2013 5 2013 10 年第 期 电线电缆 年 月 No． 5 2013 Electric Wire ＆ Cable Oct．， 2013 高温超导电缆研究与应用新进展 宗曦华， 魏 东 ( ， 200093) 上海电缆研究所 上海 : 、 ， 摘要 介绍了超导电缆的研究发展历程 近年来世界各 国在超导电缆应用方面所开展的相关研究和进展情况 并展望超导电缆的未来发展前景 。 : ; ; 关键词 超导电性 电力系统 电缆 中图分类号:TM249. 7 文献标识码:A 文章编号:1672-6901 (2013)05-0001-04 The New Progress of High Temperature Superconducting Cable ZONG Xi-hua ，WEI Dong (Shanghai Electric Cable Research Institute ，Shanghai 200093 ，China) Abstract :This paper will introduce the development process of superconducting cable ，and the new progress of HTS cable in recent years around the world． The development prospects of superconducting cable are discussed． Key words :superconductor ;power application ; cable 本文将主要介绍近年来世界各国在超导电缆方 0 引 言 ， 。 面所开展的相关研究和进展新情况 以供参考 超 21 导电力技术将是 世纪具有经济战略意义 1 超导电缆发展历程 ， 的一种高新技术 世界各国都一直重视超导技术的 。 、 ， 国 ， 研究 超导电力技术涉及多学科 多技术领域 其应 际上关于高温超导电缆的研究 大体可以分 、 、 为三个阶段。 用主要包括输电电缆 超导故障电流限制器 变压 、 、 1. 1 高温超导电缆的初步探索 器 超导储能以及电动机 发电机系统等在内的一系 。 ， 80 ， BSCCO 列高温超导产品 超导电力技术的应用 将对提高 从上个世纪 年代开始 随着 高温超 、 、 ， 电网容量 电能质量 供电可靠性和安全性具有重要 导带材技术的发展 开始出现对高温超导电缆的研 。 : ， ， 、 究 研究的主要内容包括 对超导电缆结构的研究 意义 将对电力技术的发展 智能电网的结构和特点 ［1］ (Warm Dielectric ， WD) 产生深远的影响 。 其中包括室温绝缘 简称 高温 、 (Cold Dielectric ， CD) 随 ， 超导电缆 低温绝缘 简称 高温 着高温超导材料的不断发展 超导电力应用 、 、 ; 。 、 、 超导电缆 三相同轴结构 三芯合一结构等 对超导 技术的发展也日趋加速 美国 日本 韩国以及欧洲 ; ， 电缆的传输特性进行研究 开展超导电缆电气性能 一些主要工业国家都以极大的热情 投入了大量资 ， 的研究等工作。 金 积极开展超导技术在电力系统中的应用研究工 ， 1. 2 CD 绝缘高温超导电缆的开发 作 并且已在超导电力设备的实用化方面取得了相 1999 ， Southwire 30 m 、 。 、 、 年底 美国 开发研制的 三 当大的成果 围绕高电压 长距离 大容量输电的发 ， 。 相、12. 5 kV /1. 25 kA 冷绝缘高温超导电缆并网运 展 正在世界范围内形成高温超导输电的热潮 ， 。 ， 行 向高温超导技术实用化迈出了坚实的一步 近年来 我国也在超导电力应用方面做了大量 ， ( ， 、 、 在日本 以住友公司为例 同时开展研究的还 的研究工作 高温超导电缆 高温超导变压器 高温 ，1996 ， 7 m 超导故障电流限制器等产品也已取得较大的进展， 有古河和东京电力公司) 年 研制出 单芯 CD (66 kV /1. 