国内首条！高温超导低压直流电缆在苏州“妥妥落户”
不久前，“常温超导到底导没导”成了人们茶余饭后热议的话题，连带着“超导”、“高温超导”等“超导家族”一起走进大众视野。11月20日，在江苏苏州吴江区同里镇，国内首条高温超导低压直流电缆“妥妥地”并网投运。 .................................................. 它的出现填补了我国在超导电缆低压直流系统的应用空白，与交流超导电缆相比，其电网线损降低约70%，其技术为新型电力系统建设以及能源转型升级注入了强劲动力。 .................................................. 这条超导电缆究竟有何不同？在全球竞逐的超导领域，又是如何抓住创新的“牛鼻子”，实现“江苏智造”？ ..................................................
国网苏州供电公司工作人员测量电缆运行参数 .................................................. Chapter1 为何建造这条超导电缆？ .................................................. ?能源转型升级的关键 .................................................. 苏州作为长江三角洲重要的中心城市之一，用电量居全国地级市之最。近年来苏州积极优化能源结构，建成“一交两直”特高压城市电网，千里之外的清洁水电得以送入千家万户，同时大力发展可再生能源发电，构建新型电力系统。 .................................................. 面对苏州地区不断增长的电力需求和新能源接入比例，单纯的增加电网密度与趋于饱和的城市空间现状相悖。如何提高能源传输效率、优化通道资源配置，成为苏州乃至长三角能源转型升级的关键课题之一。 .................................................. 同里综合能源服务中心 ?效率更高的选择 相比普通电缆 当电缆传输电能时，由于电阻耗能，一部分电能会以热量的方式被浪费。超导电缆因其零电阻特性，可有效提高电力传输效率、降低电能损耗，成为这一问题的有效解决方案。 *补充阅读： 1.超导是一种重要的物理现象，它描述了一种特殊的电性质，即某些材料在极低温度下可以表现出零电阻和完全磁场抗拒性。 2.高温超导是超导现象的一种，指具有较其他超导物质相对较高临界温度的物质可在液态氮的环境下产生的超导现象。 目前，我国已在超导电缆应用方面有一些探索，但都是交流超导电缆示范工程。近年来，随着风电、光伏等新能源大量并网，及以电动汽车为代表的直流负荷快速发展，各地开始探索建设更加灵活可控的直流配用电系统，探索超导在直流系统中的应用逐渐成为新的研究方向。 相比交流超导电缆 直流超导电缆与交流超导电缆相比，电能传输产生的能量损耗会进一步降低。据相关文献数据显示，交流高温超导的损耗在3%-4%，而直流超导电缆的损耗只有1%-2%。 2020年6月，苏州吴江区政府、国网苏州供电公司、江苏永鼎股份有限公司三方联合启动高温超导直流电缆示范工程建设，在吴江同里中低压直流配电网的基础上，建设一条总长180米的高温超导直流电缆，连接起10千伏庞东直流中心站和泓晟塑胶科技（苏州）有限公司厂区直流配电房。 庞东直流中心站 Chapter2 实现哪些技术突破？ 这条电缆设计电压为±375伏，载流量为4500安培，导体截面积为90平方毫米，与相同电压等级的常规PVC铜芯电缆相比较，截面积缩小到不足一半，输电能力却相当于20根常规电缆，且导体损耗只有常规电缆的十分之一。 材料新→更大载流能力 超导电缆本体主要包含通电导体、低温杜瓦管及电缆终端三部分，其中通电导体是超导直流电缆的关键核心部件。工程使用的钇钡铜氧（YBCO）第二代高温超导带材为国产化材料，实现超导电缆系统核心材料的国产化替代。这种材料损耗低、承载电流能力强，从而将载流能力提升至4500安培。 钇钡铜氧（YBCO）超导带材绞制的超导电缆 结构巧→更小电磁干扰 在结构上，电缆在国内首次采用正负极同轴的方式，相当于2根电缆合二为一，是目前结构最紧凑的超导电缆。 什么叫合二为一?以往想通过直流电缆送电，电缆本身需要2根，1根正极，1根负极，才能形成回路达到送电效果。就像初中物理学过的“干电池+小灯泡”电路图。 电缆内部结构图 采用2根电缆，通过电流时2根电缆都会在电缆周围产生磁场，影响其他电子设备的运行，造成信号失真等干扰。合2为1后，磁场可以被屏蔽在电缆内互相抵消，起到消除外界电磁干扰的作用，保护系统中其他电气设备，使电力系统更可靠。 工艺精→更高传热效率 低温杜瓦管是放置高温超导电缆的低温绝热容器，也是电缆保持低温环境呈现超导特性的关键部件，创新采用了连续杜瓦管焊接成型制作工艺，可一次焊接所需要的长度，提升电缆传热效率。 连续成型的低温杜瓦管结构 Chapter3 “落户”背后的建设故事 直流超导建设无先例可循，工程期间，国网苏州供电公司携手科研团队、建设单位组建超导团队，3年间开展科技攻关，从技术路线研讨到安装施工，再到设备调试，克服诸多技术难题，最终取得一系列成果突破，合计发表超导电缆相关论文3篇（1篇SCI论文）、申请发明专利8篇。 建设现场工作人员进行电焊作业
以电缆敷设为例，工程所在地毗邻同里千年古镇风景区，路况狭窄、施工空间有限，团队面临超导电缆敷设路径上存在直角转弯、横跨马路、坡道、穿管等复杂多变情形的施工和技术难题。
为了确定电缆敷设过程的相关控制参数，团队制作了与超导电缆规格一致的模拟电缆在现场进行预敷设，反复数次试验、调整工装机具布置、改变电缆盘施放线方式和优化张力控制，最终采取机械牵引加人工辅助相结合的最优敷设方式。
建设现场工作人员进行电缆敷设
///
“该项工程的建设为超导电缆在城市配电网系统的实用化应用奠定了基础，也为新型电力系统建设落地、城市绿色可持续发展提供典型样本经验。”中国电工技术学会超导技术专业委员会委员古宏伟教授说。
未来，国网江苏电力将立足示范工程，面向规模化推广应用需求，总结建设安装经验，积累系统运行数据，研究运维管理规程，完善全流程管理机制、铺平实用化应用道路，让“服务清洁发展、优化能源配置、提高能源效率”的路子越走越宽阔。
川公网安备 51011402000616号