超导电力电缆的发展.pdf
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1、2 0 0 0年第 4期 N o4 200 0 电 线 电 缆 El e c t r i c W r e Ca b l e 2 0 0 0年 8月 A ug, 2 000 1 超导电力电缆的发展 。 邱 毓 昌 , 罗 俊 华 ,夏 明 通 T 川 1 ( 1 西 安 交通 大 学 , 陕 西 西 安 7 1 0 0 4 9 ; 2 甘肃 长 通电 缆 ( 集 团) 公 司 甘 肃白银7 3 0 9 0 0 ; : 精案 繁i 溺 斯 发 菘 激 2 美 毽 词 :电 力 电 缆 超 导 体 ;低 温 绝 缘 发 展 | 音 1 l也 J U , 。 。 翩 妤 坞 蛇 钮 盼 眨 De ve
2、 l opm e nt of s up er c onduc t i v e powe r c a bl e 。 I 、 Q1 U Yu c h a n g e t a l ( Xt a n J L a o t on g Un i v e r s k yEl e c t r i c I n s u l a t i on Re s e a r c h C en t e r - X an 71 00 77,Sha anx Pr ovi n ce Abs t r a ct The a dvant a ge s ol t he sup er c o nduc t i v e powe r c abl
3、e an d c ha r ac t e r i s t i c s of di f f er ent c a b l e d e s i g n a s we l l 8 S t h e RD a br o a d a r e p r e s e n t e d Key wor ds:powe r c abl e;s up e r c on du ct i vi t y;c r yo geni c i n su l a t i on;de v el opment 超 导 现 象是 1 9 l 1 年 发 现 的 , 由 于 当 时 超 导 材 料 的 临 界 温 度 丁 很 低 ( 丁 4
4、K ) 一 所 以 很 难 用 来 研 制 超 导 电 缆 。 2 0世 纪 6 O年代 出 现 的 铌 一 钛 等 超 导 材 料 具 有 稍 高 的 临 界 温 度 ( 丁 一 6 8 K) , 促 进 了超 导 电 力 电 缆 的开 发 研 究 , 但 这 些 材 料 仍 属 于 低 临 界 温 度 超 导 体 ( 简 称 为 低 温超 导 体 , I TS) 。 1 9 8 6年 发 现 的 高 临 界 温 度 ( 丁 一 7 7 K) 超 导 体 ( 简 称 为 高 温 超导 体 HTS) , 使超 导 电缆 的研究 开发 步 伐 加 快 。 目前 美 国 、 日本 等 国都 已 制
5、 成 几米 长 的 超 导 电 缆 样 品 , 美 国 皮 莱 里 ( Pi r e l l i ) 北 美 电 缆 公 司 计 划 于 2 0 0 0年 在 底 特 律 爱 迪 生 公 司 的 电 阿 中敷 设 一 条 1 3 0 m 长 的 2 4 k V 1 o o MVA 超 导 电 缆 进 行 试 运 行 0 。 预 期 超 导 电 缆将 在 2 0 1 0年 前 商 品化 。 ” 。 l 超 导 电缆 的优 点 理 论 上 铋 系 HTS 的 临 界 电 流 密 度 可 达 1 0 A c m。 ,目前 的 制 造 水 平 是 2 1 0 A c m。 , 今 后 一 1 0 A
