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世界首条!35千伏公里级超导电缆投运

日期:2021-12-24    来源:电网头条

国际电力网

2021
12/24
09:05
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关键词: 国家电网 超导电缆 超导电缆示范工程

12月22日,

国家电网公司兴建的

世界首条35千伏公里级超导电缆

示范工程在上海投运!

图源:央视新闻客户端

35千伏超导电缆示范工程

位于上海市中心徐家汇地区,总长度1.2公里,额定电流2200安培,额定容量133兆伏安,采用全程排管敷设工艺。

核心技术国产化率100%

国内首次商业化应用超导电缆输电技术

填补多项国际标准空白

世界上输送容量最大、距离最长、接头数量最多的全商业化运行35千伏超导电缆输电工程

这是国内新型电力系统建设

在关键技术领域取得的一项重大突破,

标志着我国在超导输电领域

位居国际领先地位!

Q:超导电缆是什么?

A:超导电缆,是指用超导体代替常规铜铝导体来输电的电缆。

超导输电的原理是在零下196摄氏度的液氮环境下,利用超导材料的导电特性,使电力传输介质接近于零电阻,电能传输损耗接近于零,从而实现低电压等级的大容量输电。

超导电缆好在哪儿?

具体来说,

35千伏超导电缆——

1条顶6条

节省7成空间

“缆生”的成功史,

要从它的宿敌说起。

我们都希望电能在传输过程中

损耗得越少越好。

在中国,

每年电力传输过程中的线路损耗

超过了数百亿千瓦时。

但因为客观限制,

电缆终其一生都在与最大的敌人

——电阻抗争!

电阻是电缆成功路上的绊脚石,

无声无息地让电能流失,

还会发热加速电缆老化。

不过,打怪升级咱没在怕的,

三步走上“缆生”巅峰。

Part1. 灵感

哎呀妈呀,快来看啊!发生不得了的事情啦!汞冷却到4.2开尔文(零下268.98摄氏度),汞的电阻突然消失啦……

发现超导现象!

后来,昂内斯发现许多金属和合金

都具有在低温状态下电阻为零的特征。

这些导体就被称为超导体,

4.2开尔文就被称为汞的超导临界温度。

这种现象也被称为低温超导。

这么低的温度,

只能使用液氦来作冷却介质。

而液氦稀缺、昂贵、难再生,

超导技术没办法大规模实际应用。

Part2. 转机

典型超导材料体系和转变温度随时间的演化。来源:《物理》2021年第4期

科学家在实验中发现,

不同超导材料的

超导临界温度不同。

科学家发现钇-钡-铜-氧系材料

的超导临界温度达到——

90开尔文,零下183.15摄氏度!

这就意味着超导材料可以

使用液氮作为冷却介质了。

在常压下,液氮液化温度低至77开尔文,

相比起绝对零度0开尔文,

这个温度算得上“高温”了。

液氮可比液氦便宜多啦,

维持低温设备运行费用低,可控性好,

妥妥的经济适用型。

超导材料开始广泛应用于

磁悬浮列车、热核聚变、生物医学等领域。

Part3. 突破

当超导技术应用到输电领域

就成就了超导电缆。

它输电容量大、损耗低,

体积小、节约资源、环境友好,

好比是输电的VIP通道。

这是怎么做到的呢?

关键在于超导电缆制冷系统。

它由液氮泵及泵箱容器

实现液氮的循环,

为超导电缆提供必要的

低温、压力、流量等运行环境,

将超导电缆运行中产生的热量

带回制冷机冷却。

35千伏超导电缆示范工程

在关键技术研究方面

成功研发大长度三相统包超导电缆及系列装备,突破了大长度绝热管制造、大长度超导带材绕包接续、大温差终端绝缘设计等一系列装备制造的瓶颈,实现超导电缆及其生产装备自主可控。

01、在工程建设方面

在全世界首创超导电缆全程排管冷缩补偿方法,将超导电缆从常温到低温时的材料收缩影响降至最低。

通过自主研发的超导电缆敷设监控系统及专用工器具,在电缆试拉试放环节获取了敷设关键技术参数,破解了狭小空间内全程排管敷设大坡度、多转角等难题。

02、在标准创制方面

围绕超导电缆的规划设计、运行维护、继电保护、施工、试验及验收布局了20余项国际和行业标准的申报计划,累计申请30余项发明专利。

03、在实际应用方面

有效解决了窄通道大容量输电的难题,有助于消除负荷热点地区的供电“卡脖子”现象,为城市电网今后的升级改造提供了一种全新的解决方案。

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