Page 11 - 电力与能源2024年第一期

杨舒婷，等：超导电缆的研究现状与前景分析 5

表 1 国内外典型超导电缆并网工程 ［13-14］

长度/ 额定电压/额定电流/额定
国别 研究机构 上网时间 电缆类型 应用基地
m 容量
中国 国家电网 2021 年 12 月 1 200 35 kV/2.2 kA/133 MVA 三相平行轴冷绝缘 上海徐汇
中国 南方电网 2021 年 9 月 400 10 kV/2.5 kA/43 MVA 三相同轴冷绝缘 深圳平安金融中心
法 国 耐 克 森 、卡 尔 斯 鲁 厄
德国 理 工 学 院 、德 国 联 邦 经 济 2014 年 1 000 10 kV/2.3 kA/40 MVA 三相同轴冷绝缘 埃森市
技术局
韩国 LS 电缆公司、韩国电
韩国 2014 年 10 月 500 ±80 kV/500 MVA 直流 济州岛金岳变电站
力技术研究所
韩国电力公司、LS 电缆公
韩国 2011 年 8 月 410 22.9 kV/1.25 kA/50 MVA 三相交流冷绝缘 首尔利川变电站
司和美国超导公司
美 国 超 导 公 司 、法 国 耐 克 纽约州长岛 Holbrook
美国 2008 年 4 月 600 138 kV/2.4 kA/600 MVA 三相交流冷绝缘
森公司和法国液空公司 变电站
美国 美国国家电网 2006 年 7 月 350 34.5 kV/0.8 kA/47.8 MVA 三相交流冷绝缘 奥尔巴尼
日本 日本古河电工 2013 年 6 月 30 275 kV/3 kA 单相交流冷绝缘 沈阳古河电缆公司
日本新能源和工业技术研
日本 2012 年 10 月 240 66 kV /200 MVA 三相交流冷绝缘 横滨朝日变电站
发组织
丹麦 哥本哈根能源公司 2001 年 5 月 30 30 kV/2 kA/104 MVA 三相交流热绝缘 哥本哈根 AMK 变电站
部位最容易发生故障，需要优化电缆导体与电流 命周期等问题的研究也有待深入，需要建立一整
引线的连接方式、应力锥的设计及制造工艺，以达 套含超导电缆的电网的动态稳定性、优化控制和
到结构紧凑、可拆卸、易维护的目的。此外，超导 安全保障理论。

电缆终端的温度从冷却氮温度过渡到室温，如何
3 超导电缆的前景分析
优化电流引线以降低温差带来的热量泄漏和电流
通过引线时产生的焦耳热也是一个难点。 国内外数十个超导电缆的工程实践证明了超
2.2.4 超导电缆的低温冷却技术 导电缆应用的技术可行性，要分析超导电缆的应
要真正实现高温超导输电的规模化实际应 用前景，还要考虑其经济性、安全可靠性、环境友
用，必须发展长距离、合理高效、安全可靠的大型 好性等。下面先从经济性、安全性、碳排放三个方

液氮温区的低温制冷冷却系统并实现产业化。整 面对超导电缆与目前应用最广泛的交联聚乙烯电
个低温制冷冷却系统的发展与成熟还需要大力发 缆作对比分析。
展一系列关键低温技术，主要包括：高效、长寿命 3.1 经济性分析
和高可靠性的大型制冷机的研发，长距离高温超 不论是超导电缆还是传统电缆，其成本主要
导电缆冷却流程的优化设计技术和低温输配技 来源于原材料成本、生产成本和运维成本。超导

术，低漏热低温杜瓦管的优化设计，以及低温系统 电缆原材料之一的铋系超导带材的市场价格约千
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监控与保护技术等。 元·（kA·m） ，钇系超导带材的市场价格则仅数
－1
2.2.5 含超导电缆的电网运行稳定性和可靠性 十元·（kA·m） ，比铜的市场价格略高，且钇系超
研究 导带材还有较大的成本下降空间。生产成本和安
若要实现含超导电缆电网的稳定可靠运行， 装成本主要取决于产品的规模，目前超导电缆还
我们既需要掌握超导电缆故障过程中各种特性参 处于示范应用阶段，没有规模可言，其生产成本和

数的变化规律，又需要研究故障机理及测寻方法、 安装成本必然要比传统电缆的高，但这不是制约
特性分析与阈值整定以及超导线路的实用化保护 因素。文献［19］经测算发现，超导电缆的运行成
策略，还需要研究与传统继电保护系统相匹配的 本与传统电缆相当。除此之外，由于超导电缆运
保护装置配置方法。此外，电缆运行可靠性、全寿 行在液氮温区，相较于传统电缆还有较昂贵的制