高温超导体临界温度高(90~120K,甚至更高),特别合适在液氮(77K)温度下运行,比 Nb3Sn、NbTi 等低温超导体(消耗昂贵的液氦)运行费用低很多,预期的应用前景很广阔。 目前已经制成了商用带材(BSCCO带材和YBCO带材)、块材、电缆导体(Robel电缆等),也研制出了千米级超导交直流电缆、超导变压器、超导磁储能系统、高场磁体、超导感应加热、超导限流器和电抗器等装置样机,大规模工业应用目前还比较困难,主要问题在于:1、超导带材、线材目前价格还比较贵(例如,美国Superpower公司的4mm宽YBCO带材40~50美金/m),导致装置成本过高;2、运行费用较高,虽然液氮价格相对液氦便宜很多,但是长期运行于液氮温区的成本仍很高。3、超导装置的热稳定性还有待进一步提高(超导装置一旦失超,损坏的可能性非常高)。 新型高温超导体的研制目前进展不快。2013年,赵忠贤院士团队研制出了临界温度40K以上的铁基超导体,去年就可以生产长度达到百米级的线材了,科研速度已经很快了,最近也出现了室温超导体的论文(真伪不知),但这些距离应用还比较遥远。 下面是一些高温超导的应用实例: 图1 Robel电缆(YBCO带材编织而成,临界电流接近1000A) 图2 高温超导磁储能磁体(螺线管型,传导制冷,运行温度20K) 图3 高温超导变压器(1MVA 11kV/400V,采用Robel电缆绕制而成,最大电流可达1400A) 图4 高温超导磁体系统(无制冷剂,应用于磁共振系统中) 图5 昆明普吉变电站35kV/2kA超导电缆照片。左上图是从遮阳电缆廊道内看到的电缆,右上图为电缆廊道正面照片,左下图为一端端头和部分电缆照片,右下图为在电缆中部90°转弯处拍摄的照片 |
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