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超导电工用于产生低温环境的冷却介质通常有液氮和液氦。液氦温度更低，但价格比较昂贵，用于液氮不能满足冷却需求的低温超导材料应用场合。超导电缆所采用的超导材料为高温超导体，液氮环境即可满足温度要求，所用制冷剂通常为液氮。低温绝缘超导电缆的绝缘运行在液氮低温环境下，因而绝缘材料应在液氮温区具有较好的电气性能及机械性能。超导电缆的绝缘材料浸泡在液氮中，液氮作为绝缘的一部分与绝缘材料组成混合绝缘，也应具有相对较好的绝缘性能。
液氮作为电缆的冷却介质，其特性为惰性、无色、无臭、无腐蚀性、不可燃，常压下沸点为77K，使用中存在冻伤、窒息等危险。液氮具有良好的介电性能，常压下它的相对介电常数为1.43，短时工频击穿场强可以达到25kV/mm以上。
当液氮与低温绝缘材料组成的复合绝缘中的液氮气化时，因为氮气的相对介电常数为1，所以交流电场中不同绝缘介质中场强分布与相对介电常数成反比关系，即 ε 1 E 1 = ε 2 E 2 ，这将使氮气部分承受更高的场强。同时，氮气的击穿场强与液氮相比也大幅度降低，因而绝缘中的液氮气化可能导致绝缘中氮气部分发生击穿，致使整个绝缘失效。所以，对于液氮浸渍复合绝缘，应避免绝缘中液氮出现气化的现象。
电缆绝缘所用木纤维电缆纸由木质纤维制成，它的主要成分是纤维素，纤维素是高分子碳氢化合物，其化学分子式为（C 6 H 10 O 5 ） n ，具有很高的稳定性，不溶于水，以及酒精、醚、萘等有机溶剂，同时不与弱碱及氧化剂等发生反应，因此纤维素制成的纸常被用作绝缘材料应用在相关电工设备中。另外，纤维素具有毛细管结构，它的浸渍性远大于聚合物薄膜。
木纤维电缆纸具有良好的机械性能和油中电气性能，在油浸纸电缆中得到广泛应用。在液氮低温环境下，木纤维电缆纸也表现出较好的机械和电气性能，具有较高的击穿场强、较小的介质损耗等。在77K液氮浸渍条件下、压力为1apm时，其相对介电常数为2.21，同聚丙烯复合纤维纸一致。介质损耗因数比聚丙烯复合纤维纸大，为1.4×10 －3 ，电气强度为35～40kV/mm。液氮浸渍纤维素复合绝缘的电气强度随着液氮压力的提高而提高。但在0.8MPa时达到饱和，达到55kV/mm左右 [5] 。考虑到相对于聚丙烯复合纤维纸较大的介质损耗因数，因而在较高电压等级的交流超导电缆中，木纤维电缆纸不适宜作为电缆的绝缘材料，以避免相对于聚丙烯复合纤维纸绝缘来说较大的绝缘介质损耗。
聚丙烯复合纤维纸为两层木纤维纸之间加入一层聚丙烯薄膜复合而成。由于聚丙烯薄膜具有比木纤维纸更低的介质损耗、更高的击穿场强，以及相对接近的介电常数，使聚丙烯复合纤维纸既保持了木纤维纸良好的浸渍性能，同时还具有比木纤维纸更低的损耗和更高的击穿场强，是目前超导电缆通常采用的绝缘材料。
聚丙烯复合纤维纸具有良好的液氮温度下的电气性能。常温下聚丙烯复合纤维纸的相对介电常数为2.3左右，液氮温度下的相对介电常数略低于常温下。
聚丙烯复合纤维纸具有较小的介质损耗，在液氮中，聚丙烯复合纤维纸的介质损耗角正切值为8×10 -4[5] 。
增加液氮压力，能显著提高液氮中聚丙烯复合纤维纸绝缘的长期工频击穿场强，尤其在压力为0.3MPa以下时更为明显，但在液氮压力达到0.7MPa以上后逐渐趋于饱和，如图2-11所示 [6] 。图2-11所示为一种聚丙烯复合纤维纸在液氮中不同压力下的工频电压平均击穿场强（采用逐级升压方式，每级耐压2min，厚度为三层聚丙烯复合纤维纸）。同时，研究表明随着厚度的增加，液氮中聚丙烯复合纤维纸的击穿场强下降。
图2-11 聚丙烯复合纤维纸的压力-工频电压击穿场强曲线
聚丙烯复合纤维纸具有良好的液氮下耐交流电压和冲击电压特性。根据相关研究结果，1mm厚度聚丙烯复合纤维纸绝缘的电缆试样，在液氮中0.4MPa压力下满足0.1%击穿概率的30min的工频击穿场强可以达到35kV/mm以上，其满足0.1%击穿概率的雷电冲击击穿场强可以达到70kV/mm以上。图2-12所示为一种聚丙烯复合纤维纸1mm绝缘厚度的电缆样品在0.4MPa压力下液氮中的3min的工频电压击穿场强与击穿概率的关系。
