Cам ГТУ Кафедра АЭЭС Тема Высокотемпературные сверхпроводники и

Cам. ГТУ Кафедра АЭЭС Тема: «Высокотемпературные сверхпроводники и их использование в электроэнергетике » Спецвопрос ………. . 20 июня 2014 г. Выпускная бакаллаврская квалификационная работа ……………

q q q q Цель работы – применение криогенного сверхпроводящего оборудования и технологий в электроэнергетике, методика определения параметров ВТСП кабелей Применение криогенного сверхпроводящего оборудования в электроэнергетике дает: сокращения потерь электроэнергии примерно в 2 раза, снижения массогабаритных показателей оборудования, повышения надежности и продление срока эксплуатации электрооборудования за счет снижения старения изоляции, повышения надежности и устойчивости работы энергосистем, повышения качества электроэнергии, поставляемой потребителям; повышения уровня пожарной и экологической безопасности электроэнергетики, создания принципиально новых систем энергетики при совмещении с другими инновационными подходами за счет синергетического эффекта. 2

Варианты предварительные Варианты для сравнения (ПРАМ) Расчеты Электрических режимов выбранного варианта 3

Экспериментальный ВТСП силовой кабель Конструкция фазы гибкого ВТСП кабельного прототипа 66 к. В, 100 МВА: 1 – оболочка из поливинилхлорида (ПВХ), 2 – внешняя гофрированная труба (сталь), 3 – многослойная термическая изоляция, 4 - внутренняя гофрированная труба (сталь), 5 - жидкий азот (обратный путь), 6 – изоляционный экран, 7 – электрическая изоляция (на основе многослойной полипропиленовой бумаги, пропитанной жидким азотом), 8 – сверхпроводник, навитый на медную трубу, 9 – жидкий азот (72 К, 1. 2 кг/ ) 44

Зарубежные разработки 61, 5 % 16999 21, 2 % 9310 38, 8 % 29234 Проект сверхпроводящх КЛ постоянного тока, которые свяжут три электрических системы: Восточную, Западную и Техасскую – супер-станция «Три товарища» 5

Конструкция ВТСПК кабеля проекта ФСКВНИИКП(1 -2 к. А, 20 к. В) 20, 5 % 3930 17, 7 % 4575 27, 8 % 22, 4 % 1832 5762 13, 5 % 6792 6

Эскиз конструкции ВТСПК 20 к. В 20, 5 % 3930 27, 8 % 1832 7

Демонстрационные ВТСП технологии и оборудование СРОКИ РАЗРАБОТКИ 2010 -2015 Г. Г. • Кабельная линия на базе высокотемпературной сверхпроводимости 20 к. В, 1, 5 А (50 МВА) ПС 110/20 Кв Динамо, г. Москва Эффект: Кратное увеличение передаваемой мощности, снижение в 4 -6 раз потерь, пожаро- и взрывобезопасность • ВТСП трансформаторы в диапазоне мощности 1, 6 -20, 0 МВа для распределительных ПС. Эффект: Улучшение массо-габаритных характеристик, снижение потерь х. х. и к. з. , увеличение мощности, широкое внедрение • ВТСП ограничитель токов к. з. Эффект: Повышение системной надежности и надежности электроснабжения потребителей, широкое внедрение • Сверхпроводниковый (ВТСП) индукционный накопитель энергии (СПИНЭ) энергоёмкостью до 107 Дж. Эффект: Повышение системной надежности и надежности электроснабжения ответственных потребителей, аккумулирование нестационарной электроэнергии ВИЭ 8

Выводы Учитывая международный опыт создания прототипов ВТСП электроэнергетических устройств можно сделать следующие выводы: 1. Во всем мире активно ведутся исследования и разработки реальных, опытнопромышленных прототипов самых различных электроэнергетических устройств на основе ВТСП. Мощности реальных устройств уже находятся на уровне нескольких МВА, а для ВТСП – кабелей сотен МВА. 2. Для сверхпроводящих кабелей практически решены ключевые научнотехнологические вопросы, позволяющие создавать силовые ВТСП – кабели на мощности в сотни МВА. Несколько опытно-промышленных образцов ВТСП – кабелей находятся в опытной эксплуатации в реальных энергосетях. 3. International Council on Large Electric Systems (CIGRE) так же считает силовые ВТСП –кабели наиболее перспективным и первым возможным применением сверхпроводимости в электроэнергетике. 4. ВТСП – силовые кабели представляются наиболее перспективными устройствами для использования в электрических сетях, там, где нужны передаваемые мощности порядка сотен МВА. Потому разработку и включение в реальные сети ВТСП кабелей (на базе сверхпроводников первого поколения) для отработки опыта их использования в электросетях можно считать наиболее приоритетной задачей 9

Спасибо за внимание ! 10