超导电缆的结构
超导电缆的结构与性能
超导电缆的结构与性能引言超导电缆作为一种新型的电力输送技术，具有很高的导电性能和能量效率。
它的结构和性能对于电力传输和储存领域具有重要意义。
本文将探讨超导电缆的结构和性能，并分析其在实际应用中的优势和挑战。
一、超导电缆的结构超导电缆的结构主要包括导体、绝缘层、冷却系统和保护层四个部分。
1. 导体超导电缆的导体采用超导材料，如铜氧化物和铁基超导体。
这些材料在低温下能够实现零电阻，从而大大提高电流传输效率。
导体通常采用多股细丝的形式，以增加导电面积和减小磁场损耗。
2. 绝缘层绝缘层用于隔离导体和冷却系统，防止能量损失和故障发生。
常见的绝缘材料包括聚乙烯、聚丙烯和氧化铝等。
绝缘层的性能对超导电缆的电气性能和可靠性有着重要影响。
3. 冷却系统超导电缆的冷却系统用于维持导体的低温状态，以保持超导状态。
常用的冷却介质包括液氮和液氦。
冷却系统的设计和运行对于超导电缆的性能和可持续运行能力至关重要。
4. 保护层保护层用于保护超导电缆免受外界环境的影响和损害。
它通常由金属或绝缘材料制成，具有耐磨损、耐腐蚀和电磁屏蔽等特性。
保护层的设计和材料选择需要考虑超导电缆的使用环境和应用需求。
二、超导电缆的性能超导电缆具有许多优异的性能，使其在电力传输和储存领域具有广阔的应用前景。
1. 高导电性能超导电缆的导体材料在超导状态下具有零电阻，能够实现高电流密度的传输。
相比传统电缆，超导电缆具有更低的能量损耗和更高的传输效率。
2. 大电流传输能力超导电缆的导体结构设计合理，能够承受较大的电流负荷。
这使得超导电缆在高功率电力传输和大容量能量储存方面具有优势。
3. 低磁场损耗超导电缆的导体材料在超导状态下对磁场具有良好的抗性。
这意味着超导电缆在高磁场环境下能够保持较低的能量损耗，提高了电力传输的效率。
4. 环保可持续超导电缆的零电阻特性使得能量传输更加高效，减少了能源浪费。
此外，超导电缆的冷却系统采用液氮等低温介质，对环境影响较小。
三、超导电缆的应用前景与挑战超导电缆在电力传输、能源储存和科学研究等领域具有广泛的应用前景。
高温超导电缆的结构、发展及市场前景分析
高温超导电缆的结构、发展及市场前景分析作者：王醒东来源：《新材料产业》 2012年第4期文/王醒东富通集团有限公司在电力日益紧缺的今天，美国、日本等发达国家都在致力于降低输变电损耗技术的开发和应用，拟以新型的输电方式——高温超导电缆输电，逐步替代传统的输电电缆。
中国作为发展中国家，科技水平与发达国家有一定差距，科技尚需紧跟国际脚步。
而在国内，面临人均用电量持续增长、资源日益紧张、环境不断恶化等众多生存压力，高温超导电缆的应用可以有效地缓解甚至解决以上问题，发展高温超导电缆技术刻不容缓。
高温超导电缆具有载流能力强、损耗低、质量轻、尺寸小、无污染、以液氮作为冷却剂等优点，所以各国都在进行高温超导电缆的开发和应用研究。
虽然目前高温超导电缆的产业化受到了超导材料成本的制约，但随着超导材料制备技术的成熟，成本终会降到可以承受的范围内。
一旦高温超导电缆产业化，将会对现有的电网系统和电缆行业产生巨大的冲击，因此关注其发展动态显得尤为必要。
一、高温超导电缆的结构及作用高温超导电缆根据使用超导材料的不同主要分为铋（B i）系和钇（Y）系高温超导电缆；根据输电形式可分为单相和三相超导电缆；根据结构（绝缘介质工作温度）可分为冷绝缘（C o o l i n g D i e l e c t r i c，C D）超导电缆和室温（或常温）绝缘（W a r mDielectric，WD）超导电缆。
但不管按照何种方式进行分类，现有的高温超导电缆都包含以下主要部件：①支撑架（或成型架），为超导层提供支撑，主要有2种：一种是带有波纹的韧性金属管，管中的空隙作为液氮的流动通道；第二种是金属线绕制的绕线模，机械强度较大，还可以在电缆失超时分担电流。
