超導輸電

　　利用超導體在臨界溫度下失去電阻轉變成超導態的原理而研製和開發的輸電技術。超導輸電的輸送容量遠遠超過傳統的架空輸電線路和充油電纜輸電線路，也大於充氣（如充 SF₆氣體）輸電管道和低溫低阻電纜輸電。超導輸電系統的主要部分包括超導電纜（見圖）、低溫冷卻系統以及超導電纜的端頭和套管等。

工頻超導電纜線：中間黃色為銅線，外圍銀灰色為超導纖維束 西安交通大學電機系供圖

　　臨界電流密度高，臨界磁場強度大的超導體才適合制作電力電纜。當電流密度、磁場強度或溫度超過其臨界值時，超導態轉變為正常態，即失超。為此把超導體與起穩定作用的銅或鋁構成復合超導體。超導體承載傳輸電流，銅或鋁金屬導體承載失超電流。

　　超導輸電可采用交流或直流，交流超導輸電有微量的能量損耗。

　　較長時期裡超導體的臨界溫度在20K以下，所以各國所設計和研制的超導電纜一般均采用液氦冷卻。液氦冷卻系統技術要求比較復雜，成本亦比較高。

　　除瞭超導體外，超導電纜的主要部分還應包括電絕緣和熱絕緣。對電絕緣要求在低溫下有足夠的耐電強度，極小的介質損耗，並具有一定的柔軟性。通常可采用真空、液氦浸漬的塑料薄膜帶包絕緣，亦可用液氦本身加上固體支撐作為電絕緣。

　　為瞭防止周圍環境的熱量傳入深冷下的電纜內部，超導電纜包括其端頭都應具有高絕熱效能的熱絕緣。一般可采用高真空、真空粉末或真空多層熱絕緣結構。為瞭進一步降低輻射漏熱，可采用一個或多個屏蔽層，一般用液氦冷卻作為一個中間屏蔽層。

　　超導電纜的結構通常采用同軸方式，由兩個或多個超導同軸圓柱組成。圖示

為單回路三相(a)以及雙回路六相(b)交流超導電纜的結構示意圖，每相均由雙層同軸超導體組成，中間設有電絕緣層。超導電纜采用同軸結構的原因在於要提高超導電纜的工作電流需采取措施屏蔽這些電流產生的磁場，而同軸結構隻在超導體層之間存在磁場。其次，超導輸電不要求很高的電壓就可以傳輸很大的容量，但交流超導輸電受到靜態穩定的限制，同軸結構減小瞭線路的 電感，可以使靜態穩定極限大幅度增加。

　　研制液氮溫區內臨界電流密度高的超導體給發展超導輸電提供新的前景，因為液氮冷卻系統的技術比液氦系統簡單，成本也低得多。