普吉变电站高温超导电缆简介.pdf

普吉变电站高温超导电缆简介 任留跃 (云南省昆明供电局云南昆明650011) 0概述 由云电集团、北京英纳超导有限公司联合研制开发的中国第一条30米长35kV／2kA超导电缆在云电 集团昆明供电局普吉变电站投运。超导电缆作为超导技术和新型电气设备在电网中的运用，将对电力系统 产生深远的影响。发展高温超导技术是在二十一世纪国际高技术竞争中保持尖端优势的关键所在。云电集 团和北京英纳超导有限公司携手合作，共同组建了北京云电英纳超导电缆公司．并投人巨资，研制中国 后由我国自行研制开发的世界上第三组将要挂网运行的高温超导电缆，其部分性能参数优于前述国家的产 品。它的问世将使我国的高温超导产品在电力应用方面处于世界领先水平。这是我国第一次完成整个高温 超导电缆系统的研制，标志着我国已经掌握了高温超导电缆系统的设计和制造技术。也标志着云南电力集 团有限公司在高温超导产品的研发与应用方面处于世界领先水平。 1超导电缆 超导材料的零电阻特性使其成为电流传输的理想导体。使用超导材料作为导体的电力传输电缆被称为 超导电缆。使用高温超导材料作为导体制造的超导电缆，可以在液氮的冷却下无电阻地传送电能。由于 液氮的成本低廉．使超导技术在电力电缆方面的工业应用成为可能。 高温超导电缆项目的研发，涉及 到超导材料、低温制冷、电力电缆等诸多技术学科领域，是一个系统工程。由于我国在高温超导材料方面的 巨大进步以及电力电缆及低温制冷技术等方面的成熟发展，为高温超导电缆的开发奠定了深厚基础。 高温超导电缆具有许多的优点，可以从根本上解决常规输电电缆和架空线所无法解决的损耗大、容量 小、建设费用高、占地面积大及对环境的潜在污染等问题，充分有效的利用能源，加强电力系统的可靠性， 减少电力用户的支出费用。 2系统结构 安装于普吉变电站现场的高温超导电缆本体，三相在变电站场地上平行布置，以转角90。敷设，B 相转弯半径5米。终端是连接超导电缆、高压母线、液氮制冷系统三者的接口，每根电缆两端各有一套。 制冷及其监控系统安装于电缆附近的热T房内，通过真空液氮输送管连接到终端上，对电缆和终端进行冷 却。超导电缆监控与保护系统安装于主控室内。远程监控汁算机放置于主控台上。高温超导电缆系统由 超导电缆本体、终端、制冷及其监控系统、超导电缆监控与保护系统共四部分组成。 2．1电缆本体 单通道热绝缘高温超导电缆的结构如图1所示。 高温超导电缆的基本结构从内到外依次为： (1)内支撑管——为罩有密致金属网的金属波纹管，作为超导带材排绕的基准支撑物，同时用于液氮冷 却流通管道。 (2)电缆导体——由超导陶瓷粉经过特殊制造为很细铋系高温超导带，再由95根高温超导带分4层绕在 49 内支撑管上：层间缠绕聚四氟乙烯绝缘膜。 (3)低温恒温器——为超导电缆热绝缘。南同轴双层金属波纹管套制，两层波纹管问抽成真空并嵌有多 层防辐射金属箔，其功能是使电缆超导导体与外部环境实现热绝缘，保证超导导体安全运行的低温环境。 (4)电绝缘层——采用xI,PE绝缘，电绝缘层置于热绝缘的外面，因其处于环境温度下。习惯上被称 为常温绝缘超导电缆(或热绝缘超导电缆)，常温绝缘超导电缆的电绝缘由常规电缆绝缘材料制作。 (5)电缆屏蔽层和护层——功能与常规电力电缆类似，暨电磁屏蔽，短路保护及物理、化学、环境防 护等。常温绝缘超导电缆屏蔽层和护层的材料与常规电缆相同。 (6)电缆终端——终端是高温超导电缆不可缺少的部件，由于超导电缆用液氮冷却，其终端不仅仅有常 规电缆终端的高电压技术，而且还涉及导电体低温向室温过渡的尺寸优化，液氮制冷剂进出管线的绝缘和绝 热等低温技术。所以超导电缆终端是连接超导电缆、高压母线、液氮制冷系统i者的接口，集高电压绝缘、 低温和强电等高技术于一体的产品。 高温超导电缆终端主要由四部分组成：高电位终端恒温器；2kA电流引线及它的两端分别与超导电缆 和35kV高压母线的连接件；能承受高电压的绝缘液氮接管；超导电缆终端附件。从结构上看，终端恒温器 外形象倒写的T字，内置电流引线，使超导电缆的导电缆芯通过电流引线由液氮温度过渡到室温，在顶部 与高压母线连接；同时，它还是馈给超导电缆液氮进出的过渡接口，两边分别与超导电缆恒温管端部和绝缘 液氮连接管承插连接。