图2-12 聚丙烯复合纤维纸工频电压击穿场强与击穿概率
在交流电压作用下，电缆的介质损耗为电缆绝缘中消耗的有功功率。每cm长度电缆的介质损耗 W d （单位为W/cm）如式（2-1）所示 [1] ：
式中 U ——电缆导体对地电压，单位为V；
f ——电源频率，单位为1/s；
C ——每cm长电缆的电容，单位为F/cm；
tan δ ——绝缘的介质损耗角正切。
作为超导电力电缆绝缘材料，其tan δ 越大，意味着损失于介质中的能量越大，对应于制冷系统为维持低温所损耗的能量越大，电压等级越高，电缆的介质损耗也越大。因而，对于用于高压电缆的绝缘材料，其tan δ 越小越好。
根据相关研究 [7] ，聚丙烯复合纤维纸和冰的组合绝缘在液氮中的击穿场强要高于液氮中聚丙烯复合纤维纸绝缘的击穿场强。但纸带中水分的存在会导致绝缘的介质损耗增加，从而增加了整根超导电缆的损耗，同时也意味着需要增加对制冷设备的投入成本，降低了超导电缆系统的传输效率。因而，对超导电力电缆来说，应控制电缆绝缘纸带中水分的含量。
对于聚丙烯复合纤维纸的热特性，其差示扫描量热法（Differential Scanning Calorimetry，DSC）曲线如图2-13所示 [8] 。DSC是一种测量输入样品和参考样品之间的热流差的技术，它是使用编程温度法得到的热流随温度和时间的函数。由曲线可知，聚丙烯复合纤维纸的玻璃化转变发生在65.99℃时，分子链由自由运动态变为非自由运动态。164.30℃为聚丙烯复合纤维纸的熔化温度，之后聚丙烯复合纤维纸开始结晶，有序的分子链被破坏。绝缘材料的熔化温度影响其机械性能和绝缘性能。因此，在聚丙烯复合纤维纸使用时，应不得超过164.30℃。
图2-13 聚丙烯复合纤维纸的DSC曲线
聚酰亚胺（Polyimide，PI）拥有优良的物理、化学性能及耐热能力，其热稳定性良好，可以在-269～400℃范围内保持良好的运行状态，能耐几乎所有的有机溶剂和酸，有较好的耐磨耐电弧等特性。这些特性使得聚酰亚胺薄膜成为高温超导电工绝缘材料中被使用最多的薄膜材料 [9] 。聚酰亚胺具有优良的电气性能，液氮下相对介电常数为2.21左右，略低于聚丙烯复合纤维纸，体积电阻率可达到10 14 Ω·m以上，高于聚丙烯复合纤维纸，其击穿场强也高于聚丙烯复合纤维纸。但聚酰亚胺薄膜的局部放电、起始放电电压低于聚丙烯复合纤维纸 [9] ，同时，聚酰亚胺薄膜的浸渍性能较差。
聚芳酰胺纤维纸具有良好的电气性能和低温机械性能，具有较高的体积电阻率、较高的击穿场强、较小的介质损耗等。其耐局部放电性能优良，在液氮温度及0.1～0.6MPa压力下，聚芳酰胺纤维纸的绝缘局部放电初始放电电压同聚丙烯复合纤维纸的初始放电电压基本一致，为15～24kV/mm，随着液氮压力的提高，起始放电电压有所提高。聚芳酰胺纤维纸介质损耗为5×10 -4 ，介电常数为3.1。在液氮温度和0.1MPa压力下，液氮浸渍聚芳酰胺纤维纸复合绝缘的电气强度35kV/mm，随着液氮压力增大，其电气强度也随着提高，到0.7MPa时接近最大，达到55kV/mm以上 [5] 。聚芳酰胺纤维纸具有良好的耐高温和低温性能，在液氦温度下能保持良好的柔软性 [9] 。作为聚合物薄膜，聚芳酰胺纤维纸浸渍性能也比较差。
聚丙烯薄膜具有良好的电气性能和低温机械性能。常温下聚丙烯薄膜相对介电常数为2.0～2.2，液氮下的相对介电常数略高于常温下 [9] ；具有较高的体积电阻率，可达到10 14 Ω·m；具有较小的介质损耗，介质损耗角正切值为10 -4 ；具有较高的击穿场强。聚丙烯薄膜的介质损耗、击穿场强、体积电阻率均优于聚丙烯复合纤维纸，相对介电常数与聚丙烯复合纤维纸基本相同。同样，作为聚合物薄膜，聚丙烯薄膜具有较差的浸渍性能。