一度电，能让烧水壶连续工作1小时，

 

烧出的水能泡上40碗方便面；

 

一度电，能给平板充电30+次；

 

连着把76集的《甄嬛传》看3遍；

 

一度电，能让音响连续工作30小时，

 

从白天嗨到黑夜再嗨到白天，

 

做广场上最靓的仔……

 

城市中每一度电的传输，

 

都离不开一种设备

 

——电缆。

 

 

在中国，

 

每年电力传输过程中

 

线路损耗非常大。

 

然而随着史上最强35千伏超导电缆

 

横空出世，

 

线路损耗的难题终于得到解决。

 

之所以称它为“史上最强电缆”，

 

是因为它在“超导技术”的加持下，

 

可实现趋近于零电阻。

 

在国家电网在上海兴建的

 

世界首个35千伏公里级

 

超导输电示范工程中

 

它能够以35千伏“小”电缆，

 

成功输送2160.12安培电流，

 

达到220千伏“大”电缆的输送能力，

 

以历史性的突破，

 

成为“史上最强”。

 

 

01 装备之强

 

把这根电缆剖开，

 

可以看到类似“三色圆珠笔”的结构，

 

这正是三相统包结构，

 

外层的绝热管包裹着

 

三股相互绝缘的超导缆芯，

 

像三根“笔芯”，

 

用来传送三相交流电。

 

超导电缆结构中，

 

核心采用仅0.4毫米厚

 

极为纤弱的第二代超导带材，

 

其中起导电作用的超导层

 

厚度约为1微米，

 

另外还包括不锈钢基带、

 

保护层、缓冲层等。

 

该材料从设计到生产制造

 

完全实现了国产化。

 

尽管这次超导输电示范工程

 

只有1.2公里，

 

但超导材料一共使用了

 

近300公里。

 

在常压下，

 

超导体达到“临界超导温度”，

 

并具备强大的输送能力，

 

需要低至77K(-196℃)，

 

这正是液氮的温度区间。

 

液氮无毒、无色、无味，

 

取之于空气，

 

也是制造液氧的副产品。

 

一升液氮的价格

 

约等于一升矿泉水，

 

价格低廉、制备方便、

 

稳定可控的特点，

 

使其成为冷却介质的佼佼者。

 

为了使超导材料

 

始终保持超导状态发挥最大能效，

 

维持液氮环境尤其重要。

 

除了制冷系统的正常运行，

 

电缆外层通过两层核心结构，

 

牢牢掌控“低温”和“绝缘”两大关键因素。

 

双层柔性真空绝热管，

 

尽全力减小热损耗，

 

同时，固体绝缘材料、液氮等

 

形成了强大的复合绝缘，

 

让内层的三根“笔芯”

 

安稳、持续地在液氮中泡“冷水浴”，

 

低温、封闭的运行环境

 

也让超导电缆具有较长的使用寿命。

 

02 工程之难

世界首个35千伏公里级

 

超导输电示范工程

 

位于上海市中心徐汇老城区。

 

这里区域用电需求旺盛，

 

电力负荷密度高达每平方公里2.7万千瓦，

 

相当于上海平均电力负荷密度的5倍。

 

这里高楼与窄巷并行，

 

商圈与社区相融，河流和轨道交错，

 

地上，车水马龙、人流如织；

 

地下，管道繁多、空间狭小。

 

超导电缆的输送能力

 

相当于4-6回同电压等级传统电缆，

 

能节约70%的地下管廊空间，

 

这样“小通道大容量”的输电模式

 

可有效破解超大城市中心负荷密度高、

 

通道资源有限、

 

电网“卡脖子”现象等难题。

 

国家电网公司超导团队正在讨论研究技术方案

 

由于超导带材的机械性能

 

与传统导体有较大差异，

 

其敷设时牵引力、侧压力、

 

弯曲半径等参数毫无经验可循。

 

面对施工过程中的难点与瓶颈，

 

建设团队通过敷设试验、理论计算，

 

采用创新技术和巧妙设计

 

将问题一一攻克。

 

为了将超导输电技术

 

顺利从“实验室”

 

跨步应用到现有电网的“实战场”，

 

建设团队在“螺蛳壳里做道场”，

 

一大突破就是

 

敷设方式首次使用全程排管，

 

不仅占地空间小，

 

还能最大限度减少受外力破坏的影响，

 

同时便于维护和管理。

 

由于示范工程位于中心城区，

 

无法采用全开挖方式施工，

 

建设团队还研制出了新工艺、新材料

 

以及各种专用器具、设备，

 

来解决建设路径中

 

进站难、小转角、大落差、

 

窄通道等多个施工难点。

 

团队创新运用了“泥水平衡顶管”

 

与“大角度绕行”工艺，

 

突破了世界首条商业化运行公里级

 

超导电缆排管敷设经验的空白。

 

国家电网公司超导团队在闵行区吴泾镇开展试拉试放试验

 

为了证实施工方案的可行性，

 

