超導電纜是利用沒有電阻的導體傳輸電力的電纜。
目前該技術已經實用化,但在商業化和廣泛采用之前還有一些挑戰需要克服,例如建立冷卻系統技術和電纜連接技術。
超導電纜理論上沒有電阻,因此不會發生傳輸損耗。這使得建設長距離輸電系統成為可能。但實際上,當交流電以大電流傳輸時,也會產生電纜損耗,盡管其損耗程度不如電流電纜那么多。
超導電纜是利用超導技術制成的,用于傳輸電力。
理論上,即使通過超導電纜傳輸大量電力,電纜也沒有電阻,因此不會產生熱量,也不會發生電壓下降。這使得無論傳輸距離多遠都可以傳輸大量電力。但實際上存在少量的損失,稱為交流損失。
使用超導電纜傳輸交流電時,雖然會有少量損失,但與傳統的銅電纜相比,可以減少約 95% 的傳輸損失。
理論上,超導電纜的電阻為零,允許電力傳輸電纜的截面積非常小。這使得所有龐大的輸電基礎設施,包括巨大的輸電設施、輸電塔和輸電電纜,都可以小型化,從而帶來巨大的好處。
由于長距離傳輸過程中沒有電壓下降,因此可以以低壓而不是如今所需的高電壓傳輸大量電力。目前,電力輸送采用交流電,但使用超導電纜可以輸送直流電。
采用超導電纜的直流輸電尚處于試驗階段,但不僅在日本,而且在世界各地,技術開發都在不斷進步。
釔基超導電纜由一種在暴露于液氮時會變成超導的材料制成。由于其臨界電流高、磁場特性好,有望用作電力電纜、變壓器等超導電氣設備的導線。作為一種高效的電力傳輸技術,與傳統電纜相比,可以將傳輸損耗減少至約四分之一。除了高容量超導電纜外,我們還提供緊湊、輕便的電纜。
超導電纜可以以很小的損耗傳輸大量的電力,但超導電纜也存在一些必須解決的問題。
當使用超導電纜傳輸交流電時,會發生電纜損耗。該電纜損耗也會根據傳輸的電量而變化,因此在傳輸大量電力時必須采取措施。另外,目前超導的臨界溫度已上升到-196℃,但確立利用液氮等的冷卻系統的技術十分重要。
太陽能等自然能源發出的電能大部分都是直流電,而將發出的電能轉換成交流電輸送出去,送到普通家庭后再轉換回直流電使用。采用超導電纜進行直流輸電,可使輸電損耗降低至交流輸電的一半左右。
采用高溫超導導線的超導電纜,在電纜中心的線圈架上,纏繞多層超導導線,形成螺旋狀,形成超導導體層。前者是一根銅線,提供電纜的機械強度,并充當旁路,在電網故障時承載產生的電流。
通過在超導導體層外部包裹電絕緣材料來形成電絕緣層。超導導線呈螺旋狀纏繞在其上方的超導屏蔽層上。
超導屏蔽層中流過反向感應電流,從而可以屏蔽流過超導導體層的電流引起的磁場,而不會讓磁場泄漏到外面。外面有一層由銅線制成的保護層,構成一相的電纜芯,裝在絕緣管內。保溫管采用波紋不銹鋼管制成的雙管結構,保持真空狀態,阻止外界熱量進入。
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