什么是超導(dǎo)電纜？

超導(dǎo)電纜是利用沒有電阻的導(dǎo)體傳輸電力的電纜。

目前該技術(shù)已經(jīng)實用化，但在商業(yè)化和廣泛采用之前還有一些挑戰(zhàn)需要克服，例如建立冷卻系統(tǒng)技術(shù)和電纜連接技術(shù)。

超導(dǎo)電纜理論上沒有電阻，因此不會發(fā)生傳輸損耗。這使得建設(shè)長距離輸電系統(tǒng)成為可能。但實際上，當(dāng)交流電以大電流傳輸時，也會產(chǎn)生電纜損耗，盡管其損耗程度不如電流電纜那么多。

超導(dǎo)電纜的應(yīng)用

超導(dǎo)電纜是利用超導(dǎo)技術(shù)制成的，用于傳輸電力。

理論上，即使通過超導(dǎo)電纜傳輸大量電力，電纜也沒有電阻，因此不會產(chǎn)生熱量，也不會發(fā)生電壓下降。這使得無論傳輸距離多遠都可以傳輸大量電力。但實際上存在少量的損失，稱為交流損失。

使用超導(dǎo)電纜傳輸交流電時，雖然會有少量損失，但與傳統(tǒng)的銅電纜相比，可以減少約 95% 的傳輸損失。

超導(dǎo)電纜原理

理論上，超導(dǎo)電纜的電阻為零，允許電力傳輸電纜的截面積非常小。這使得所有龐大的輸電基礎(chǔ)設(shè)施，包括巨大的輸電設(shè)施、輸電塔和輸電電纜，都可以小型化，從而帶來巨大的好處。

由于長距離傳輸過程中沒有電壓下降，因此可以以低壓而不是如今所需的高電壓傳輸大量電力。目前，電力輸送采用交流電，但使用超導(dǎo)電纜可以輸送直流電。

采用超導(dǎo)電纜的直流輸電尚處于試驗階段，但不僅在日本，而且在世界各地，技術(shù)開發(fā)都在不斷進步。

超導(dǎo)電纜的類型

釔基超導(dǎo)電纜由一種在暴露于液氮時會變成超導(dǎo)的材料制成。由于其臨界電流高、磁場特性好，有望用作電力電纜、變壓器等超導(dǎo)電氣設(shè)備的導(dǎo)線。作為一種高效的電力傳輸技術(shù)，與傳統(tǒng)電纜相比，可以將傳輸損耗減少至約四分之一。除了高容量超導(dǎo)電纜外，我們還提供緊湊、輕便的電纜。

如何選擇超導(dǎo)電纜

超導(dǎo)電纜可以以很小的損耗傳輸大量的電力，但超導(dǎo)電纜也存在一些必須解決的問題。

當(dāng)使用超導(dǎo)電纜傳輸交流電時，會發(fā)生電纜損耗。該電纜損耗也會根據(jù)傳輸?shù)碾娏慷兓虼嗽趥鬏敶罅侩娏r必須采取措施。另外，目前超導(dǎo)的臨界溫度已上升到-196℃，但確立利用液氮等的冷卻系統(tǒng)的技術(shù)十分重要。

太陽能等自然能源發(fā)出的電能大部分都是直流電，而將發(fā)出的電能轉(zhuǎn)換成交流電輸送出去，送到普通家庭后再轉(zhuǎn)換回直流電使用。采用超導(dǎo)電纜進行直流輸電，可使輸電損耗降低至交流輸電的一半左右。

超導(dǎo)電纜的結(jié)構(gòu)

采用高溫超導(dǎo)導(dǎo)線的超導(dǎo)電纜，在電纜中心的線圈架上，纏繞多層超導(dǎo)導(dǎo)線，形成螺旋狀，形成超導(dǎo)導(dǎo)體層。前者是一根銅線，提供電纜的機械強度，并充當(dāng)旁路，在電網(wǎng)故障時承載產(chǎn)生的電流。

通過在超導(dǎo)導(dǎo)體層外部包裹電絕緣材料來形成電絕緣層。超導(dǎo)導(dǎo)線呈螺旋狀纏繞在其上方的超導(dǎo)屏蔽層上。

超導(dǎo)屏蔽層中流過反向感應(yīng)電流，從而可以屏蔽流過超導(dǎo)導(dǎo)體層的電流引起的磁場，而不會讓磁場泄漏到外面。外面有一層由銅線制成的保護層，構(gòu)成一相的電纜芯，裝在絕緣管內(nèi)。保溫管采用波紋不銹鋼管制成的雙管結(jié)構(gòu)，保持真空狀態(tài)，阻止外界熱量進入。