4 kA) 绝缘高温超导电缆 ， 1999 ， ， 到 年 其中一些项目正在或已经进行示范运行工作 为我 30 m CD ， 研制出第一根 长单芯 绝缘高温超导电缆 国超导电力应用技术的发展 构建坚强的智能电网 (40 kV /1 kA ) ，2005 ， 500 m 、 奠定了良好的技术基础。 年 在实验场进行了 66 kV CD 绝缘高温超导电缆试验 (super-ACE 收稿日期:2013-06-07 项目)。 : (1973 － )， ， ， ． 1. 3 CD 绝缘高温超导电缆示范性工程研究 作者简介 宗曦华 男 博士 高级工程师 21 ， 、 、 : 1000 ［200093］． 进入到 世纪 美国 日本 韩国等国家开始推 作者地址 上海市军工路 号 2013 5 2013 10 年第 期 电线电缆 年 月 No． 5 2013 Electric Wire ＆ Cable Oct．，2013 。 1 ［3］。 进高温超导电缆示范性工程项目 日本住友公司从 况如表 所示 2002 年 ， Superpower Albany 开始 与美国 合作开发 3 国内超导电缆研究现状 350 m (34. 5 kV /800 A) ， 2006 。2004 项目 到 年完成 年住友公司与韩国 KEPRI 合作研发了一根 100 m 2001 ， 南电力公司与北京英纳超导公司合 年 云 (22. 9 kV /1 250 A)CD ， 的 绝缘高温超导电缆示范项 资成立云电英纳超导电缆公司 从事高温超导电缆 ，2006 。2008 ， AMSC ，2004 30 m 、35kV /2kA 、WD 目 年完成 年 美国 公司与耐克 的研究开发 年完成了 长 ， ， 森公司合作 在纽约长岛电力局成功完成高温超导 高温超导交流电缆的开发 并将此超导电缆系统安 ， 600 m ， ( 2)。 电缆示范项目 电缆的长度为 电压等级为 装在云南普吉变电站试验运行 图 138 kV， 3 kA ( 1)。 最大电流可达到 见图 图1 AMSC 长岛示范项目 2 国外超导电缆研究现状 目 ， 前 国际上关于高温超导电缆的发展正受到 2 WD ， 、 、 图 云电英纳 超导电缆示范项目 越来越多的关注 美国 日本 韩国等许多国家都在 积极开展关于高温超导电缆的相关产品研发和示范 。 中国科学院电工研究所于2004 年与甘肃长通 运行研究等工作 国际大电网也将超导电缆的相关 。 电缆公司等合作研制成功75 m 、10． 5 kV /1． 5 kA 三 工作提上议事日程 国际上正在计划开展或正在进 ， 行的主要研究开发工作包括: 相交流高温超导电缆 并将其安装在甘肃长通电缆 ，2011 2 ， 2007 6 000 m 、 公司内为车间供电运行 年 月 该电缆在超 荷兰于 年底启动了长度达 容量 为50 kV /3 kA 的三相交流高温超导电缆的前期 导变电站中运行。 2011 ， 工作。 年 中国科学院电工研究所与河南中孚实 ， 360 m 1 760 m 、 13. 8 kV / 业股份有限公司合作 在中孚铝冶炼厂建成 美国正在研制 长 容量为 、 10 kA ， 2 kA ， 长 电流达 的高温超导直流输电电缆 并于 的三相交流高温超导电缆 并将在新奥尔良市 2012 9 ，2013 4 ; AMSC 年 月投入示范运行 年 月项目通过专 更换一段满负荷运行的地下常规电缆 美国 已经正式启动将三大电网实现完全互联和可再生能 家组验收。 2003 CD “Tres Amigas ” ， 上海电缆研究所自 年开始进行 高温 源发电并网的 超级变电站 项目 采用 ，2011 ， ， 超导电缆的研究开发项目 年初 以上海电缆 高压直流输电技术实现电网互联 该项目将建成一 22． 5 、 研究所为主体的 “CD 绝缘高温超导电缆系统及电 个占地 平方英里 呈三角形互联的可再生能源 ［2］。 ” ， 市场枢纽 力应用示范工程设计研究 项目通过验收 项目成 30 m 、35 kV /2 000 A CD 韩国正在推动现有电力传输网采用高温超导电 功完成了 的 绝缘超导电缆 ， 50 km ， ( 缆的进程 预计在未来五年内将实现 高温超 系统的研发 超导电缆系统顺利通过型式试验 图 导电缆在实际商业电网中的使用和服务;2013 年， 3)。 ， CD 目前 上海电缆研究所正在推进第二代 绝 LS 电缆的22. 9 kV 级超导电缆在韩国首尔近郊成 缘超导电缆系统的示范工程项目。 功应用于实际线 kV、 另外 国家电网将在北京建设一条 国外关于超导电缆的研发和线 km CD 。 的 绝缘高温超导电缆示范工程 结合工程 ·2 · 2013 5 2013 10 年第 期 电线电缆 年 月 No． 5 2013 Electric Wire ＆ Cable Oct．，2013 表1 国外超导电缆项目概况 项目名称 电压/kV 电流/kA 长度/m 地点 研发 示范 项目状态 TEPCO /SEI /CRIEPI 66 1 100 试验室 ● 已完成 Chubu Univ． (DC) 20 2 200 试验室 ● 正在运行 MPACC Lab 66 /275 5 /3 15 /30 试验室 ● 正在测试 日本 Yokohama 66 2 240 电网 ● 正在运行 SEI 3. 3 0. 4 70 工厂 ● 正在运行 RTRI (DC) 1. 5 5 30 铁路 ● 正在运行 Albany 34. 5 0. 8 350 电网 ● 已完成 Ohio 13. 8 3 200 电网 ● 正在运行 美国 LIPA 138 2. 4 600 电网 ● 正在运行 Hydra 13. 8 4 200 电网 ● 正在推进 Denmark 30 0. 2 30 电网 ● 已完成 VNIIKP 20 1. 4 200 电网 ● 计划中 欧洲 Essen 10 2. 3 1000 电网 ● 正在推进 Petersburg (DC) 20 2. 5 2500 电网 ● 正在推进 KEPCO 22. 9 1. 25 100 试验室 ● 正在运行 DAPAS1 22. 9 1. 25 100 试验室 ● 已完成 DAPAS2 154 3. 75 30 试验室 ● 已完成 韩国 GENI 22. 9 1. 25 410 电网 ● 正在运行 Jeju 154 2. 25 1000 电网 ● 正在推进 Jeju (DC) 80 3. 12 500 电网 ● 正在推进 2l 高温超导电力技术是在 世纪的高技术竞争中保 。 : 持尖端优势的关键所在 业内认为 超导电力技术 2l 。 将是 世纪具有经济战略意义的高新技术 ， 在我国 为满足经济与社会迅速发展的实际需 ， ， 要 在今后相当时期内 电力系统仍将处于迅速发展 。 2020 ， 的阶段 预计到 年 全国总装机容量将达 18． 4 kW 。 ， 亿 就目前而言 高温超导输电尚未达到 ， 可规模化应用的阶段 但作为一种具有重大前景的 ， ， 新技术 大力推动高温超导输电有关工作 发挥高温 ， 3 CD 超导输电应有的作用 并逐步在电网发展中得到应 图 正在进行试验的 高温超导电缆系统 ［2］ ， 。 用和推广 将具有十分重要的意义 ， CD 、 、 的需要以及今后的发展 国家电网对 绝缘高温 高温超导电缆不仅具有容量大 损耗低 稳定性 。 ， 超导电缆系统进行了大量的深入研究工作 较高等一系列重要的优越性 对于采用某种特殊结 ， ， 构的二代带材高温超导电缆， 与此同时 国内其他一些企业和高校 也在超导 在电网故障阶段还会 ， ， “ ” 电缆的研究和应用方面开展了大量的工作 并卓有 起到故障电流限制器的作用 并完全具有 自愈 的 。 ， ， 。 功能 由这样的超导电缆构建的超导传输网络 将 成效 极大地推动了我国超导电缆的应用进程 (Super Safe Grid ， SSG ，AM- 具有更高的可靠性 简称 4 超导电缆的发展前景 SC 提供)。 ， 关 ， “ 在直流输电方面 高温超导电缆还有着一些特 于超导电力应用技术的发展 美国的 美国 : 、

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