一度電，能讓燒水壺連續工作1小時，燒出的水能泡上40碗方便面；
一度電，能給平板充電30+次，連著把76集的《甄嬛傳》看3遍；
一度電，能讓音響連續工作30小時，從白天嗨到黑夜再嗨到白天，做廣場上最靚的仔……
城市中每一度電的傳輸，都離不開一種設備——電纜

在中國，每年電力傳輸過程中，線路損耗非常大。然而隨著史上最強35千伏超導電纜，橫空出世，線路損耗的難題終于得到解決。
之所以稱它為“史上最強電纜”，是因為它在“超導技術”的加持下，可實現趨近于零電阻。

在國家電網在上海興建的世界首個35千伏公里級超導輸電示范工程中，它能夠以35千伏“小”電纜，成功輸送2160.12安培電流，達到220千伏“大”電纜的輸送能力，以歷史性的突破，成為“史上最強”。



裝備之強.01

把這根電纜剖開，可以看到類似“三色圓珠筆”的結構，這正是三相統包結構，外層的絕熱管包裹著三股相互絕緣的超導纜芯，像三根“筆芯”，用來傳送三相交流電。
超導電纜結構中，核心采用僅0.4毫米厚極為纖弱的第二代超導帶材，其中起導電作用的超導層厚度約為1微米，另外還包括不銹鋼基帶、保護層、緩沖層等。該材料從設計到生產制造完全實現了國產化。
盡管這次超導輸電示范工程只有1.2公里，但超導材料一共使用了近300公里。
在常壓下，超導體達到“臨界超導溫度”，并具備強大的輸送能力，需要低至77K(-196℃)，這正是液氮的溫度區間。液氮無毒、無色、無味，取之于空氣，也是制造液氧的副產品。

1升液氮的價格約等于1升礦泉水，價格低廉、制備方便、穩定可控的特點，使其成為冷卻介質的佼佼者。
為了使超導材料始終保持超導狀態發揮最大能效，維持液氮環境尤其重要。
除了制冷系統的正常運行，電纜外層通過兩層核心結構，牢牢掌控“低溫”和“絕緣”兩大關鍵因素。雙層柔性真空絕熱管，盡全力減小熱損耗，同時，固體絕緣材料、液氮等形成了強大的復合絕緣，讓內層的三根“筆芯”安穩、持續地在液氮中泡“冷水浴”，低溫、封閉的運行環境也讓超導電纜具有較長的使用壽命。

工程之難.02

世界首個35千伏公里級超導輸電示范工程，位于上海市中心徐匯老城區。這里區域用電需求旺盛，電力負荷密度高達每平方公里2.7萬千瓦，相當于上海平均電力負荷密度的5倍。這里高樓與窄巷并行，商圈與社區相融，河流和軌道交錯，地上，車水馬龍、人流如織；地下，管道繁多、空間狹小。
超導電纜的輸送能力相當于4~6回同電壓等級傳統電纜，能節約70%的地下管廊空間，這樣“小通道大容量”的輸電模式可有效破解超大城市中心負荷密度高、通道資源有限等難題。

國家電網公司超導團隊正在討論研究技術方案

由于超導帶材的機械性能與傳統導體有較大差異，其敷設時牽引力、側壓力、彎曲半徑等參數毫無經驗可循。面對施工過程中的難點與瓶頸，建設團隊通過敷設試驗、理論計算，采用創新技術和巧妙設計將問題一一攻克。
為了將超導輸電技術順利從“實驗室”跨步應用到現有電網的“實戰場”，建設團隊在“螺螄殼里做道場”，一大突破就是敷設方式首次使用全程排管，不僅占地空間小，還能最大限度減少受外力破壞的影響，同時便于維護和管理。
由于示范工程位于中心城區，無法采用全開挖方式施工，建設團隊還研制出了新工藝、新材料以及各種專用器具、設備，來解決建設路徑中進站難、小轉角、大落差、窄通道等多個施工難點。團隊創新運用了“泥水平衡頂管”與“大角度繞行”工藝，突破了世界首條商業化運行公里級超導電纜排管敷設經驗的空白。

