全球首个三相同轴超导电缆系统正式引入私人工厂

12 月 6 日，日本电装公司官网宣布，我们联合昭和电讯线缆系统公司和巴斯夫日本公司于2020年11月至2021年9月，已经完成了世界上第一个演示测试，将三相同轴超导电缆系统引入他们一直在推广的私人工厂的实际系统中。

图1.超导电缆在厂区铺设情况。

1. 概述

由于需要减少温室气体成为了应对全球变暖的对策，因此有效利用电力已成为紧迫的问题。另一方面，超导技术作为一种不会造成功率损耗的高效电源技术，在电能、电子、医疗、交通等各个领域都受到了广泛关注。但是，为了保持超导状态，需要继续用液氮等冷却技术，因此需要建立低成本的实用化运行技术。

在此背景下，日本国家研究和发展公司新能源产业技术综合开发机构(NEDO)的目的是建立一个节能型的经济社会和。在这种业务方面，昭和电讯电缆系统有限公司 (CS) 和巴斯夫日本有限公司 (BASF) 于2021年9月在巴斯夫日本有限公司的横滨市户冢工厂举行了相关验证测试工作。我们已经完成了自2020年11月以来共同推动的验证测试。

在本次验证试验中，实际开发研制的低成本紧凑型三相同轴超导电缆系统铺设在工厂，持续稳定供电约一年。我们使用液氮进行电缆冷却，以验证可靠性和安全性，并计算运营成本。结果，即使在维持超导状态所需的冷却更加严格的盛夏，我们也能够证明冷却系统的可靠性和安全性，并成功降低了安装和运行成本。

当应用于通电大电流的系统时，引入超导电缆的节能效果会更大，未来有望应用于耗电量大的工厂和发电厂的公交线路，以及未来智慧城市的基础设施。

此外，由于无需安装冰箱，它可以以相对较低的成本运行。通过在使用 30 MW 或以上大规模电力的工厂中用这种超导电缆系统替换传统电缆，已经确定可将传统电缆造成的电力传输损耗降低 95%或更多。同时，我们能够确认减少二氧化碳排放量的效果。我们已经证明，这种超导电缆系统可以作为一种高效的电力传输系统为无碳社会做出贡献。

2. 本项目成果

图2.三相同轴超导电缆。

(1) 开发低成本且紧凑的电缆系统

在实际开发中，我们开发了一种低成本、紧凑的通用工厂用三相同轴超导电缆(图2)。使用三相同轴电缆，屏蔽层用来阻挡感应电场的超导线材的用量可以减少到单芯电缆的三分之一。我们能够将超导线材的总成本降低到三分之二。此外，三相同轴型提供单根电缆，结构紧凑灵活。

图3.端接

由于普通单芯电缆允许三相交流电的每一相独立流动，因此需要六个端子电极。但是，在三相同轴型中，通过同轴排列电极，它可以安装在两个单元中，因此可以使其形状紧凑(图 3)。

图4.中间连接

随着电缆的三相同轴化，我们采用了同轴连接结构，这是现有中间连接技术的延伸，形成了外径为340 mm的紧凑形状(图4)。这种中间连接技术的建立，使得延长轨道的距离成为可能。

图5.过冷冷却系统