《高温超导电缆在城市地下输电系统应用的可行性研究.》.pdfVIP

第 25 卷 增刊 低 　　温 　　物 　　理 　　学 　　报 Vol . 25 2003 年 10 月 CHINESE JOURNAL OF LOW TEMPERATURE PHYSICS Oct . , 2003 高温超导电缆在城市地下输电 系统应用的可行性研究 应启良　　黄崇祺 　　魏 　东 上海电缆研究所 , 上海 　200093 　　本文通过对交流高温超导电缆系列设计计算对额定电压 35kV 、110kV 、220kV 的高温超 ( ) ( ) 导电缆 ,按不同传输电流 或传输容量 , 以高温超导电缆的传输效率 损耗与传输容量比 、 高温超导电缆外径限值和超导导体绕制结构限制条件 ,确定高温超导电缆适用性界定条件 , 提出城市地下输电、配电系统用高温超导电缆可行方案. 关键词 : 高温超导 , 城网改造 , 电力电缆传输效率 1 引　　言 自1987 年发现临界温度 92 K 的 YBaCuO 和 1988 年发现临界温度 110K 左右的 BiSr ( ) CaCuO 高温超导材料以来 , 由于高温超导体能在液氮温度 77K 下处于超导状态 ,高温超导 电缆所需的低温冷却系统在液氮温度下运行 ,高温超导电缆工程应用可行性日趋明朗. 日本 经济贸易工业省和新能源与工业技术发展组织已制订包括高温超导电缆研究与应用的超级 ( ) ACE 超导交流输电设备研究开发计划 . 其第 1 期计划从 2001 年至 2004 ,包括 1kA ,66kV , ( ) 100m 低温绝缘 CD 高温超导电缆为期 1 年的试验场试验已于 2002 年完成. 将于 2004 年进 行 3kA ,66kV～77kV ,500m CD 高温超导电缆运行试验 ;第 2 期计划从 2005 至 2009 年 ,将完 成三相 5kV～10kA ,66kV～77kV ,500m 高温超导电缆线路试运行[ 1] ;美国 Southwire 公司、橡 树岭国家试验室 、美国能源部和 IGC 公司联合开发的 1. 25kA , 12 . 6kV , 30m 三根单相 CD 高 温超导电缆已于 2000 年在电网试运行 ;丹麦北欧电缆公司、北欧超导公司、和 Eltra 等电力 ( ) 公司联合开发的2kA , 36kV , 30m 三根室温绝缘 WD 高温超导电缆于2001 年并入电网试运 行 ;法国电力公司、意大利 Pirelli 公司和美国超导公司联合开发2 . 6kA , 225kV 高温超导电缆 亦计划进行长期运行试验[ 1 ,2 ] . 各国正在进行的高温超导电缆研究开发项 目均采用第 1 代高温超导材料铋系高温超导 体 Bi2223 作为高温超导电缆导体材料. 正在研究开发称为第 2 代高温超导体的 YbaCuO 涂 层高温超导材料. 目前美国 IGC 公司下属 Super Power 公司研制的目标为商品化生产的第 2 代高温超导带材 ,性能达 315A ×m. 其工作电流超过 100A ,长度不小于 1m 的第 2 代超导带 已能进行常规生产[3 ] . 第 2 代高温超导材料是液氮温度下运行的更理想材料 ,长度小于 1m 6 2 ( ) 4 2 ( ) 的带材 ,临界电流密度可达 2 ×10 A/ cm 77K . 与临界电流密度达到 7 ×10 A/ cm 77K 的 第 1 代高温超导材料 Bi2223 长带相比,临界电流密度提高 1 个数量级以上. 如果第 2 代高 © 1994-2009 China Academic Journal