二者各有优势。
②超导层，为超导电缆的核心部件，起着承载电流的作用，一般为多层架构。
③屏蔽层，超导电缆通电时，会产生电磁感应现象，为了防止电磁泄漏，通常会在超导层外绕制起屏蔽作用的超导或金属材料。
超导电缆结构及系统概述
超导电缆结构及系统概述王醒东;项飞;袁卿瑞;张立永;刘勇【摘要】As one of the important development direction of modern power technology, superconducting （SC） cable at- tracted widespread attention due to its low loss and high capacity. The structure and characteristics of the SC cable were summerized, especially three types of SC tapes on the basis of the domestic and international research literature, and the structure of the superconducting cable system was introduced briefly, finally its development prospect was illustrated.%超导电缆是现代电力技术发展的一个重要方向,由于其损耗低,容量大而受到广泛关注。
本文概述了超导电缆的结构及特点,并在国内外研究文献的基础上重点论述了三种超导带材,简要介绍了超导电缆系统的结构,最后对其发展前景进行了展望。
【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2012(040)013【总页数】2页(P52-53)【关键词】超导电缆;带材;结构【作者】王醒东;项飞;袁卿瑞;张立永;刘勇【作者单位】富通集团有限公司,浙江富阳311400;富通集团有限公司,浙江富阳311400;富通集团有限公司,浙江富阳311400;富通集团有限公司,浙江富阳311400;富通集团有限公司,浙江富阳311400【正文语种】中文【中图分类】TM26随着人口的增加、工业的快速发展，我国的电力工业在面临发展机遇的同时，也面临着前所未有的挑战，2006年全社会用电量约28248亿千瓦时，而2011年全社会用电量已达46928亿千瓦时，年均增长达11%。
三芯高温超导电缆的结构_解释说明以及概述
三芯高温超导电缆的结构解释说明以及概述1. 引言1.1 概述本文将对三芯高温超导电缆的结构、原理和工作机制进行详细的解释和说明，同时概述其在应用领域中的前景展望。
随着现代科技的快速发展，高温超导材料及其应用已经成为研究和产业界关注的焦点。
三芯高温超导电缆作为一种重要的高温超导技术应用，具有较大的潜力和广泛的应用前景。
1.2 文章结构本文共分为五个部分，即引言、三芯高温超导电缆的结构、解释说明三芯高温超导电缆的原理和工作机制、概述三芯高温超导电缆的应用领域和前景展望以及结论。
其中，在“三芯高温超导电缆的结构”部分将介绍该电缆所采用的主要构成要素、导体材料选择以及绝缘层设计等方面内容；而在“解释说明三芯高温超导电缆的原理和工作机制”部分将详细阐述其超导性原理、温度控制技术以及电流传输特性等方面信息；在“概述三芯高温超导电缆的应用领域和前景展望”部分则将对该技术在不同领域的应用进行介绍，并对其未来的发展前景进行评估；最后，在“结论”部分，将对全文进行总结。
1.3 目的本文的目的是通过对三芯高温超导电缆结构、原理和工作机制等方面进行详细解释说明，旨在增进读者对该技术的理解和认识。
