效测量重量为 1 kg，结果见表 2。
实际测量中，按照目前《电缆行业交联聚乙烯电
缆原材料采购规范》，将杂质颗粒尺寸分成四档，即
120 ～ 250 µm，250 ～ 500 µm，500 ～ 1 000 µm 和大于 1 000 µm。对于小于 120 µm 未进行划分，主要原因 是目前国内生产厂家以生产 35 kV XLPE 原料为主，
高温超导电缆的应用技术，因设备的高效率化， 不仅仅节能，还因其重量轻、尺寸小，可高密度地进
收稿日期：2004-10-18 作者简介：邓隐北（1937 - ），男，江西萍乡人，原科研处
处长，机电工程系主任 . 作者地址：广东广州市东圃大马路天力街 10 号 406 室
［510660］.
行能源输送与变换等一系列的优点，故日、美、欧等 世界各国都在积极进行高温超导电缆的研究开发及 应用。
2 高温超导电缆的结构
高温超导电缆是采用无电阻、高电流密度传输 的超导材料为导体，是实现大电流传输的一种电力 设施，可实现低损耗、高效率和大容量输电。
高温超导电缆的绝缘有室温绝缘（WD）和低温 绝缘（CD）等两种型式，以下以 CD 型式高温超导电 缆的一种结构进行介绍。
高温超导电缆内部有液态氮流动，在具有柔性 的电缆架上，无间隙地螺旋缠绕四层截面积为 3 . 8 mm × 0 . 24 mm 铋系高温超导体 Bi-2223 金属带，组 成超导导体层，是传输电流的传导部分；超导体外还 缠绕绝缘层和屏蔽层；为了使电缆内液氮处于超导 体的临界温度（77 K），必须具有绝热性能优良的绝 热 管。 因 此，高 温 超 导 电 缆 通 常 由 超 导 体 层、绝 缘 层、屏蔽层和绝热管等组成。
500 m 长的超导电缆采用管道敷设，考虑其管 道长度大大超过了日本迄今开发验证过的 100 m 长 管道，故首先是在电力中央研究所的横须贺分所内 经试验验证，确认无问题后才进行实际的管道敷设。
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电线电缆 Electric Wire & Cable
表 1 测量平均值与实际值比较
试样号
1 2 3 4 5 6 7
仪测 /µm 308 128 230 372 156 174 128
显微镜 测/µm
320 120 205 380 170 150 130
试样号
8 9 10 11 12 13
仪测 /µm 133 156 161 124 119 142
显微镜 测/µm
严格地 讲，上 述 两 根 研 制 品 由 于 无 绝 缘 层，因 此，只能称之为高温超导电缆的半成品。 3.3 第三根高温超导电缆的研制
2004 年，北京云电英纳超导电缆有限公司承担 了科技部“863”计划和北京市科委开发高温超导电 缆产业化技术的重大项目，并实施了第一组实用超 导电缆系统。该系统为户外分相交流高温超导电力 电缆，长度为 33 . 5 m，额定电压为 35 kV，额定电流 为 2 kA，主绝缘为交联聚乙烯，电缆外径为 112 mm，
在日本经济产业省和国民经济发展局（NEDO） 技术开发机构的交流超导基础技术研究项目中，古 河电气工业公司为使超导电缆走向实用化，已成功 研制了世界最长的 500 m 高温超导电缆。
这次研制的高温超导电缆，为单芯型（一根绝热 管只装一 根 电 缆 芯 线 ）低 温 绝 缘 超 导 电 缆，长 度 为 500 m，外径约 130 mm，电压等级为 77 kV、电流值为 1 kA。“古河电工”负责电缆制造和敷设，电力中央 研究所负责试验。
120
117
- 2.5
力可高达 20 µm，为以后国内发展 110 kV 及以上电 压等级的超净料作好了测试准备。
结果表明，标定卡上从 20 µm 和 1 000 µm 不同 尺寸圆形颗粒测中率为 100% ，测量误差除 20µm 和 40 µm 稍大外，其余各尺寸均小于 5% 。
取 110 kV XLPE 原料用仪器进行实际测量，有
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电线电缆
2005 年 6 月
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高温超导电缆的研制动态与发展前景
邓隐北
（郑州大学，河南 郑州 450052）
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寸范围； （4）具有统计功能； （5）存储、打印报告。
5 性能测试
利用微孔标定卡进行性能测试。微孔标定卡上 每隔 4 mm 均分布着 20，40，80，120，250，500，1 000 µm 等七个尺寸的黑色圆形颗粒。将标准模板匀速 通过测量仪 10 次，并对测量结果取算数平均值，结 果见表 1。
