原标题：电缆是如何超导的？好在哪里？
12月22日，由国家电网公司兴建的世界首条35千伏公里级超导电缆示范工程在上海投运！
图源：央视新闻客户端
35千伏超导电缆示范工程位于上海市中心徐家汇地区，总长度1.2公里，额定电流2200安培，额定容量133兆伏安，采用全程排管敷设工艺。
· 核心技术国产化率100%
· 国内首次商业化应用超导电缆输电技术
· 填补多项国际标准空白
· 世界上输送容量最大、距离最长、接头数量最多的全商业化运行35千伏超导电缆输电工程
这是国内新型电力系统建设在关键技术领域取得的一项重大突破，标志着我国在超导输电领域位居国际领先地位！
Q：超导电缆是什么？
A：超导电缆，是指用超导体代替常规铜铝导体来输电的电缆。超导输电的原理是在零下196摄氏度的液氮环境下，利用超导材料的导电特性，使电力传输介质接近于零电阻，电能传输损耗接近于零，从而实现低电压等级的大容量输电。
Q：超导电缆好在哪儿？
A
具体来说，35千伏超导电缆——
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节省7成空间
“缆生”的成功史，要从它的宿敌说起。
我们都希望电能在传输过程中损耗得越少越好。在中国，每年电力传输过程中的线路损耗超过了数百亿千瓦时。
但因为客观限制，电缆终其一生都在与最大的敌人——电阻抗争！
电阻是电缆成功路上的绊脚石，无声无息地让电能流失，还会发热加速电缆老化。
不过，打怪升级咱没在怕的，三步走上“缆生”巅峰。
❀ Part1. 灵感
1911年 ， 荷兰科学家 H·卡茂林·昂内斯：“哎呀妈呀，快来看啊！发生不得了的事情啦！汞冷却到4.2开尔文（零下268.98摄氏度），汞的电阻突然消失啦……
发现超导现象！
后来，昂内斯发现许多金属和合金都具有在低温状态下电阻为零的特征。这些导体就被称为超导体，4.2开尔文就被称为汞的超导临界温度。因为比绝对零度要低，所以这种现象也被称为低温超导。
这么低的温度，只能使用液氦来作冷却介质。而液氦稀缺、昂贵、难再生，超导技术没办法大规模实际应用。
❀ Part2. 转机
典型超导材料体系和转变温度随时间的演化。来源：《物理》2021年第4期
科学家在实验中发现，不同超导材料的超导临界温度不同。
科学家发现钇-钡-铜-氧系材料的超导临界温度达到——90开尔文，零下183.15摄氏度！
这就意味着超导材料可以使用液氮作为冷却介质了。
在常压下，液氮液化温度低至77开尔文，相比起绝对零度0开尔文，这个温度算得上“高温”了。
液氮可比液氦便宜多啦，维持低温设备运行费用低，可控性好，妥妥的经济适用型。
超导材料开始广泛应用于磁悬浮列车、热核聚变、生物医学等领域。
❀ Part3. 突破
当超导技术应用到输电领域，就成就了超导电缆。
它输电容量大、损耗低，体积小、节约资源、环境友好，好比是输电的VIP通道。
这是怎么做到的呢？关键在于超导电缆制冷系统。
它由液氮泵及泵箱容器实现液氮的循环，为超导电缆提供必要的低温、压力、流量等运行环境，将超导电缆运行中产生的热量带回制冷机冷却。
❀ 35千伏超导电缆示范工程看点多多
在关键技术研究方面，成功研发大长度三相统包超导电缆及系列装备，突破了大长度绝热管制造、大长度超导带材绕包接续、大温差终端绝缘设计等一系列装备制造的瓶颈，实现超导电缆及其生产装备自主可控。
在工程建设方面，在全世界首创超导电缆全程排管冷缩补偿方法，将超导电缆从常温到低温时的材料收缩影响降至最低；通过自主研发的超导电缆敷设监控系统及专用工器具，在电缆试拉试放环节获取了敷设关键技术参数，破解了狭小空间内全程排管敷设大坡度、多转角等难题。
在标准创制方面，围绕超导电缆的规划设计、运行维护、继电保护、施工、试验及验收布局了20余项国际和行业标准的申报计划，累计申请30余项发明专利。
在实际应用方面，有效解决了窄通道大容量输电的难题，有助于消除负荷热点地区的供电“卡脖子”现象，为城市电网今后的升级改造提供了一种全新的解决方案。
咱就是说——
感谢：国网上海电力 梁嘉晟 顾炜程
部分参考资料：中科院物理所等离子研究所网站、《物理》杂志
责编丨韩煦 美编 | 邸璇 执行审核｜金雨双
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