6、c m 是 不 成 问 题 的 。 因此 超 导 电 缆 最 主要 的 优 点 是 : 载 流 量 大 、 尺 寸 小 。 超 导 材 料 在 进 超 导 状 态 时 , 其 直 流 电 阻 几 乎 为 零 ; 但 对 交 流 电 缆 来 说 , 超 导 体 中 仍 会 有 磁 滞 涡 流 损 耗 , 所 以 电 导 损 耗 不 可 忽 略 。 但 其 值 比 常 规 电 缆 要 小 得 多 , 即 使 计 及 低 温 冷 却 所 需 的 电 力 , 其 电 力 损 耗 仍 比常 规 电 缆 要 小 。表 1给 出文 献 4 对 输 电容量 为 9 0 0 0 MVA 的 超 导 电 缆 与
7、常 规 电 缆 的 比 较 , 从 表 中 可 清楚 地 看 到 超 导 电 缆 的 优 点 。 裹 1输 电窖 9 0 0 0MVA 的超 导 电缆 与 常规 电缆 比较 1 999 1 2 30 瞎 新于 人 妻 薹 (19 3 4 作 者 简 介 :邱毓 昌 一) , 男 , 浙 江宁 渡 人 , 教 H 例 镯 、 p I1 0 “ 册 , J 姒 授, 博士生导师 设 管道 或 涵 洞 的 尺 寸 。 如 日本 东 京 电 力 公 司 维普资讯 准标网 w w w .z h u n b i a o .c o m 免费下载 2 0 0 0年 弟 4期 N O 4 200 0 电 线电
8、缆 El e c t r i c w i r e Ca b l e 2 00 0年 8月 Aug , 2 0 0 0 分别 与住 友 电气 工业公 司和古河 电缆公 司台 作 开 发 输 电 容 量 为 1 0 0 0 MVA 的超 导 电 缆 , 就 是 为 了 满 足 东 京 地 区 负 荷 增 长 的 需 要 。 超 导 电缆 的 另 一 个 应 用 场 台 是 对 原 有 地 下 电 缆 网 络 的增 容 。 以 往 一 般 都 是 提 高 电 缆 网 络 的 电 压 来 增 容 , 使 增 容 后 电缆 仍 可 在 原 有 的 地 下管 道 中敷 设 ; 若 采 用超 导 电 缆 ,
9、 则 不 必 改 变 电 缆 阿络 的 电 压 就 可 达 到 增 容 的 目 的 , 使 电 网 改 造 费 用 降 低 为 室 温 绝 缘 方 案 适 用 于 美 国 电 缆 阿 的 增 容 , 而低 温绝 缘方 案则适 用于世 界各地新 安装 的 超 导 电缆 。 衰 2常温 介质 与低 温 介质 HT S电缆 的 比较 注 ; 表 中 三 种 电 缆 均 为 1 1 5 k V , 安 装 在 外 径 为 2 0 3 c m 的 昔道 中 2超 导 电缆 的绝 缘 介 质 3 HT S与 LT S电缆 的 比较 已开 发 的超 导 电 缆 样 品 可 分 为 两 类 , 即 L TS电
10、 缆 0 和 HTS电 缆 t 。 一 , 但 从 电 缆 绝 缘 介 质 所 处 的 温 度 看 , 则 有 三 种 情 况 即 LTs电 缆 中 绝 缘 处 于 液 氦 温 度 ( 6 8 K) ; HT S 电 缆 中 绝 缘 处 于 液 氮 温 度 ( 7 7 K) ; 和 HT S 电缆 中采 用 常 规 的 室 温 绝 缘 介 质 。 文 献 1 的研 究表 明 , 各种 聚合物 在低 温下 的绝缘 强 度 均 远 高 于其 室 温 下 的 绝 缘 强 度 , 且 介 质 的 损 耗 t g b 在 低 温 下 也 变 得 很 小 , 例 如 挤 塑 绝 缘 的 t g b 在 7
11、 7 K 时 为 51 0 一 , 在 6 8 K 时 为 21 0 一 所 以 绝 缘 材 料 的 电 性 能 在 低 温 下 是 很 理 想 的 , 主 要 的 问 题 在 于 材 料 的 热 收 缩 性 能 , 应 保 证 绝 缘 介 质 在低 温 下 不 开 裂 。 文献 5 比较了用于研制 L T S电缆的三种绝 缘 介 质 , 其 中 低 密 度 聚 乙 烯 在 温 度 下 降 至 1 7 0 K 时 发 生 开裂 , 交 联 聚 乙烯 在 4 0 K 时 发 生 开 裂 , 只 有 乙 丙 橡 胶 ( E P R) 可 用 于 6 8 K 的 低 温 , 所 以该 文报 道 的
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