同时，通过概述其广泛应用领域和可能面临的挑战以及可持续发展与环境影响评估等内容，展示该技术在可持续能源发展中所扮演的角色，并为相关研究和产业提供参考和指导。
2. 三芯高温超导电缆的结构2.1 构成要素三芯高温超导电缆由三个主要组成部分构成：导体、绝缘层和外护套。
这些组件共同工作以实现高温超导电缆的优异性能。
2.2 导体材料选择导体是三芯高温超导电缆最关键的部分之一。
为了实现高温超导效果，通常采用低电阻率和高临界温度的超导材料作为导体。
目前常见的超导材料包括铜氧化物（例如YBCO）、镧钡铜氧化物（例如LBCO）和铋系超导材料（例如BSCCO）。
这些材料具有出色的超导性能，可以在较高的温度下工作。
2.3 绝缘层设计为了确保高温超导电缆的安全运行，必须对其进行适当的绝缘处理。
啊，这就是超导电缆呀！
啊，这就是超导电缆呀！上小学一年级的时候大家就知道了，电缆是能量或信号的传输装置。
一般长这样：也有的长这样（密集恐惧症慎点）：专门用来传输能量的电缆，叫电力电缆。
正如著名教育家孔乙己说：电力电缆有八种分类方法。
比如按芯数分，按电压等级分，按绝缘材料分，按导体材料分……但不管怎么分，都有一个共同特点（此处可以抢答）：有电阻！有电阻！有电阻！1827年，欧姆老师指出，金属的两端的电压与电流成正比，即V=I*R。
焦耳老师在1841年指出，有电阻就会将电能耗散掉变成热，损耗的功率与电流平方成正比，即Q=I^2*R。
所以，为了减少送电路上的损失，普遍采用提高电压降低电流的方案。
特高压就是这个技术路线的极致了。
超导的发现，给电力传输带来了新的希望。
超导现象发现于1921年，不知道的同学请点这里：超导群侠传：开山鼻祖——昂尼斯。
因为超导体没电阻，也就不用高电压了，变压器省了、高压开关省了、大铁架子省了……电力界的人越想越开心。
然鹅，超导需要制冷。
由于低温超导体要用液氦冷却，制冷代价过高，所以，低温超导电缆的工程实践不出意料的均以失败而告终。
1987年高温超导体发现后，由于制冷工质可采用廉价的液氮，使用超导体进行无损电能传输终于成为现实。
YBCO发现者赵忠贤院士镇楼特别是第一代Bi系高温超导带材和第二代Y系高温超导带材的先后成功商业化生产，高温超导电缆进入快速发展期，成为超导电力设备研发领域最接近商业化和实用化的发展方向。
下面这个图直观的告诉我们超导带和铜线的载流能力差异，有点儿降维打击的感觉。
图相同的载流能力所需的导体量下面这幅图则直观的给出了输送相同容量，超导电缆和常规电缆所需的路径走廊尺寸。
左边粗的是超导电缆所需的，右边8个细的是常规电缆所需的。
图相同的输送容量所需的走廊占地在低损耗、大容量、低电压、少占地等显著优势驱动下，近二十年来，国内外已有多条/组高温超导电缆进行试验验证或投入示范运行。
这些试验或工程示范项目在电缆构型选择方面，早期大多采用了不同的技术路线，随后逐渐由相同或相似构型的超导电缆投入示范运行。
高温超导电缆绝缘层材料及绝缘厚度基本设计原理
高温超导电缆绝缘层材料及绝缘厚度基本设计原理作者：王醒东来源：《新材料产业》 2015年第12期文/ 王醒东富通集团有限公司富通集团（天津）超导技术应用有限公司随着电力需求的增加，电网扩容遇到的一系列瓶颈，高温超导电缆尽管还远未到产业化的地步，但正逐步成为一种新型的尤其是适用于短距离的输电方式。
高温超导电缆的基本结构包括：支撑体、超导输电层、电气绝缘层、屏蔽层、隔热层及护套[1]。
绝缘层作为整根电缆的电压载体，对高温超导电缆的电性能及寿命有重要影响。
因此，对其使用的常规绝缘材料及设计原理进行了解非常有必要，使高温超导电缆体现更好的稳定性与安全性，发挥高温超导电缆的最大优势。
一、材料的绝缘老化绝缘层材料在使用一定年限后，因电场、应力、温度与湿度等因素的影响，性能会出现劣化，绝缘材料性能的劣化会直接影响电缆的性能，最终导致电缆绝缘失效，这种现象称为“绝缘老化”。