确保正式敷设一次成功，

 

建设团队在闵行区吴泾镇“量身定制”，

 

建设了试拉试放试验场地，

 

1比1复原了实际电缆敷设中

 

难度最大的路段，

 

进行了3次实地还原试验，

 

收集到一批超导电缆

 

在复杂环境下敷设时的关键数据，

 

有力支撑了超导电缆的安全、高效敷设。

03 运维之细

为了对电缆进行“全景立体式”守护，

 

建设团队自主研发了

 

超导电缆在线监测平台，

 

搭建起电缆系统运行的“监控网”。

 

 

在1.2公里的电缆沿线

 

共有电缆工作井9处，

 

建设者们安装了智能井盖、

 

智能地钉、可视化联动装置、

 

液氮监测设备及全线光纤测振装置等，

 

实时监测电缆运行温度、

 

压力、电流、通道环境等

 

多维度参量信息，

 

呈现超导电缆及通道内、

 

外部环境的运行实况。

 

国家电网公司运维柔性小组对超导输电设备开展巡检工作

 

监测设备有时会受安装环境

 

和使用场景限制，

 

为保证万无一失，

 

还需要做到“人机”的最佳结合。

 

国家电网组建了一支

 

多专业运维柔性小组，

 

采用了“立体巡检+集中监控”的运维新模式，

 

针对设备终端等重点区域设备，

 

开展红外测温以及电流、温度等

 

重要参量监测工作，

 

实现全天候全范围对运维风险的感知。

 

不仅如此，

 

超导电缆也会接受定期的检修试验，

 

分析超导电缆投运后的

 

各层状态变化情况，

 

同时结合日常运维工作，

 

形成工程运维、状态评价技术体系，

 

并完成运维数据库搭建。

 

国家电网公司超导团队完成相关规程、管理规定、保护配置整体方案、应急预案的编制

 

此外，建设团队还首创编制了

 

高温超导电缆相关工作规程、

 

管理规定、保护配置整体方案，

 

以及超导电缆事故应急预案，

 

建设了涵盖8大专业

 

共计15项预案的

 

超导系统运行应急预案体系。

04 未来之门

2021年12月22日，

 

世界首个35千伏商用公里级

 

超导输电示范工程

 

在上海中心城区正式投运，

 

将源源不断的电能

 

送往辖区内的4.6万户用户,

 

开创了公里级超导输电技术

 

在全球城市核心区域应用先例。

 

相比传统输电方式，

 

在满负荷运行的情况下，

 

1根35千伏超导电缆的能源供应能力

 

约与1回220千伏线路

 

和1台同电压等级主变压器相等，

 

可大幅减少

 

高电压等级变电站建设所需空间，

 

“小通道”的输电模式达成。

 

在寸土寸金的上海徐家汇，

 

无论是车水马龙的繁荣景象和烟火气息，

 

还是热衷“Citywalk”的市民

 

都可以踏上埋设超导输电的地面

 

稳步前行。

 

国家电网公司超导团队实时监测超导输电工程满负荷运行载流量

 

2023年8月18日12时30分

 

随着运行电流达到2160.12安培，

 

超导输电示范工程首次实现满负荷运行，

 

进一步刷新了入网超导电缆

 

最大实际运行容量的世界纪录。

 

如果1台4头咖啡机

 

功率按照3000瓦计算的话，

 

这根电缆供电瞬时能制作

 

17.5万杯咖啡。

 

“大容量”输电成为现实。

 

地表之下，

 

超导电缆驭电而行，

 

为城市中心提供充沛动能，

 

以安全稳定和清洁高效的电能输送，

 

构筑发展“动脉”，

 

挺起能源“脊梁”。

 

能源保障和安全事关国计民生，

 

是须臾不可忽视的“国之大者”，

 

超导输电，

 

是属于能源保障的未来之路。

 

自1995年首条30米长的超导电缆建成，

 

各国都在争相抢夺超导这把“金钥匙”，

 

中央企业国家电网

 

已经率先把它牢牢握在手中，

 

成功做到了四个“世界之最”：

 

世界输送距离最长、接头数量最多的超导输电工程

 

世界输送容量最大的商业化运行超导输电工程

 

世界首个为城市负荷中心供电的公里级超导输电工程

 

世界唯一使用全程排管敷设的超导输电工程

 

这个史无前例的开端，

 

已经叩响了全新世界的大门。

 

这扇大门的背后，

 

有超导限流器、超导变电站、

 

超导能源混输管道……

 

这扇大门的背后，

 

有无数只存在于《科幻世界》中的

 

各种未来科技；

 

这扇大门的背后，

​

是“碳中和、碳达峰”美好现实图景。

 

今天我们有了第一个1公里，

 

未来就会有5公里、10公里，

 

甚至更长。

 

在新的领域开拓，

 

在新的赛道前行，

 

只要向前的脚步不停，

 

中国超导输电技术

 

一定能打开“未来之门”。

 

本文内容来自电网头条。