高温超导低压直流电缆

2023年11月20日，国内首条高温超导低压直流电缆在江苏苏州并网投运，如图1，填补了我国在超导电缆低压直流系统的应用空白。

该项目使用的钇钡铜氧（YBCO）第二代高温超导带材为国产化材料，其特点是使超导临界温度提高到90K（183.15℃），当温度低于临界温度90K（183.15℃）时，该材料实现超导，电阻为零。结合杜瓦管的低温技术，实现超导电缆系统核心材料的国产化，杜瓦管结构如图2。

高温超导低压直流电缆在国内首次采用正负极同轴的方式，相当于2根电缆合二为一，是目前结构最紧凑的超导电缆。其好处是，电缆中相反的电流方向使得正负极产生的磁场相互抵消，实现完全磁场自屏蔽，从而消除对外电磁干扰，并且在故障状态下可兼具限流器作用，保护系统中其他电气设备，使电力系统更可靠。

与相同电压等级的常规电缆（PVC铜芯）相比较，截面积不到常规电缆的一半，由于制冷和漏热会带来一定能量损耗，但导体损耗只有常规电缆的十分之一（补充：液氮的沸点是196.56℃）。

（1）常规电缆一般横截面积会比较大，这是为了，高温超导低压直流电缆实现完全磁场自屏蔽原理是相反的电流方向产生相反方向的两个磁场，这是利用了电流的。

（2）在黑龙江河52℃的自然环境下，根据材料分析，钇钡铜氧系材料（选填“可以”或“不可以”）实现超导：杜瓦管的作用就是让导体实现在自然环境下常温超导，杜瓦管中的液氮主要作用是。

（3）目前由于超导温度过低，以及传输过程中热传递导致成本升高，你认为还可以通过的方法来突破这一问题。

（4）发电厂使用常规电缆给某片区供电时，损耗约为5%，该片区一个月消耗电能1.9×10⁶kW•h电能时，则发电厂需要提供电能kW•h，如果使用高温超导低压直流电缆输送电能，发电厂一个月能节约元（每1kW•h的电能发电成本约0.3元）。