國家電網公司超導團隊在閔行區吳涇鎮開展試拉試放試驗

為了證實施工方案的可行性，確保正式敷設一次成功，建設團隊在閔行區吳涇鎮“量身定制”，建設了試拉試放試驗場地，1比1復原了實際電纜敷設中難度最大的路段，進行了3次實地還原試驗，收集到一批超導電纜在復雜環境下敷設時的關鍵數據，有力支撐了超導電纜的安全、高效敷設。

運維之細.03

為了對電纜進行“全景立體式”守護，建設團隊自主研發了超導電纜在線監測平臺，搭建起電纜系統運行的“監控網”。


在1.2公里的電纜沿線共有電纜工作井9處，建設者們安裝了智能井蓋、智能地釘、可視化聯動裝置、液氮監測設備及全線光纖測振裝置等，實時監測電纜運行溫度、壓力、電流、通道環境等多維度參量信息，呈現超導電纜及通道內、外部環境的運行實況。

國家電網公司運維柔性小組對超導輸電設備開展巡檢工作

監測設備有時會受安裝環境和使用場景限制，為保證萬無一失，還需要做到“人機”的最佳結合。
國家電網組建了一支多專業運維柔性小組，采用了“立體巡檢+集中監控”的運維新模式，針對設備終端等重點區域設備，開展紅外測溫以及電流、溫度等重要參量監測工作，實現全天候全范圍對運維風險的感知。
不僅如此，超導電纜也會接受定期的檢修試驗，分析超導電纜投運后的各層狀態變化情況，同時結合日常運維工作，形成工程運維、狀態評價技術體系，并完成運維數據庫搭建。

國家電網公司超導團隊完成相關規程、管理規定、保護配置整體方案、應急預案的編制

此外，建設團隊還首創編制了高溫超導電纜相關工作規程、管理規定、保護配置整體方案，以及超導電纜事故應急預案，建設了涵蓋8大專業共計15項預案的超導系統運行應急預案體系。

未來之門.04

2021年12月22日，世界首個35千伏商用公里級超導輸電示范工程在上海中心城區正式投運，將源源不斷的電能送往轄區內的4.6萬戶用戶，開創了公里級超導輸電技術在全球城市核心區域應用先例。
相比傳統輸電方式，在滿負荷運行的情況下，1根35千伏超導電纜的能源供應能力約與1回220千伏線路和1臺同電壓等級主變壓器相等，可大幅減少高電壓等級變電站建設所需空間，“小通道”的輸電模式達成。
在寸土寸金的上海徐家匯，無論是車水馬龍的繁榮景象和煙火氣息，還是熱衷“Citywalk”的市民都可以踏上埋設超導輸電的地面穩步前行。

國家電網公司超導團隊實時監測超導輸電工程滿負荷運行載流量

2023年8月18日12時30分隨著運行電流達到2160.12安培，超導輸電示范工程首次實現滿負荷運行，進一步刷新了入網超導電纜最大實際運行容量的世界紀錄。
如果1臺4頭咖啡機功率按照3000瓦計算的話，這根電纜供電瞬時能制作17.5萬杯咖啡。“大容量”輸電成為現實。地表之下，超導電纜馭電而行，為城市中心提供充沛動能，以安全穩定和清潔高效的電能輸送，構筑發展“動脈”，挺起能源“脊梁”。
能源保障和安全事關國計民生，是須臾不可忽視的“國之大者”，超導輸電，是屬于能源保障的未來之路。
自1995年首條30米長的超導電纜建成，各國都在爭相搶奪超導這把“金鑰匙”，國家電網已經率先把它牢牢握在手中，成功做到了四個“世界之最”：世界輸送距離最長、接頭數量最多的超導輸電工程世界輸送容量最大的商業化運行超導輸電工程世界首個為城市負荷中心供電的公里級超導輸電工程世界唯一使用全程排管敷設的超導輸電工程
這個史無前例的開端，已經叩響了全新世界的大門。這扇大門的背后，有超導限流器、超導變電站、超導能源混輸管道……
這扇大門的背后，有無數只存在于《科幻世界》中的各種未來科技；這扇大門的背后，是“碳中和、碳達峰”美好現實圖景。
今天我們有了第一個1公里，未來就會有5公里、10公里，甚至更長。在新的領域開拓，在新的賽道前行，只要向前的腳步不停，中國超導輸電技術一定能打開“未來之門”。


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