绝缘层是在超导体的外面缠绕 7 mm 的半合成 纸 PPLP 形成。高温超导电缆在运行中，电缆绝缘 是由液氮加压、浸透，和绝缘纸共同构成的液氮复合 绝缘，可获得比单体的纸和液氮更高的绝缘性能；超 导屏蔽层与导体层一样，先将两层 Bi-2223 带螺旋状 无间隙地缠绕在绝缘层上而形成。在电缆端部将三 相屏蔽层短接，就能使屏蔽层构成一个闭合回路。
1引言
从发电厂到电力用户，实现输配电任务的电力 传输线，通常由架空输电线和地下电力电缆组成，而 城市中则经常采用常规的铜导体的地下电力电缆。 由于受焦耳热损耗影响，导体发热限制了输电线的 输电容量，要想增大输电容量就必须加大导体的尺 寸。而高温超导电缆是以液氮低温（77K）条件下形 成超导状态的超导线材作为导体，而超导体在超导 状态下其电阻为零，损耗极小，与同截面的铜导体相 比，其允许的电流载流量可达铜导体的 50 ～ 100 倍， 因此可实现电力电缆的小型化。
当导体通过电流时会产生一个电磁场，而导致 在屏蔽层上产生一个与导体电流相位相反、大小相
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电线电缆 Electric Wire & Cable
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等的感应电流，因此，它可抵消因导体电流而产生的 磁场，同时也可屏蔽外磁场的干扰，因此超导电缆的 电抗非常小，而且能抑制了因泄漏磁场产生的涡流 损耗和铠装损耗，具有明显的降损效果。据报导，一 根 Bi-2223 金属带的临界电流为 40 A 以上。冷却用 的液氮在电缆绝热管内流动。液氮由两台冷却能力 为 1 kW 的斯特林冷冻机进行循环冷却。
120 160 160 130 120 160
实际
测量
误差
实际
测量 误差
尺寸/µm 尺寸/µm
/%
尺寸/µm 尺寸/µm / %
20
22
10
250
255
2.0
6 结束语
40
43
7.5
500
493
- 1.4
本文描述的杂质测量仪具有测试速度快、性能
80
83
3.8
1 000
1 047
4.7
稳定、分辨率高、测量误差小等特点，尤其是其分辨
导体采用液氮循环冷却。目前已完成所有常温和低 温下的电性能测试，验证了电缆的各项指标均符合 设计要求，性能良好。2004 年 7 月 10 日，该组电缆 系统正式 并 网 仪 式 已 在 云 南 省 昆 明 普 光 变 电 站 举 行，这标志着继美国、丹麦之后，我国成为世界上第 三个将高温超导电缆投入电网运行的国家。 3.4 第四根高温超导电缆的研制
2005 年 6 月 Jun. ，2005
该软件完成了以下功能：（1）实际显示各种测 110 kV 或更高电压等级的 XLPE 原料，才考虑 120
量数据，便于观察；（2）数字、曲线两种显示方式同 时在一个显视器上； （3）可以通过键盘、鼠标设定尺
µm 以下的杂质颗粒。
表 2 仪器测量值与显微镜测量值的比较
（Zhengzhou University，Zhengzhou 450052，China） Abstract：Theis paper outlines the construction，principle and advantages of HTS cables， focus being laid on the development and future application of the world’s longest（500 m）HTS cable. Key words：HTS cables；construction；development；application
摘要：概述了高温超导电缆的结构、原理及优越性，重点介绍了目前世界上最长的 500 m 高温超导电缆的研制
情况及其应用的前景。
关键词：高温超导电缆；结构；发展；应用
中图分类号：TM249 . 7
文献标识码：A
文章编号：1672-690（1 2005）03-0008-03
Developments and Prospects of HTS Cables DENG Yin-bei
常规的地下电力电缆的敷设，必须建造大型隧 道或管道，而超导电缆则可将其敷设在建筑造价低 廉的直径为 150 mm 的管道中，能大幅度降低建设成 本。此外，因输电损耗小，可起到削减 CO2 气体排 放量和降低运行成本的效果；尤其是超导电缆在超 导体的外层有两层同轴的超导屏蔽层，屏蔽层中流 动的电流与超导体中流动的电流是逆向的，即可封 闭导体内流动的电流，能降低电抗，其结果可增加极 限的输电功率。
4 世界最长的 500 m 高温超导电缆研制成 功
由于信息技术（IT）化等导致城市中电力需求的 增长，要求增加输电线路，扩大输电容量。但在建设 地基方面，存在着根本无法在市区内建立或扩建地 下隧道，以及建筑成本过高等两大问题，故只能寄望 于输电损耗小、重量轻、结构紧凑、能实现大容量送 电的超导电缆的应用，以解决当务之急。