|
Материалы

Высокотемпературные сверхпроводниковые трансформаторы - новое поколение подстанционного оборудования


·         большая перегрузочная способность без повреждения изоляции и старения трансформатора;

·         уменьшение уровня шума.

Кроме того, по сравнению с масляными трансформаторами ВТСП-трансформатор пожаробезопасен и экологичен.

Разработки и опытные образцы. В настоящее время существуют три основных проекта по созданию ВТСП-трансформаторов: в Европе, США и Японии. Работа над ними началась примерно в одно и то же время, и в 1997 году все три были реализованы в опытных образцах.

Первым стал трансформатор на напряжение 18,7/0,4 кВ мощностью 630 кВА производства ABB при участии американской компании ASC (изготовителя ВТСП-ленты для обмоток) и французской электроэнергетической системы Electricite de France (EDF).

Рис.2

 

 

 

 

 

 

Рис. 1. ВТСП-трансформатор мощностью 630 кВА.

На его примере рассмотрим принцип устройства ВТСП-трансформатора (рис. 1). Обмотки погружены в жидкий азот, служащий одновременно и изоляцией, и охлаждающей средой. Сердечник трансформатора работает при температуре окружающей среды, т.к. его охлаждение приведет только к лишним нагрузкам криогенной системы, а не к улучшенным характеристикам. Обмотки термически изолированы от сердечника и окружающей среды с помощью двустенных контейнеров (так называемых криостатов), выполненных из эпоксида, между стенками которых поддерживается вакуум, обеспечиваемый непрерывной работой насоса.
При проведении испытаний потери при номинальном токе составили 337 Вт, а потери холостого хода в сердечнике – 2,1 кВт. Общие тепловые потери равны примерно половине потерь в проводе. После успешных испытаний упомянутые компании подписали договор, по которому каждая из них выделила по 5 миллионов долларов на разработку компанией ASC улучшенного ВТСП-провода. Далее ABB сделает трансформатор 10 МВА, а EDF установит его в своей сети для проведения полноценных испытаний. Дальнейшей целью ставится достижение мощности ВТСП-трансформатора 30 МВА, а конечной – 100 МВА.

Вторым был испытан трансформатор 500 кВА 6600/3300 В производства Fuji Electric (Япония) с применением ВТСП-лент другой японской компании Sumitomo Electric Corporation. В разработке также участвовали специалисты университета Kyushu.

Потери в сердечнике составили 2,4 кВт, потери при номинальном токе – 115 Вт. Японские разработчики решили пока не создавать ВТСП-трансформатор на большие мощности, а улучшить характеристики уже сделанного, а именно усовершенствовать систему охлаждения и ВТСП-провод для обмотки.

Третьим в том году, но самым большим по мощности, стал трансформатор 1000 кВА полностью американского производства: Waukesha Electric (производитель трансформаторов), IGC Super Power (изготовитель ВТСП-провода) и Energy East (электроэнергетическая компания, конечный потребитель).

После этих испытаний было решено создать трансформатор 30 МВА 138/13,8 кВ, но, так же как и в случае с ABB, с промежуточной фазой в 10 МВА. Для этого правительство выделило 3,8 миллиона долларов, и столько же было вложено частными инвесторами.

Рис.6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2. ВТСП-трансформатор мощностью 10 МВА.

В результате в конце 2003 года был создан трансформатор 10 МВА 26,4/4,2 кВ. Но при испытаниях было обнаружено несколько недостатков: в обмотках был выявлен большой уровень частичных разрядов, в криогенной системе происходили утечки, и, кроме того, возникли проблемы с испытанием трансформатора на полное напряжение по высокой стороне. На сегодняшний день эти неполадки устранены, трансформатор установлен на испытательный стенд, и новые испытания намечены уже в ближайшее время.

Сам принцип конструкции трансформатора остался такой же, как и в 1997 году, в чем можно убедиться, сравнив конструкции трансформатора 630 кВА на рис. 1 и 10 МВА на рис. 2.

1 2 3
Общее время работы: 27.153015136719 мс
Использование памяти: 659 КБ