現有地下電纜系統，不但能將傳輸容量提高3倍以上，而且能將總費用降低20%。利用高溫超導電纜還可以改變傳統輸電方式，采用低電壓大電流傳輸電能。因此，高溫超導電纜可以大大降低電力系統的損耗，提高電力系統的總效率，具有可觀的經濟效益。

　　高溫超導電纜除可以傳輸特大功率的電能之外，其臨界長度可達（1英里≈1.609公里），載流量與土壤等敷設條件無關，并具有耐受短路電流大、系統允許過載周期長等優點。由于液氮冷卻就可以使高溫超導材料進入超導態，其價格已經接近能與普通電纜競爭的程度，因而促使高溫超導電纜加快了實用性話進程。根據國外預測，高溫超導電力電纜可望于2005年獲得商業應用，估計到2020年可形成產業。目前，美國、意大利、日本、韓國、法國、丹麥等工業發達國家的大公司都在積極研究開發。

　　電線電纜行業統計資料表明，我國10千伏及以上交聯聚乙烯絕緣電力電纜的年需求量約為10萬公里，假如其總量的5%被高溫超導電纜所取代，則高溫超導電纜在我國每年的需求總量將會達到5000公里。

　　據預測，到2020年超導應用的全球市場將達到2440億美元，高溫超導電纜約占5%的份額。全世界現有總長約13萬公里的地下電纜將可能被高溫超導電力電纜陸續取代。因此，高溫超導電纜的市場前景非常廣闊。