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德國推出世界最長(zhǎng)高溫超導(dǎo)電纜系統(tǒng)

德國RWE集團(tuán)、法國耐克森（Nexans）公司和德國卡爾斯魯爾技術(shù)研究院（Karlsruhe Institute of Technology,KIT）共同啟動(dòng)名為AmpaCity項(xiàng)目，推出世界最長(zhǎng)高溫超導(dǎo)電纜系統(tǒng)以替代城際高壓電纜。

RWE集團(tuán)計(jì)劃將連接德國埃森（Essen）市兩座變電站長(zhǎng)達(dá)1 km的高壓電纜替換為超導(dǎo)電纜。同時(shí)卡爾斯魯爾技術(shù)研究院還將對(duì)合適的超導(dǎo)和絕緣材料予以分析。10 kV三相同軸電纜將由耐克森公司生產(chǎn)，輸電容量為40 MW。這是首次將超導(dǎo)電纜與電阻型超導(dǎo)故障電流限流器結(jié)合以實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。限流器將由耐克森公司位于德國Hürth市超導(dǎo)體研究部門進(jìn)行制造。

在歷時(shí)兩年的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試成功完成后，位于埃森市的配電網(wǎng)主要區(qū)域內(nèi)可實(shí)施10 kV超導(dǎo)電纜安裝，有助于提高效率，降低運(yùn)行與維護(hù)成本，同時(shí)減少土地占用面積。拆除多個(gè)110/10 kV變電站將有助于充分利用城際區(qū)域的寶貴空間。

在項(xiàng)目啟動(dòng)前，卡爾斯魯爾技術(shù)研究院與眾多研究機(jī)構(gòu)合作實(shí)施了詳細(xì)研究，并分析超導(dǎo)中壓輸電技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)效益。研究表明，采用超導(dǎo)電纜是替代城市電網(wǎng)高壓電纜的唯一可行方案。盡管在城際區(qū)域也可采用銅中壓電纜實(shí)現(xiàn)大功率輸電，但該方法的成本效益將會(huì)由于電阻電壓降（ohmic drop）而降低。在埃森項(xiàng)目中若使用傳統(tǒng)中壓電纜，則需將5根銅電纜并列敷設(shè)，將占用更多路徑空間（routing space），在城市街道狹窄空間條件下可行性較小，因此可用單根10 kV超導(dǎo)電纜替代。

高溫超導(dǎo)電纜技術(shù)的優(yōu)越性在于其導(dǎo)體材料的特性。超導(dǎo)電纜橫截面比銅電纜小，結(jié)構(gòu)緊湊，在直徑相似情況下其電能傳輸能力是銅電纜的5倍，同時(shí)可大幅減少電力損耗。在溫度約為-200℃條件下可將材料轉(zhuǎn)變?yōu)閮?yōu)質(zhì)導(dǎo)電體，其輸電能力是銅導(dǎo)體的100倍。為達(dá)到理想傳導(dǎo)溫度，采用液氮對(duì)超導(dǎo)電纜進(jìn)行冷卻，可傳導(dǎo)大電流并實(shí)現(xiàn)最小電力損耗。

摘譯自互聯(lián)網(wǎng)