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超导电缆能使电能损耗降为零吗?

超导电缆能使电能损耗降为零吗?

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2017-05-10

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    发电站通过漫长的输电线向工厂和千家万户输送电能,通常使用铝线和铜线。由于电阻 的存在,一部分电力在输电过程中转变为热能而消失,存在着严重的电能损耗,为了提高送电 效率,人们作了种种努力。
  目前在常规导线送电的情况下,无论怎样改善,仍避免不了大约总 量的1/10被损耗掉。  由此人们想到了使这种损耗降为零的唯一方法,就是使用电阻为零的 超导电缆输电。超导材料线圈的磁感应强度比通常用的线圈提高5 ~ 10倍,超导线的载流能 力也有数量级的增加。
  因此,超导电机具有小型、轻量、输出功率高、损耗小等优点。将超导 体用于输电,无疑是其最重要的用途之一,利用超导体的零电阻特性可以无损耗地输送极大 的电流和功率。  超导体的电流仅仅集中在厚度为10。
  6~10。7毫米的表层中,所以用的都是超 导细丝做成的多股缆线,细丝直径一般在0。 02毫米以下。目前从机械上可将超导电缆分为 三类不同的结构:结构的热绝缘和导体都是刚性管,其优点是热损失小,结构简单,电性能好。
   半绕性结构,其绝热管是刚性的,但是有不少段补偿热收缩的波纹结构,而导电体是绕性结 构。  其优点是导线可以加工成200~400米长,并可卷起来运输。全绕性电缆,它的优点是运 输、安装和使用都比较方便。
  一般的三相交流超导电缆都设计为同轴型。其中有三根超导缆线,中间是冷却通道,外 面是组合式绝热层。由于电磁场都被限制在每根缆线里,因此,没有出现涡流损失。  如果是 直流电缆,每相的两根线就不一定用同轴结构了。
  超导直流电缆的优点是减少了导体的需要 量,可选用制造直流电缆的超导材料,也相应的多一些。如果容量相同,它的尺寸也比交流电 缆小,因此,价格也比交流电缆低。但是,超导直流供电在目前技术条件下,要在200千米以 上输电才合算。
    交流超导电缆和直流超导电缆不同,它存在着超导体中的磁滞损失和绝缘层 中的介质损失问题,所以其功率容量较低。导体不是超导线束形状,而是覆有铌薄膜的大直 径铝管。采用铝管有两个作用:一是增强超导体薄膜;二是为电缆电流提供一条可替换的 途径。
  超导电缆的终端是比较复杂的装置。  超导电缆是为电力供应系统而设计的,在该系统里 其他的重要部件,如电机的三相绕组、变压器电路保险器等都是正常导体,而超导电缆终端必 须同时发挥下列作用:它必须能以最小的损耗将大电流从室温区输送到低温区;它能将高电 位耦合给超导体;它必须能从高电位到低电位之间输送。
    超导电缆是解决大容量、低损耗输 电的一个重要途径,虽然离实用化尚有一段距离,但由于它的潜在优势如此诱人,所以各国科 技工作者为此正在进行大量的研制工作。随着时代的发展,科技的进步,科学家认为,到21 世纪中叶,超导输电将完全代替目前的常规导线输电。
  到那时,人类利用超导输电就像国际 电话那样铺设海底电缆,可以实现较远距离的输电。  那时人们能轻而易举地进行电力贸易, 使地球资源得到有效的利用。

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