朱红亮，曹雨军，夏芳敏，姚 震，门建民，高翠芳

（富通集团（天津）超导技术应用有限公司 天津市超导电缆应用企业重点实验室，天津 300384）

0 引言

高温超导输电由于具有容量大、损耗低、体积小、质量轻等特点，成为一种极具潜力的大规模电力输送技术[1]。随着超导临界温度升至液氮温区，高温超导电缆工业化应用成为可能。目前，超导电缆示范工程向着长距离技术方向发展，世界各国正在加快高温超导电缆产业化进程。2013年俄罗斯VNIIKP公司在莫斯科完成2.5 km/±20.5 kV/2 kA直流超导电缆工程建设[2]。2014年德国耐克森公司在埃森市完成1 km/10 kV/2.3 kA交流超导电缆示范工程挂网运行[3]。2019年韩国LS公司在首尔建成1 km/22.9 kV/2 kA交流超导电缆示范工程[4]。由上海电力公司牵头的1.2 km/35 kV/2 kA交流超导电缆示范工程预计在2021年底投入运行[5]。以上除德国1 km超导电缆项目采用减压制冷方式外，其他国家均采用制冷机制冷方式保障超导电缆77 K低温环境。安全、高效、易于维护的低温制冷技术，直接决定着超导电缆的长距离高效运行，是推进超导电缆系统产业化应用的关键技术。

本文通过搭建10 m超导电缆制冷系统测试平台，分别对制冷机的直接制冷方式进行设计和试验验证，期望得到安全、高效、易于维护的制冷方案。

1 制冷系统设计

在高温超导电缆系统中，通常采用闭式液氮迫流循环方式进行冷却，制冷方式有2种，分别为制冷机直接制冷和抽气减压制冷，如图1所示。其中，制冷机或液氮气化吸热为系统提供冷量；低温容器为系统贮存低温液氮；……