Kaapelit

Suprajohtavista johtimista voidaan rakentaa kaapeleita, jotka pysytyvät kuljettamaan paljon perinteisiä kaapeleita suurempia virrantiheyksiä (10000 A/mm² perinteisillä suprajohteilla, 300 A/mm² korkean lämpötilan suprajohteilla, 1 A/mm² alumiinikaapelilla). Suprajohdekaapelit täytyy kuitenkin jäähdyttää ja niiden valmistaminen on noin kymmenen kertaa kalliimpaa kuin perinteisten kuparikaapeleiden. Koska suprajohtavat kaapelit ovat niin kalliita, ne eivät koskaan pysty kilpailemaan ilmajohtojen kanssa (ennen kuin meillä on metallinen suprajohde huoneenlämpötilassa). Ne voivat kuitenkin kilpailla perinteisten maakaapeleiden kanssa. Etenkin jos maakaapeli on nykyään asennettu putkeen, joka on vaikea vaihtaa suuremmaksi kun lisää tehoa tarvitaan. Tällainen tilanne voi olla esim. joen alituksissa.

Suprajohtavia kaapelita on kahta päätyyppiä: sellaisia, joissa eriste on huoneenlämpötilassa (RTD, Room Temperature Dielectric) ja sellaisia, joissa eriste on kylmässä (CD, Cryogenic Dielectric) (kuva). Molemmilla on omat etunsa ja haittansa (taulukko). Myös DC-kaapeleita on suunniteltu samoilla pääperiaatteilla kuin AC-kaapeleita. DC-kaapelin häviöt ovat käytännössä olemattomat. Jotta suprajohtava kaapeli kannattaisi, tulee sen valmistuskustannusten olla pienemmät kuin kupari- tai alumiinikaapelilla (taulukko 2). (ks. Power applications for superconducting cables, Ole Tønnesen et al. SST 13 506 (2000).)

Kylmä eriste		Lämmin eriste
Edut	Haitat	Edut	Haitat
Hyvin suuri nimellinen teho	Eristeen täytyy toimia kylmässä	Yksinkertainen ja suht. halpa rakenne	Suht. suuret häviöt johtuen indusoiduista virroista
Pienet häviöt	Monimutkainen rakenne	Tunnetut eristeet	Virta rajoitettu 2-3 kA
Jännitetason lasku	Kaksinkertainen määrä suprajohdetta	Muistuttaa tavallista kaapelia
Ei magneettikenttiä ympäristössä	Eristeen häviöt pitää johtaa pois kylmästä. Suuri massa	(Pienempi) Jännitetason lasku

	RTD	CD	DC
Nimellis-	2500 A	8000 A	50 kA
virta
Jännitetaso ja	50 kV	50 kV
nim. teho	200 MVA	700 MVA
Resistanssi	0.8-1.5 m$\Omega$/km	1/5 RTD	0
Induktanssi	500 $\mu$H/km	25-50 % ei-sc
Häviöt ilman kuormaa		5-7 W/(m vaihe)
täydellä kuormalla		11 W/(m vaihe)

Tavallisen metallikaapelin nimellisvirta on 1300 A, jännitetaso vastaavilla nimellistehoilla 90 kV ja 310 kV ja häviöt ilman kuormaa 1 W/(m vaihe) ja täydellä kuormalla 47 W/(m vaihe).

Oletukset

Ag tiheys	10530 kg/m$^3$
Sc tiheys	6180 kg/m$^3$
Ag hinta	150 E/kAm
Nauhan ala	$10^{-6}$ m$^2$
Kuparikaapelin hinta	16 ECU/kAm

$J_c$	Ag/sc	Sc	muut	yht.
$kA/cm^2$	suhde	E/kg	E/m	E/kAm
30	2.5	200	5	76
30	2.5	50	5	73
30	1	200	5	43
30	1	50	5	40
30	2.5	200	1	29
30	2.5	50	1	26
30	1	200	1	16
30	1	50	1	13
100	2.5	200	5	23
100	2.5	50	5	22
100	1	200	5	13
100	1	50	5	12
100	2.5	200	1	9
100	2.5	50	1	8
100	1	200	1	5
100	1	50	1	4

Lisätietoja: Superconducting cables