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安徽萬邦特種電纜有限公司
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超導電纜特性某些金屬和金屬化合物在某一溫度以下，直流電阻率幾乎等于零，這一現象稱為超導現象。導體呈現超導現象的溫度稱為超導臨界溫度。運行溫度在導體的超導臨界溫度以下的電纜稱為超導電纜。運行溫度在超
超導電纜特性
某些金屬和金屬化合物在某一溫度以下，直流電阻率幾乎等于零，這 一現象稱為超導現象。導體呈現超導現象的溫度稱為超導臨界溫 度。運行溫度在導體的超導臨界溫度以下的電纜稱為超導電纜。運行溫 度在超導臨界溫度以上 20K 和 80K 左右的電纜為低溫有阻電纜。二者結 構大體相同。低溫有阻電纜是采用滌冷技術把導體冷卻到很低的溫度， 可使導體電阻系數大大降低，從而提高電流密度，增加傳輸容量。而超導 電纜導體處于超導狀態，導體電阻等于零，其傳輸的容量會更大。現就超 導電纜的結構簡述之。
1. 超導電纜的特性
超導體分為 I 型和 Ⅱ 型兩類。 I 型超導體包括除鈮、鈦以外的大部 分純金屬如鉛、錫和汞等。這類超導體的特點是超導性能決定于一個較
低的臨界磁場 Hc 。當磁場超過 Hc 時即回到正常狀態。在超導狀態下它 們幾乎是反磁性的，即磁場不能入導體內部，只存在于表面極薄的一層， 其厚度約為 10 - 6 ~ 10 - 7 mm。這類超導體的缺點是臨界磁場低而且臨界 溫度亦低，因此不利于應用。 Ⅱ 型超導體包括鈮、釩和它的許多合金如鈮 三錫(Nb3 sn)，鈮鈦(NbTi)，鈮鋯(NbZr)，鈮三鍺(Nb3 Ge)，釩三鎵(V3 Ga)以 及近來發現的鈮鋁鍺合金 Nb3 (A10 . 8Ge0 . 2)等。它們具有兩個臨界磁場， 在達到個臨界磁場 Hc1 之前，其性能與 I 型的相似。超過這一點后， 導體就不是反磁性的，有一些磁場能透過導體內部。在這個階段內 導體處于超導和正常的混合狀態，直至磁場達到第二個臨界值 Hc2 以后， 導體就回到正常狀態。這類超導體的臨界溫度和臨界磁場均比 I型 的高。
從理論上說，在 I型超導體中，當磁場低于臨界值時，應該沒有損耗。 但實際上由于在導體表面極薄的一層厚度內仍有一些磁場透過，加上導 體表面的缺陷，會導致一些磁滯，從而產生小的交流損耗。 同樣，對于 Ⅱ 型來說，當磁場低于臨界值時，也有一些交流損耗，但當磁場超過臨界值，導體處于混合狀態時，交流損耗就較大。
2 . 超導電纜的結構型式
對于超導電纜來說，為了獲得大的載流能力和低的交流損耗，選用的 超導體必須具有高的臨界磁場值和臨界溫度。從目前來看，鈮似乎是最 合適的，但它的價格較貴。鈮的臨界溫度為 9 . 2K，必須采用液氦作為冷卻 介質。
在超導體中，電流只在表面極薄的一層流過，因此對導體不要求有大 的截面，而要求有大的表面，一般采用細小的絞線束或大直徑的管形導 體。超導電纜的導體可以用純鋁作為底材，在其表面涂以一層鈮；或用銅 作底材在其表面涂以一層鈮的合金。鈮的交流損耗與其厚度無關。在發 生故障時，底材將分擔通過一部分故障電流，此外，它將增大導體的熱容 量，從而防止超導體過熱。
圖 13 - 18 為設計的( 1967 年提出)超導直流電纜。纜芯由鈮三 錫超導體的細絞線構成，外面包有一層塑料絕緣。兩個纜芯電纜和一根 液氦管道一起裝在一個直徑為 12cm 的管子內。管子內部的空隙是液氦 的回路。電纜的外層是熱輻射屏蔽，直徑為 14cm，它借液氮的冷卻，保持 溫度在 77K 左右。電纜管與熱輻射屏蔽之間的空隙保持真空。 電纜管道 下面有二根液氮管道。整個系統裝在一個密封的真空金屬槽內，使與周 圍環境隔熱。因為是直流，所以導體應該沒有損耗，但由于輸送功率的波
動，會導致一些損耗，特別是合上和切斷電源時。對于 20km 長的這種線 路，液氦的熱負荷所需的制冷功率約為 300kW，而液氮的制冷功率則需
1200kW。
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