|
Материалы

Высокотемпературные сверхпроводниковые трансформаторы - новое поколение подстанционного оборудования


Интерес к трансформаторам с использованием сверхпроводимости возник в 1960-х годах при появлении низкотемпературных сверхпроводников, применяемых для обмоток трансформаторов. Многие производители во всем мире, среди которых можно назвать европейские концерны ABB и Alstom, а также K.E.P.C. (Япония) и Westinghouse (США), начали разработки низкотемпературных сверхпроводниковых (НТСП) трансформаторов. За это время были достигнуты значительные успехи. Так, например, можно назвать создание концерном ABB НТСП-трансформатора 330 кВА 6/0,4 кВ со способностью токоограничения, а также разработку японской компанией Kansai опытного образца трехфазного трансформатора 2000 кВА. Однако непреодолимым барьером на пути развития и применения НТСП-трансформаторов являлись огромные по размерам криогенные системы для получения жидкого гелия, которые делали использование таких трансформаторов экономически нецелесообразным.
Открытие высокотемпературных сверхпроводниковых (ВТСП) материалов в 1986 году позволило отказаться от громоздких охлаждающих устройств. И основные разработки по созданию трансформаторов нового поколения ведутся именно в этом направлении.

Особенности высокотемпературной сверхпроводимости. В первую очередь следует отметить, что у сверхпроводников существуют две основные особенности:

·        очень малые потери при большой плотности тока;

·        переход от практически нулевого сопротивления к высокому сопротивлению при превышении током определенного значения (так называемого критического тока).

Сверхпроводящее состояние существует только ниже определенной критической температуры, обычно принимаемой равной температуре кипящего жидкого азота (77К).

Нормальный ток ВТСП-проводника должен иметь значительные соответствующие области сверхпроводимости и быть ниже критического тока. Максимально допустимое повышение тока должно определяться нагрузочной способностью охлаждающего устройства. Для тока, значительно превышающего критический, потери увеличиваются на порядок. Энергия, выделяемая в проводнике во время этого процесса, называемого режимом ограничения аварийных токов, поглощается при испарении части охлаждающей жидкости.
Все эти свойства ВТСП-материалов позволяют получить трансформатор, значительно превосходящий по всем своим характеристикам традиционно применяемые на сегодняшний день масляные и сухие трансформаторы.

Преимущества ВТСП-трансформаторов. ВТСП-трансформаторы по сравнению с традиционными обладают значительными техническими преимуществами. Попробуем их перечислить:

·         снижение нагрузочных потерь при номинальном токе на 90%, что значительно увеличивает КПД трансформатора;

·         уменьшение веса и габаритов трансформатора до 40%. Следует отметить, что упомянутые достоинства позволяют применять ВТСП-трансформаторы в уже существующих подстанциях без их конструкционных изменений со значительным увеличением мощности. Облегчается и транспортировка трансформаторов;

·         свойства ограничения токов КЗ, что в аварийных режимах защищает электрооборудование сети;

·         значительное уменьшение реактивного сопротивления, что позволяет обеспечить стабилизацию напряжения, не прибегая к его регулированию;

1 2 3
Общее время работы: 9.6549987792969 мс
Использование памяти: 659 КБ