“史上最强电缆”，什么来头？

一度电，能让烧水壶连续工作1小时，烧出的水能泡上40碗方便面；一度电，能给平板充电30+次，连着把76集的《甄嬛传》看3遍；一度电，能让音响连续工作30小时，从白天嗨到黑夜再嗨到白天，做广场上最靓的仔……

城市中每一度电的传输，都离不开一种设备——电缆。

在中国，每年电力传输过程中线路损耗非常大。然而随着史上最强35千伏超导电缆横空出世，线路损耗的难题终于得到解决。之所以称它为“史上最强电缆”，是因为它在“超导技术”的加持下，可实现趋近于零电阻。

在国家电网在上海兴建的世界首个35千伏公里级超导输电示范工程中它能够以35千伏“小”电缆，成功输送2160.12安培电流，达到220千伏“大”电缆的输送能力，以历史性的突破，成为“史上最强”。

一、装备之强

把这根电缆剖开，可以看到类似“三色圆珠笔”的结构，这正是三相统包结构，外层的绝热管包裹着三股相互绝缘的超导缆芯，像三根“笔芯”，用来传送三相交流电。超导电缆结构中，核心采用仅0.4毫米厚极为纤弱的第二代超导带材，其中起导电作用的超导层厚度约为1微米，另外还包括不锈钢基带、保护层、缓冲层等。该材料从设计到生产制造完全实现了国产化。

尽管这次超导输电示范工程只有1.2公里，但超导材料一共使用了近300公里。在常压下，超导体达到“临界超导温度”，并具备强大的输送能力，需要低至77K(-196℃)，这正是液氮的温度区间。液氮无毒、无色、无味，取之于空气，也是制造液氧的副产品。

1升液氮的价格约等于1升矿泉水，价格低廉、制备方便、稳定可控的特点，使其成为冷却介质的佼佼者。为了使超导材料始终保持超导状态发挥最大能效，维持液氮环境尤其重要。除了制冷系统的正常运行，电缆外层通过两层核心结构，牢牢掌控“低温”和“绝缘”两大关键因素。双层柔性真空绝热管，尽全力减小热损耗，同时，固体绝缘材料、液氮等形成了强大的复合绝缘，让内层的三根“笔芯”安稳、持续地在液氮中泡“冷水浴”，低温、封闭的运行环境也让超导电缆具有较长的使用寿命。

二、工程之难

世界首个35千伏公里级超导输电示范工程位于上海市中心徐汇老城区。这里区域用电需求旺盛，电力负荷密度高达每平方公里2.7万千瓦，相当于上海平均电力负荷密度的5倍。这里高楼与窄巷并行，商圈与社区相融，河流和轨道交错，地上，车水马龙、人流如织；地下，管道繁多、空间狭小。超导电缆的输送能力相当于4-6回同电压等级传统电缆，能节约70%的地下管廊空间，这样“小通道大容量”的输电模式可有效破解超大城市中心负荷密度高、通道资源有限、电网“卡脖子”现象等难题。

国家电网公司超导团队正在讨论研究技术方案

由于超导带材的机械性能与传统导体有较大差异，其敷设时牵引力、侧压力、弯曲半径等参数毫无经验可循。面对施工过程中的难点与瓶颈，建设团队通过敷设试验、理论计算，采用创新技术和巧妙设计将问题一一攻克。为了将超导输电技术顺利从“实验室”跨步应用到现有电网的“实战场”，建设团队在“螺蛳壳里做道场”，一大突破就是敷设方式首次使用全程排管，不仅占地空间小，还能最大限度减少受外力破坏的影响，同时便于维护和管理。

由于示范工程位于中心城区，无法采用全开挖方式施工，建设团队还研制出了新工艺、新材料以及各种专用器具、设备，来解决建设路径中进站难、小转角、大落差、窄通道等多个施工难点。团队创新运用了“泥水平衡顶管”与“大角度绕行”工艺，突破了世界首条商业化运行公里级超导电缆排管敷设经验的空白。

