Автор: В.Е. Сытников, д.т.н. – АО «НТЦ ФСК ЕЭС»
Author: V.E. Sitnikov – Joint Stock Company “Research and Development Center at Federal Grid Company of Unified Energy System”
Ключевые слова: электрические сети, кабели, высокотемпературная сверхпроводимость, постоянный ток, переменный ток, оксидные соединения.
Keywords: electrical networks, cables, high-temperature superconductivity, direct current, alternating current, oxide compounds.
Аннотация: В статье представлен подробный обзор современного состояния развития и внедрения в практику сверхпроводящих кабельных линий. В настоящее время во всем мире идут активные работы по разработке различные электротехнических устройства с применением технологии высокотемпературной сверхпроводимости (ВТСП). Это и ограничители тока короткого замыкания, и двигатели, и накопители электроэнергии, а также различные варианты сверхпроводящих кабелей.
Сверхпроводящие кабели, наряду с токоограничителями, являются наиболее популярной темой в области применения эффекта сверхпроводимости в электроэнергетике. В настоящее время мы являемся свидетелями начала активного внедрения ВТСП кабельных линий в реальную электроэнергетику. Такие линии имеют целый ряд преимуществ по сравнению с традиционными линиями. при передаче больших потоков энергии по электрическим сетям Именно при разработке ВТСП кабельных линий был получен начальный опыт эксплуатации в реальных электрических сетях, а уровень передаваемой мощности в настоящий момент находится в интервале от единиц мегаватт до единиц гигаватт на одну цепь.
В электрических сетях возможно создание схемы с применением как ВТСП КЛ переменного, так и постоянного тока. Обе системы имеют свои предпочтительные области применения и, в конечном итоге, выбор определяется как техническими, так и экономическими соображениями.
При современном уровне развития сверхпроводниковой и криогенной техники возможно создание длинных сверхпроводящих кабельных линий постоянного тока для передачи энергии на расстояния в десятки и сотни километров. При этом мощность единичной линии может достигать нескольких гигаватт, а потери энергии в ней будут существенно ниже, чем в классических воздушных ЛЭП.
Отмечается, что основными сдерживающими факторами широкого внедрения ВТСП кабельных линий являются:
— высокая стоимость сверхпроводников (за кАм) и криогенной техники,
— высокая стоимость НИОКР,
— низкая эффективность криогенного оборудования и тепловой изоляции,
— отсутствие стандартов по производству и испытаниям ВТСП кабелей,
— отсутствие реального длительного опыта эксплуатации,
— консерватизм энергетических компаний.
В статье подчеркивается, что есть все основания считать, что в обозримом будущем мощные сверхпроводящие кабельные линии позволят оптимизировать электрические сети мегаполисов и сформировать глобальную энергетическую сеть с передачей электроэнергии на сверхдальние расстояния, выполнять межсистемные связи, соединять несинхронизированные энергосистемы, строить длинные подводные линии и пр. Всё это позволит существенно увеличить эффективность и надёжность электрических сетей.
Abstract: The article provides a detailed overview of the current state of development and practical application of superconducting cable lines. At present, all over the world are actively working on the development of a variety of electrical devices with the use of high-temperature superconducting technology (HTS). This fault current limiters, and motors, and electric drives, as well as different embodiments of superconducting cables.
Superconducting cables, along with current limiters, are the most popular topic in the application of the effect of superconductivity in electric power. Currently, we are witnessing the beginning of the active introduction of HTS cable lines in real electricity. Such lines have a number of advantages compared with conventional lines. when transferring large power flows on the electric grids It is in the development of HTS cable lines was obtained initial experience operating in the real electrical networks and transmission power level at the moment is in the range from a few megawatts to gigawatts units per chain.
In electrical networks can be created schemes using a HTS cable lines AC and DC. Both systems have their preferred field of application and, ultimately, the choice is determined by both technical and economic considerations.
At the present level of development of superconducting and cryogenic technology can create long superconducting cable DC power lines to transmit power over distances of tens or hundreds of kilometers. The power unit line may reach several gigawatts and energy loss therein will be significantly lower than in the classical overhead lines.
It is noted that the main constraints the widespread introduction of HTS cable lines are:
— High cost of superconductors (for QAM) and cryogenic engineering,
— High cost of R & D,
— Low efficiency of cryogenic equipment and thermal insulation,
— The lack of standards for the production and testing of HTS cables,
— No real long-term operational experience,
— Conservatism energy companies.
