盧力媛 科技日報記者 王春
12月22日，世界首條35千伏公里級超導電纜示范工程在上海正式投運。這是國內新型電力系統(tǒng)建設領域一項重大核心技術突破，標志著我國超導輸電應用邁入全球領先行列。
世界首條35千伏公里級超導電纜試拉試驗現場。國網上海電力供圖
35千伏公里級超導電纜示范工程位于徐匯商業(yè)核心區(qū)，聯(lián)結兩座220千伏變電站，總長1.2公里，額定電流2200安培，額定容量133兆伏安，采用全程排管敷設工藝，是目前世界上距離最長、輸送容量最大、全商業(yè)化運行的35千伏超導電纜輸電工程。
作為國家電網與上海市共同開展的科技產業(yè)戰(zhàn)略合作成果之一，該示范工程由國網上海電力承建運維，項目自2016年啟動醞釀至全線投運，歷時5年多時間；工程主體部分于2020年4月開工，歷時一年半完工。
超導輸電是當今電力行業(yè)最具革命性的前沿技術之一。其原理是在零下196攝氏度的液氮環(huán)境中，利用超導材料的超導特性，使電力傳輸介質接近于零電阻，電能傳輸損耗趨近于零，從而實現低電壓等級的大容量輸電。
“一條35千伏超導電纜相當于傳統(tǒng)220千伏電纜的輸送容量，可以替代4-6條相同電壓等級傳統(tǒng)電纜，較以往可節(jié)省70%的地下管廊空間?！眹W上海電力總工程師謝偉介紹說，“這種傳輸效能和空間經濟性上的顯著優(yōu)勢，使得超導電纜非常適用于將大容量電能直接輸送到寸土寸金的城市中心區(qū)域。”
近年來，隨著社會經濟高速發(fā)展，上海城市電網負荷密度快速增長、通道資源緊張、電源點難以深入城市中心區(qū)域等矛盾日益凸顯。高溫超導電纜具有損耗低、容量大、體積小、無污染等優(yōu)點，超導電纜的落地應用，有效解決了窄通道大容量輸電的難題，有助于消除負荷熱點地區(qū)的供電“卡脖子”現象，為城市電網今后的升級改造提供了一種全新的解決方案。
科研人員進行超導電纜介質譜測試。國網上海電力供圖
當前，全球范圍內較長距離高溫超導電纜的研究開發(fā)方興未艾，高溫超導電纜的實用化、商用化進程正在加速，已有多組長距離高溫超導電纜并入實際電網運行，主要集中在美國、日本、韓國、德國。此前已投運的最長高溫超導電纜位于德國及韓國，全長約為1公里。但是從1公里到1.2公里要解決一些瓶頸才能實現。
此次示范工程的成功投運不僅開創(chuàng)了公里級超導電纜在全球城市核心區(qū)域的應用先例，同時也在核心的材料、技術和裝備上實現完全自主知識產權。從最關鍵的超導材料，到電纜結構、關鍵部件，再到頂管敷設，都是上海自主創(chuàng)新的成果。
項目團隊成功研發(fā)大長度三相統(tǒng)包超導電纜及系列裝備，實現超導電纜及其生產裝備自主可控；在全世界首創(chuàng)超導電纜全程排管冷縮補償方法，將超導電纜從常溫到低溫時的材料收縮影響降至最低；通過自主研發(fā)的超導電纜敷設監(jiān)控系統(tǒng)及專用工器具，在電纜試拉試放環(huán)節(jié)獲取了敷設關鍵技術參數，破解了狹小空間內全程排管敷設大坡度、多轉角等難題。據悉，項目團隊還圍繞超導電纜的規(guī)劃設計、運行維護、繼電保護、施工、試驗及驗收，布局了20余項國際和行業(yè)標準的申報計劃，累計申請發(fā)明專利30余項。
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