高溫超導(dǎo)電纜在城市地下輸電系統(tǒng)應(yīng)用的可行性研究

要大城市有可能優(yōu)先采用商業(yè)化運(yùn)行高溫超導(dǎo)電纜 ,用于城市地下交流輸電系統(tǒng)。其主要應(yīng)用目標(biāo)是用于地下電纜工程改造 ,利用現(xiàn)有排管以高溫超導(dǎo)電纜取代現(xiàn)有的常導(dǎo)電纜 ,增加地下電纜傳輸容量以及采用高溫超導(dǎo)電纜將巨大電能 (1GVA以上 )輸入到城市負(fù)荷中心。采用常導(dǎo)電力電纜傳輸 1GVA以上的電能進(jìn)入中心城區(qū) ,輸電電壓一般要求為 5 0 0 k V。在城市中心區(qū)不可能建設(shè) 5 0 0 k V變電站。 5 0 0 k V電纜線路所需的 5 0 0 k V大長(zhǎng)度電纜和相應(yīng)附件 ,目前尚未研制開發(fā)。耐高溫電纜特點(diǎn)具有耐油、防水、耐磨、耐酸堿及各種腐蝕性氣體、耐老化、不燃燒等優(yōu)異性能，適合冶金、電力、石化等行業(yè)。采用高溫超導(dǎo)電纜將有可能降低輸電電壓等級(jí) ,可以采用 2 2 0 k V高溫超導(dǎo)電纜將 1GVA以上的電能輸入到城市負(fù)荷中心 ,滿足特大型城市負(fù)荷中心供電需求。采用 110 k V高溫超導(dǎo)電纜 ,亦有可能傳輸 1GVA左右電能。本文通過對(duì)交流高溫超導(dǎo)電纜系列設(shè)計(jì)計(jì)算對(duì)額定電壓 35 k V、110 k V、2 2 0 k V的高溫超導(dǎo)電纜 ,按不同傳輸電流 (或傳輸容量 ) ,以高溫超導(dǎo)電纜的傳輸效率 (損耗與傳輸容量比 )、高溫超導(dǎo)電纜外徑限值和超導(dǎo)導(dǎo)體繞制結(jié)構(gòu)限制條件 ,確定高溫超導(dǎo)電纜適用性界定條件 ,提出城市地下輸電、配電系統(tǒng)用高溫超導(dǎo)電纜可行方案。

                          重慶眾鑫電線電纜有限責(zé)任公司

電線電纜耐熱型可分幾種

　?。ㄒ唬┠蜔岵牧系碾娋€電纜

　　耐熱材料的電線電纜是絕緣和護(hù)套材料本體樹脂具有耐熱性能，主要品種有：聚氨脂（可達(dá)155℃級(jí)）、聚脂（可達(dá)135℃）、聚偏氟乙烯（150℃）和尼龍（可達(dá)115℃）的絕緣或護(hù)套材料。常用于通信、汽車、電機(jī)、建筑等行業(yè)。

　?。ǘ┢胀娎|材料通過各種方式的改性而達(dá)到耐熱性：

　　1、橡膠材料的耐熱改性

　　橡膠材料因其耐熱性差，因而提高工作溫度的余度較小，普通橡膠填加較多熱穩(wěn)定劑和經(jīng)交聯(lián)處理才能達(dá)到90℃，因而不能稱為耐熱電纜，如丁苯橡膠、氯丁橡膠、氯磺化聚乙烯等。主要應(yīng)用于橡膠絕緣移動(dòng)用軟電線、橡膠絕緣軟電力電纜和控制電纜等。

　　但三元乙丙橡膠可經(jīng)改性，使耐溫等級(jí)提高到135℃，加上具有較好的絕緣性能，因而在橡膠方面具有較好的發(fā)展前景。

高溫線的組成

1 護(hù)套層：優(yōu)良的機(jī)械性能，能夠耐受較高強(qiáng)度的金屬撞擊、切割，具有非常高的抗拉強(qiáng)度，也可耐受長(zhǎng)期的重復(fù)彎折。

 2 屏蔽層：考究的金屬材料一方面要順利地導(dǎo)出干擾信號(hào)，極細(xì)的金屬絲必須有足夠的抗彎折能力以避免金屬碎屑影響其他電氣設(shè)備。

 3 纏繞層： 纏繞帶是一種精選的聚合物材料，主要是防止屏蔽網(wǎng)傷及絕緣層。也增強(qiáng)電纜整體的機(jī)械性能。

 4 絕緣層： 具有和電纜護(hù)套相當(dāng)?shù)奈锢砗突瘜W(xué)性能，耐油和耐溫與護(hù)套層相同。因此在狹小的環(huán)境中有時(shí)剔除護(hù)套、屏蔽網(wǎng)和纏繞層，單獨(dú)當(dāng)導(dǎo)線使用。

    紋皺焊接鋁套電纜的溫度分布試驗(yàn)也在上海電纜研究所進(jìn)行，在焊縫處溫度到達(dá)700℃時(shí)，用熱電偶分別測(cè)量鋁套內(nèi)阻水層上分別相隔90度的三點(diǎn)溫度為69、43、37℃，在阻水層下則分別為34、26、27℃，這是因?yàn)殇X套是一點(diǎn)受熱焊接，溫度雖高，但能量不大，鋁的散熱又很快，所以電纜絕緣上的溫度很低，同時(shí)，西安交大絕緣研究室又進(jìn)行了電纜鋁護(hù)套的焊接溫度場(chǎng)的數(shù)值計(jì)算，在絕緣層附近的溫度基本上是40℃左右。輻照交聯(lián)聚烯烴電線電纜主要用于耐熱建筑線、汽車線、航空導(dǎo)線、機(jī)車線電線和電機(jī)電器引接線等。

    由于紋皺焊接鋁套電纜的溫度很低，不存在煬傷絕緣或絕緣上的阻水層的可能，鋁套和電纜之間縫隙非常小，故可實(shí)現(xiàn)電纜的阻水結(jié)構(gòu)，同時(shí)電纜的阻水層又可用作電纜的緩沖層，不難通過設(shè)計(jì)和計(jì)算，國產(chǎn)220kV電纜的絕緣半徑方向的膨脹量約1.5mm左右，可以為阻水層所吸收，這樣電纜的結(jié)構(gòu)就非常緊湊合理，萬一鋁套有些損傷，由于阻水層的作用，電纜也不會(huì)進(jìn)水。因此在狹小的環(huán)境中有時(shí)剔除護(hù)套、屏蔽網(wǎng)和纏繞層，單獨(dú)當(dāng)導(dǎo)線使用。