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我国高温超导应用现阶段新进展

来源: 线缆招聘网      作者:cabhr     发布时间:2018-04-16 15:42:33     浏览次数:125    

  2000年7月,从中科院电工所传出一条消息:该所开发的6米长高温超导电缆成功通过了1450安培的电流试验。这标志着我国已经全面掌握了高温超导电缆的关键技术。此后不到一个月,中科院物理所研制出高温超导低相位噪声振荡器,其振荡频率和相位噪声等指标达到国际水平。

  超导现象是1911年由荷兰物理学家昂内斯发现的。他发现当温度降到绝对温度4.2度时(绝对温度零度相当于零下273摄氏度),水银的电阻突然消失了。可惜的是,传统的超导电现象只能在液氦温区(-269℃)才能出现,而氦是一种稀有气体,因而大大限制了超导的应用。1986年夏,当时在瑞士工作的物理学家缪勒和贝德诺兹发现,一类特殊的铜氧化物超导转变温度高达近40度绝对温度。

我国高温超导应用现阶段新进展

  1987年初,在美国工作的华裔科学家吴茂昆、朱经武等发现了超导转变温度高达90度绝对温度的超导体,几天后,中国科学院物理研究所赵忠贤、陈立泉等以及日本的科学家也分别独立地发现了超导转变温度为100度绝对温度以上的超导体。超导体不能在液氮温区(绝对温度78度)工作的禁区终于被打破了。氮在空气中有的是,而空气的液化是一种广泛应用的技术。

  中科院电工所超导技术研究室主任肖立业研究员说,超导体在电力能源、超导磁体、生物、医疗科技、通信和微电子等领域有广泛的应用。在电力能源方面,包括输电电缆、线流器、电动机、发电机、变压器、超导储能系统在内的一系列超导产品将给电力的发展带来深远的影响,以至于美国能源部的专家认为“超导电力技术是21世纪电力工业唯一的高技术储备”,日本专家也认为“发展超导电力技术是在21世纪保持尖端优势的关键所在”。输电电缆被认为是实现高温超导应用的最有希望的领域。肖立业介绍说,传统电缆由于有电阻,电流密度只有300-400安培/平方厘米,而高温超导电缆的电流密度可超过10000安培/平方厘米,传输容量比传统电缆要高5倍左右,功率损耗仅相当于后者的40%。因而在城市中心配电、水电站等需要大电流的场合具有重要的应用价值。有专家预测,按现在的电价和用电量计算,如果我国输电线路全部采用超导电缆,则每年可节约400亿元。

  美国已经开发出30米长3000安培的铋系电缆,并在电力公司满负荷运行半年多。我国高温超导电缆研究水平大致相当于美国1997-1998年的水平,这主要是因为我国高温超导材料的研制相对滞后。国外最新的超导材料已经达到长1000-2000米、电流密度在10000-15000安培/平方厘米以上的水平,而国内材料最好的也就是100米长,电流密度3000安培/平方厘米。如果采用外国进口材料,我们完全有可能在两三年内达到美国现有的水平。

  未来的十年是高温超导市场发展和材料产业化的十年。据预测,2010年和2020年,世界超导市场将分别达到300亿美元/年和2440亿美元/年。

  高温超导直流输电技术

  在现代工业化社会,电力是社会生产、生活的重要支柱,是保证社会正常运行的根本能源。电力系统由小到大,经过低压输电到高压输电,直流输电到交流输电等若干技术变革,发展为现代的多机、大容量、交直流输电相结合的复杂系统。但是,随着系统的扩大,电力系统在若干方面正面临着难以克服困难。

  如高电压、长距离的电力输送,使系统出现难以克服的稳定性问题;在大城市,电能消费密度不断增长,但送电通道越来越紧张,用常规技术已难以解决大城市高密度大容量送电问题;目前的输电导体绝大多数使用的都是具有电阻的铜和铝,作为导电物质,输电线路损耗巨大。

  要解决上述困难,急需在电力系统中进行重大的技术革新。由于超导体具有电阻为零和其他一些优越特性,应用超导技术,正是解决电力系统中上述困难的有效途径。高温超导电缆具有特大电流密度和超低输电损耗等特点,是一种极具应用前景的大容量紧凑型输电电缆,并具有节能、资源保持、零电磁干扰、非爆炸性、不可燃及无毒等环保优势。

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