ВТСП генераторы


Статус статьи

Не проверено экспертами


Назначение



Общие сведения

Генератор – это устройство, в котором неэлектрические виды энергии (механическая, химическая, тепловая) преобразуются в электрическую энергию.

Применение сверхпроводников (СП) позволяет создать синхронные генераторы переменного тока, обладающие высокой эффективностью и мощностью при относительно небольших размерах и массе.


Актуальность использования

КПД СП генераторов может превышать 99%, при этом потери, типичные для обычных генераторов, сокращаются минимум в два раза.

Примерно во столько же раз уменьшаются габариты и вес машины (даже несмотря на необходимость использования криогенной системы для охлаждения сверхпроводника).

Дополнительными преимуществами СП генераторов являются повышенная стабильность работы при использовании в электрических сетях и большая долговечность. Срок службы обычных генераторов ограничен 30-40 годами из-за старения изоляции обмоток под действием высокой температуры. Этот неблагоприятный фактор полностью отсутствует у криогенных СП устройств.

Создание мощных (>100 МВт) стационарных СП генераторов с высоким КПД (>99%) имеет большое значение для традиционной электроэнергетики. Модель генератора представлена на рисунке 1.

В перспективе, повсеместное использование приборов, основанных на высокотемпературной сверхпроводимости, существенно повысит качество электроснабжения. В частности, повысит пропускную способность сетей. Уже сейчас внедрение сверхпроводящих кабелей в некоторых мегаполисах позволяет решать главную проблему – преодоление инфраструктурных ограничений по нехватки мощности.

Рисунок 1. Модель ВТСП генератора с радиальным магнитным потоком, 1 МВт
Рисунок 1. Модель ВТСП генератора с радиальным магнитным потоком, 1 МВт


Эффекты от внедрения (использования)

Применение сверхпроводящего оборудования и технологий в электроэнергетике после получения запланированных результатов дает следующие эффекты:

  • увеличение единичной передаваемой мощности в тех же габаритах;
  • повышение эффективности передачи в связи с малыми потерями энергии и повышение качества электроэнергии;
  • увеличение срока жизни кабеля;
  • увеличение критической длины кабеля;
  • повышение экологической чистоты и пожаробезопасности;
  • создание принципиально новых систем энергетики при совмещении с другими инновационными подходами за счет синергетического эффекта.


Принцип функционирования



Опыт применения

Работа по созданию ВТСП генераторов активно ведется в США, Японии, Европе.
Российские проекты
В России разработан проект синхронного ВТСП генератора на 200 МВт на напряжение 220 кВ (ВНИИЭлектромаш). Разработка связана с созданием ветроэнергетической установки, расположенной на платформе в океане. Использование ВТСП и других новых материалов в синхронном генераторе позволяет обеспечить уменьшенные массогабаритные характеристики, повышенную надежность, пониженные потери и экологическую безопасность машины, а значит и ветроэнергетической установки в целом.
Разрабатывается сверхпроводниковый синхронный генератор мощностью 500 кВт на напряжение 10,5 кВ.
Области внедрения:
Области внедрения охватывают полный контур подстанционного оборудования и ВЛ объектов ЕНЭС. В рамках испытаний и опытной апробации ВТСП-элементов предполагается:

  1. Адаптация ВТСП кабельной линии длиной 200м и системы криообеспечения для установки в опытно-промышленную эксплуатацию на ПС 100 кВ «Динамо».
  2. Установка ВТСП КЛ 20 кВ постоянного тока между ПС 330 кВ Центральная - ПС 220 кВ РП-9.


Ссылки

ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЕ СВЕРХПРОВОДНИКИ – Современные технологии энергоэффективности


Архитектурные кейсы, связанные с технологией