国家电网公司超导团队在闵行区吴泾镇开展试拉试放试验

为了证实施工方案的可行性，确保正式敷设一次成功，建设团队在闵行区吴泾镇“量身定制”，建设了试拉试放试验场地，1比1复原了实际电缆敷设中难度最大的路段，进行了3次实地还原试验，收集到一批超导电缆在复杂环境下敷设时的关键数据，有力支撑了超导电缆的安全、高效敷设。

三、运维之细

为了对电缆进行“全景立体式”守护，建设团队自主研发了超导电缆在线监测平台，搭建起电缆系统运行的“监控网”。

在1.2公里的电缆沿线共有电缆工作井9处，建设者们安装了智能井盖、智能地钉、可视化联动装置、液氮监测设备及全线光纤测振装置等，实时监测电缆运行温度、压力、电流、通道环境等多维度参量信息，呈现超导电缆及通道内、外部环境的运行实况。

国家电网公司运维柔性小组对超导输电设备开展巡检工作

监测设备有时会受安装环境和使用场景限制，为保证万无一失，还需要做到“人机”的最佳结合。国家电网组建了一支多专业运维柔性小组，采用了“立体巡检+集中监控”的运维新模式，针对设备终端等重点区域设备，开展红外测温以及电流、温度等重要参量监测工作，实现全天候全范围对运维风险的感知。不仅如此，超导电缆也会接受定期的检修试验，分析超导电缆投运后的各层状态变化情况，同时结合日常运维工作，形成工程运维、状态评价技术体系，并完成运维数据库搭建。

国家电网公司超导团队完成相关规程、管理规定、保护配置整体方案等的编制

此外，建设团队还首创编制了高温超导电缆相关工作规程、管理规定、保护配置整体方案，以及超导电缆事故应急预案，建设了涵盖8大专业共计15项预案的超导系统运行应急预案体系。

四、未来之门

2021年12月22日，世界首个35千伏商用公里级超导输电示范工程在上海中心城区正式投运，将源源不断的电能送往辖区内的4.6万户用户,开创了公里级超导输电技术在全球城市核心区域应用先例。相比传统输电方式，在满负荷运行的情况下，1根35千伏超导电缆的能源供应能力约与1回220千伏线路和1台同电压等级主变压器相等，可大幅减少高电压等级变电站建设所需空间，“小通道”的输电模式达成。在寸土寸金的上海徐家汇，无论是车水马龙的繁荣景象和烟火气息，还是热衷“Citywalk”的市民都可以踏上埋设超导输电的地面稳步前行。

国家电网公司超导团队实时监测超导输电工程满负荷运行载流量

2023年8月18日12时30分随着运行电流达到2160.12安培，超导输电示范工程首次实现满负荷运行，进一步刷新了入网超导电缆最大实际运行容量的世界纪录。

如果1台4头咖啡机功率按照3000瓦计算的话，这根电缆供电瞬时能制作17.5万杯咖啡。“大容量”输电成为现实。地表之下，超导电缆驭电而行，为城市中心提供充沛动能，以安全稳定和清洁高效的电能输送，构筑发展“动脉”，挺起能源“脊梁”。能源保障和安全事关国计民生，是须臾不可忽视的“国之大者”，超导输电，是属于能源保障的未来之路。

自1995年首条30米长的超导电缆建成，各国都在争相抢夺超导这把“金钥匙”，中央企业国家电网已经率先把它牢牢握在手中，成功做到了四个“世界之最”：

世界输送距离最长、接头数量最多的超导输电工程

世界输送容量最大的商业化运行超导输电工程

世界首个为城市负荷中心供电的公里级超导输电工程

世界唯一使用全程排管敷设的超导输电工程

这个史无前例的开端，已经叩响了全新世界的大门。这扇大门的背后，有超导限流器、超导变电站、超导能源混输管道……这扇大门的背后，有无数只存在于《科幻世界》中的各种未来科技；这扇大门的背后，是“碳中和、碳达峰”美好现实图景。今天我们有了第一个1公里，未来就会有5公里、10公里，甚至更长。在新的领域开拓，在新的赛道前行，只要向前的脚步不停，中国超导输电技术一定能打开“未来之门”。