会边跑边“掉血”？

没错！

电流在通过传统导电材料传输时，并没有想象中“丝滑”，总会受到一些阻力，产生能量损耗。这种“掉血”现象有个专有名词叫“线损”。

那么，有没有一种技术能让电流近乎“零阻力”地“满血”奔跑？

有的！电力工程师们研究出了“开挂”方案——超导输电。

上海35千伏公里级超导输电示范工程。

不明觉厉……

要想让输电变“丝滑”，首先得弄明白一个原理：

在初中物理中，我们学过一个名词——电阻。自然界中，各种导电材料，如铜、银、铝等金属都有电阻，且电阻大小各不相同。

总体来说，在相同几何尺寸下，电阻越小，材料的导电能力越强。

对于电流来说，电阻是相爱相杀的“工作伙伴”，更是相互制约的“对手”。

电流经过导电材料时，电阻总会一下子跳出来向电流“宣战”。电流虽能顺利通过，但也会“掉血”并消耗元气。部分电能被损耗，以热量的形式消散。

据统计，全球每年因输电损耗的电量高达总发电量的5%~10%！

为了降低电阻损耗，电力工程师们想到了一个物理学“外挂”——超导。

超导其实源于上世纪的偶然发现。

1911年，荷兰物理学家卡末林—昂内斯发现，汞在零下269摄氏度的低温下，电阻突然消失，电流可永续流动而不衰减，他将这一现象命名为“超导电性”。但零下269摄氏度的温度太低，只能用昂贵稀有的液氦冷却。因此，这一神奇发现被困在实验室，很难在工程中实际应用。

1986年，人们发现了第一种能在液氮温区（大于77开尔文即零下196摄氏度）工作的超导体，使超导应用成本大幅降低。

超导体近乎“零电阻”的特性，如同为电子铺设了一条无摩擦的“高速公路”。电力工程师们如获至宝，经过多年攻坚，将“超导电性”这一“外挂”应用到输电领域，让超导输电成功落地。

超导输电：

在零下196摄氏度（“临界超导温度”）的液氮环境下，利用超导材料的导电特性，使电力传输介质接近于零电阻，电能传输损耗接近于零，从而实现低电压等级的大容量输电。

具体如何实现？我们来“解剖”一下上海35千伏公里级超导输电示范工程的超导电缆。

大家可以把这根电缆想象成一根“三芯圆珠笔”：

笔芯：三根相互绝缘的超导缆芯，分别输送三相交流电。起导电作用的超导层厚度仅为1微米（1米的一百万分之一）。

笔杆：液氮绝热，保证77开尔文（零下196摄氏度）的临界超导温度。

超导电缆具备极强的输电能力，能实现电流输送近乎零损耗。以往需要4～6根普通电缆才能完成的输送任务，如今仅用一根超导电缆即可搞定，还可节约70%的地下管廊空间。

说了这么多，相信大家已经明白了，实现超导的关键之一就是温度。

一条优秀的超导电缆，必须时刻保持“冷静”。

前面说过，超导只能在零下196摄氏度的临界超导温度中实现。保障温度适宜的关键，就在于超导电缆制冷系统。

该系统主要通过液氮泵及泵箱容器实现液氮的循环，为超导电缆提供必要的低温、压力、流量等运行环境，将超导电缆运行中产生的热量带回制冷机冷却。

解决了制冷，新的问题又出现了。热胀冷缩的道理大家都听过，这么低的温度，电缆不会发生冷缩吗？

答案是：会！

超导电缆要从常温（20摄氏度）一下子降到超低温（零下196摄氏度），巨大的温差会让金属骨架的冷缩率高达0.3%！这意味着1千米电缆将缩短3米！

于是，电力工程师们又创新出招：

采用蛇形伸缩弧敷设技术，为电缆设计“伸缩缓冲区”。低温来袭时，缆芯能一定程度上自由收缩，把巨大的冷缩应力分散化解掉。

设计主动补偿系统，用传感器实时监测电缆温度变化，控制器驱动机械装置同步收缩外护套，确保超导核心稳定，消除位移隐患。

所以，超导电缆不是一根被“冰冻”的电缆，而是一个精密的生命系统。它的“冷静”，是创新技术和智能算法叠加的结果。

有了超导

电流就像进入了“超丝滑”的跑道

上海地下那条安静奔跑了四年的

超导电缆

便是这条“未来跑道”的初代版本

未来

超导输电技术持续迭代升级

更高电压等级、更长距离

更接近常温的超导输电研究

感谢丨上海市南供电公司 张孟趫 谢婧

撰稿&责编丨张越越

制图丨邸璇 鲍涤非

执行审核丨宋伟杰

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