【高斯摩分享】什么是超导电缆？

更新时间：2025-05-13

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超导电缆是利用没有电阻的导体传输电力的电缆。

目前该技术已经实用化，但在商业化和广泛采用之前还有一些挑战需要克服，例如建立冷却系统技术和电缆连接技术。

超导电缆理论上没有电阻，因此不会发生传输损耗。这使得建设长距离输电系统成为可能。但实际上，当交流电以大电流传输时，也会产生电缆损耗，尽管其损耗程度不如电流电缆那么多。

超导电缆的应用

超导电缆是利用超导技术制成的，用于传输电力。

理论上，即使通过超导电缆传输大量电力，电缆也没有电阻，因此不会产生热量，也不会发生电压下降。这使得无论传输距离多远都可以传输大量电力。但实际上存在少量的损失，称为交流损失。

使用超导电缆传输交流电时，虽然会有少量损失，但与传统的铜电缆相比，可以减少约 95% 的传输损失。

超导电缆原理

理论上，超导电缆的电阻为零，允许电力传输电缆的截面积非常小。这使得所有庞大的输电基础设施，包括巨大的输电设施、输电塔和输电电缆，都可以小型化，从而带来巨大的好处。

由于长距离传输过程中没有电压下降，因此可以以低压而不是如今所需的高电压传输大量电力。目前，电力输送采用交流电，但使用超导电缆可以输送直流电。

采用超导电缆的直流输电尚处于试验阶段，但不仅在日本，而且在世界各地，技术开发都在不断进步。

超导电缆的类型

钇基超导电缆由一种在暴露于液氮时会变成超导的材料制成。由于其临界电流高、磁场特性好，有望用作电力电缆、变压器等超导电气设备的导线。作为一种高效的电力传输技术，与传统电缆相比，可以将传输损耗减少至约四分之一。除了高容量超导电缆外，我们还提供紧凑、轻便的电缆。

如何选择超导电缆

超导电缆可以以很小的损耗传输大量的电力，但超导电缆也存在一些必须解决的问题。

当使用超导电缆传输交流电时，会发生电缆损耗。该电缆损耗也会根据传输的电量而变化，因此在传输大量电力时必须采取措施。另外，目前超导的临界温度已上升到-196℃，但确立利用液氮等的冷却系统的技术十分重要。

太阳能等自然能源发出的电能大部分都是直流电，而将发出的电能转换成交流电输送出去，送到普通家庭后再转换回直流电使用。采用超导电缆进行直流输电，可使输电损耗降低至交流输电的一半左右。

超导电缆的结构

采用高温超导导线的超导电缆，在电缆中心的线圈架上，缠绕多层超导导线，形成螺旋状，形成超导导体层。前者是一根铜线，提供电缆的机械强度，并充当旁路，在电网故障时承载产生的电流。

通过在超导导体层外部包裹电绝缘材料来形成电绝缘层。超导导线呈螺旋状缠绕在其上方的超导屏蔽层上。

超导屏蔽层中流过反向感应电流，从而可以屏蔽流过超导导体层的电流引起的磁场，而不会让磁场泄漏到外面。外面有一层由铜线制成的保护层，构成一相的电缆芯，装在绝缘管内。保温管采用波纹不锈钢管制成的双管结构，保持真空状态，阻止外界热量进入。

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