电老化、热老化和机械老化是绝缘老化中最为主要的3种表现方式。
1. 电老化电老化是指在电场的长期作用下，导致绝缘材料发生的老化，主要包括由局部放电与电树枝引起的老化。
局部放电是电力设备绝缘材料在电场作用下局部范围内发生的放电现象[2]。
绝缘材料本体中含有杂质、裂纹、空隙以及电场分布极不均匀时，容易产生局部放电。
在高能电子的冲击下，每次放电都会引起绝缘材料物理或化学的变化，最终导致绝缘材料发生老化甚至击穿。
此外，局部放电还会导致绝缘介质损耗的增加。
局部放电发生时，短期内可能对电气设备不会有影响，但随着时间的增加局部放电对绝缘的危害将逐渐增加。
固体绝缘材料被高压电场击穿后，会发现类似于树枝状分布的击穿痕迹，又称之为“电树枝”。
在电场的持续作用下，电树枝会不断延伸，形成极小的裂纹或中空管，从而导致材料的电性能劣化。
树枝状放电也是局部放电的一种。
2. 热老化热老化指的是绝缘材料在热量的作用下导致的电性能的劣化，本质上属于化学老化。
热老化中热量的来源主要有外部环境、设备产生的升温、放电导致的热量的变化。
高温超导电缆技术概述
高温超导电缆技术概述高温超导电缆是高温超导技术的重要应用之一，它集成了超导材料、低温制冷、电力工程、电缆等多学科技术于一身，是21世纪电力传输的新材料，并以其特有的优势，开始在世界范围内应用。
一、概述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。
低温超导体应用时以液氦作为冷却剂，液氦的价格很高，这就使低温超导电缆失去了工业化应用的可行性。
使用高温超导材料制作超导电缆，可以在液氮的冷却下无电阻地传送电能，由于液氮的价格低廉，使高温超导技术的大规模应用成为可能。
（一）高温超导电缆使用的导体材料目前市场上可以用来制造高温超导电缆的材料主要是银包套的铋系高温超导材料（Bi,Pb）2Sr2Ca2Cu3O10的多芯带材，它的超导临界转变温度为105K～110K，临界工程电流密度为8000～12000A/cm2 。
目前世界上最大的生产厂家是美国超导公司（American Superconductor,Co.），其生产能力和产品技术指标都处于领先地位。
我国的北京云电英纳超导电缆有限公司的生产能力和产品技术指标也处于世界前列。
（二）高温超导电缆的基本结构（1）内支撑管：通常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：铋系高温超导带材绕制而成，一般为多层；（3）热绝缘层：通常由同轴双层金属波纹管套制，两层波纹管间抽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：电绝缘层置于热绝缘层外面，因其处于环境温度下，故习惯上被称为常温绝缘超导电缆（或热绝缘超导电缆）。
电绝缘层置于热绝缘层里面，电缆运行时处于低温环境，故被称为冷绝缘超导电缆；（5）电缆屏蔽层的护层：电缆屏蔽层和护层的功能与常规电力电缆类似，即电磁屏蔽层，短路保护及物理、化学、环境防护等。
超导电缆的结构及特点
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２ ０ １ ３年第 ８ 期 （ 总第 ９ ５ 期）
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２ ０ １ ３ 年 ８ 月
超 导ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ电缆 的结构及特点
王 醒 东
（ 富通集 团有限公 司浙江省光纤制备技术工程技术研 究中心 ，浙江 富阳 ３ １ １ ４ ０ ０ ）