高溫超導(dǎo)電纜（HTSC）

　　20世紀(jì)60年代研制成功了超導(dǎo)體，人們就已普遍認(rèn)識(shí)到，這將引起整個(gè)電力工業(yè)與電工制造業(yè)的重大革命性變化，因?yàn)椋谌魏坞姽ぱb備中，將銅、鋁導(dǎo)線(xiàn)換成電阻為零的超導(dǎo)線(xiàn)都可能帶來(lái)重大的效益與優(yōu)越性，從而激發(fā)起發(fā)展超導(dǎo)電力技術(shù)的積極性。超導(dǎo)材料的發(fā)展是電力應(yīng)用的基礎(chǔ)，由于40年來(lái)，超導(dǎo)線(xiàn)經(jīng)歷了低溫超導(dǎo)、工頻超導(dǎo)與高溫超導(dǎo)三個(gè)階段的發(fā)展。

　　20世紀(jì)80年代后期，發(fā)現(xiàn)了高臨界溫度超導(dǎo)體，使裝備的運(yùn)行溫度可由液氦溫度（4.2K）提高到液氮溫度（77K），全世界集中了很大力量來(lái)將高臨界溫度超導(dǎo)體做成實(shí)用的超導(dǎo)線(xiàn)并提高其性能，取得了可喜的進(jìn)展，鉍系導(dǎo)線(xiàn)在77K自場(chǎng)下的臨界電流密度以提高到70km/cm2，已能生產(chǎn)長(zhǎng)達(dá)數(shù)公里的長(zhǎng)線(xiàn)，從而，由20世紀(jì)90年代中期開(kāi)始，高臨界溫度超導(dǎo)電力應(yīng)用得到了越來(lái)越大的重視，由于臨界磁場(chǎng)不高，研究發(fā)展工作集中在超導(dǎo)輸電、超導(dǎo)故障限流器與超導(dǎo)變壓器。在超導(dǎo)電機(jī)與超導(dǎo)磁體方面也有一些工作。已取得一些可喜的成績(jī)，諸如：美國(guó)采用Bi-223/Ag帶狀導(dǎo)線(xiàn)已研制成功長(zhǎng)30m、115KV、2KA的三相交流超導(dǎo)電纜，正在研制350m長(zhǎng)的示范運(yùn)行電纜。日本研制成功了長(zhǎng)50m、66K、2KA電纜；歐洲ABB公司于1997年4月在日內(nèi)瓦電力公司一家電廠(chǎng)內(nèi)安裝了一臺(tái)用Bi-223/Ag導(dǎo)線(xiàn)制成的18.7KV/420V、630KVA的三相變壓器投入了試驗(yàn)運(yùn)行，美國(guó)IGC和Waukesha公司研制成功了13.8KV/6.9KV、1MVA的單相變壓器，日本九州大學(xué)也研制成功了6.6KV/3.3KV、500KVA及800KVA的變壓器；在故障限流器方面進(jìn)行了多方案的積極研制，做成了多臺(tái)樣機(jī)，進(jìn)行了試驗(yàn)。

　　超導(dǎo)電纜的主要優(yōu)勢(shì)在于高電流密度與傳輸能力，可能在大城市大容量供電中首先得到應(yīng)用。其應(yīng)用一方面決定于技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的成熟性，另一方面決定于合適對(duì)象的選擇。高溫超導(dǎo)電纜是采用無(wú)阻的、能傳輸高電流密度的超導(dǎo)材料作為導(dǎo)電體并能傳輸大電流的一種電力設(shè)施，具有體積小、重量輕、損耗低和傳輸容量大的優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)低損耗、高效率、大容量輸電。高溫超導(dǎo)電纜將首先應(yīng)用于短距離傳輸電力的場(chǎng)合（如發(fā)電機(jī)到變壓器、變電中心到變電站、地下變電站到城市電網(wǎng)端口）及電鍍廠(chǎng)、發(fā)電廠(chǎng)和變電站等短距離傳輸大電流的場(chǎng)合，以及大型或超大型城市電力傳輸?shù)膱?chǎng)合。高溫超導(dǎo)電纜的傳輸損耗僅為傳輸功率的0.5%，比常規(guī)電纜5%～8%的損耗要低得多。在重量、尺寸相同的情況下，與常規(guī)電力電纜相比，高溫超導(dǎo)電纜的容量可提高3～5倍、損耗下降60%，可以明顯地節(jié)約占地面積和空間。

　　節(jié)省寶貴的土地資源。用高溫超導(dǎo)電纜改裝現(xiàn)有地下電纜系統(tǒng)，不但能將傳輸容量提高3倍以上，而且能將總費(fèi)用降低20%。利用高溫超導(dǎo)電纜還可以改變傳統(tǒng)輸電方式，采用低電壓大電流傳輸電能。因此，高溫超導(dǎo)電纜可以大大降低電力系統(tǒng)的損耗，提高電力系統(tǒng)的總效率，具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

　　高溫超導(dǎo)電纜除可以傳輸特大功率的電能之外，其臨界長(zhǎng)度可達(dá)（1英里≈1.609公里），載流量與土壤等敷設(shè)條件無(wú)關(guān)，并具有耐受短路電流大、系統(tǒng)允許過(guò)載周期長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。由于液氮冷卻就可以使高溫超導(dǎo)材料進(jìn)入超導(dǎo)態(tài)，其價(jià)格已經(jīng)接近能與普通電纜競(jìng)爭(zhēng)的程度，因而促使高溫超導(dǎo)電纜加快了實(shí)用性話(huà)進(jìn)程。根據(jù)國(guó)外預(yù)測(cè)，高溫超導(dǎo)電力電纜可望于2005年獲得商業(yè)應(yīng)用，估計(jì)到2020年可形成產(chǎn)業(yè)。目前，美國(guó)、意大利、日本、韓國(guó)、法國(guó)、丹麥等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的大公司都在積極研究開(kāi)發(fā)。

　　電線(xiàn)電纜行業(yè)統(tǒng)計(jì)資料表明，我國(guó)10千伏及以上交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜的年需求量約為10萬(wàn)公里，假如其總量的5%被高溫超導(dǎo)電纜所取代，則高溫超導(dǎo)電纜在我國(guó)每年的需求總量將會(huì)達(dá)到5000公里。

　　據(jù)預(yù)測(cè)，到2020年超導(dǎo)應(yīng)用的全球市場(chǎng)將達(dá)到2440億美元，高溫超導(dǎo)電纜約占5%的份額。全世界現(xiàn)有總長(zhǎng)約13萬(wàn)公里的地下電纜將可能被高溫超導(dǎo)電力電纜陸續(xù)取代。因此，高溫超導(dǎo)電纜的市場(chǎng)前景非常廣闊。