Молодой ученый НГТУ НЭТИ разработал сверхпроводящий трансформатор с функцией токоограничения

Аспирант кафедры систем электроснабжения предприятий факультета энергетики Арсений Семенов выиграл грант мэрии Новосибирска в 450 тысяч рублей на разработку высокотемпературного сверхпроводящего а с функцией токоограничения.

Главная проблема, которую он решает, — проблема высоких токов короткого замыкания.

Процесс работы а выстроен так: при возникновении в электрической сети короткого замыкания через сверхпроводник протекает ток выше критического значения, сверхпроводник выходит из сверхпроводящего состояния, у него появляется активное сопротивление, и ток короткого замыкания уменьшается. Преимущество этой разработки в том, что этот процесс происходит мгновенно, сопротивление вырастает не из-за срабатывания токоограничивающего устройства, а из-за природы сверхпроводника.

«Когда во внешнем элементе сети происходит аварийная ситуация, например, короткое замыкание, то обычный пропускает этот ток через себя. Токи короткого замыкания могут вызывать повреждение оборудования и отключения элементов электрической сети. Чтобы уменьшить негативные последствия, нужны токоограничивающие устройства в электрической сети. Наш способен ограничивать ток без их применения», — говорит Арсений Семенов.

В своем проекте Арсений вместо традиционной медной обмотки использует обмотку из высокотемпературного сверхпроводника (материал — ВТСП-провод 2-го поколения ReBCO). Этот материал способен проводить ток без активного сопротивления. Для этого его необходимо охладить до температуры −196 °C, поместив в жидкий . Состояние сверхпроводии наступает только в охлажденном состоянии, при комнатной температуре его нет. Отличие высокотемпературных сверхпроводников в том, что низкотемпературным необходимо более глубокое охлаждение.

  В Антарктиде нашли трупы вымерших сотни лет назад пингвинов

«Мы покупаем жидкий на заводе, привозим в специальном сое и периодически заливаем в корпус а. Одного соа (~16 л) хватает на день-два опытов. В новом е объем будет больше, скорее всего, будем привозить по два соа за раз. Есть установки, которые производят жидкий на месте, но они стоят очень дорого, этот вариант нам не подходит. Сейчас на этапе опытных образцов необходиь в жидком е усложняет процесс. Когда такие ы будут делать на большую мощность и устанавливать на подстанциях в электрических сетях, тогда будет оправдана покупка установки для производства жидкого а на подстанции», — рассказывает Арсений Семенов.  Жидкий также является и электроизолирующей негорючей средой, заменяя традиционное ное масло, тем самым ликвидируя проблему пожароопасности. В отличие от ного масла, жидкий не выделяет взрывоопасных газов.

Сверхпроводники позволяют реализовать в е функцию ограничения токов короткого замыкания, которая обычно в сети выполняется токоограничивающими устройствами. За счет снижения массы и объема обмотки разработка потенциально востребована для автономных энергосистем на водном транспорте и в традиционных электрических сетях. «Через сверхпроводник можно пропускать больше тока, чем через медь, поэтому не нужны толстые медные провода, а достаточно тонкого ВТСП-провода, его толщина меньше миллиметра», — комментирует Арсений Семенов.

  РФ запускает в космос модуль Наука

«Сверхпроводящие ы были известны давно, однако пока не получили широкого ратранения. До недавнего времени сверхпроводники были очень дорогими, но в последние годы технология их производства совершенствуется, и цена снижается. Это позволяет сделать сверхпроводящий массовым явлением. Главная проблема, которую он решает, — проблема высоких токов короткого замыкания. Это проблема не только ов в отдельности, это проблема электрических сетей в общем, массовое использование таких ов сделает их более надежными», — говорит Арсений Семенов.

Коллектив разработчиков спроектировал и изготовил однофазный опытный образец небольшой мощности. Часть опытов с ним провели сразу после изготовления, оставшиеся ы будут проводить после завершения режима самоизоляции. Сейчас проектная команда моделирует и проектирует трехфазный опытный образец на более высокую мощность, его изготовление и альное исследование — следующий этап проекта.

Арсений Семенов выиграл грант 450 тысяч рублей с темой «Разработка и производство энергоэффективного и пожаробезопасного электрооборудования на основе высокотемпературных проводников с функцией токоограничения» в рамках конкурса департамента промышленности, инноваций и предпринимательства мэрии города Новосибирска.

  Использование роботов в энергетике

«В России были попытки построить такой , но о введении в опытную или тем более промышленную эксплуатацию публикаций нет. Но есть похожая разработка — токоограничивающее устройство, созданное по аналогичной технологии. Оно прошло испытания и введено в промышленную эксплуатацию в электрической сети в Москве, что позволяет делать вывод о перспективности нашей разработки», — комментирует Арсений Семенов.

В проекте также принимали участие Иван Мартынов, Дмитрий Иванов (магистратура факультета энергетики, направление «электроэнергетика и электротехника») и Сергей Шеин (бакалавриат факультета летательных аппаратов, направление «техническая физика»). Работа ведется под руководством доктора технических наук, профессора кафедры систем электроснабжения предприятий Вадима Манусова.

Глоссарий:

Силовые ы — элемент электрических сетей, их применяют для повышения или понижения класса напряжения при передаче электроэнергии. Основные части силового а — обмотки, магнитопровод, система охлаждения и вспомогательные системы.

йте наш Телеграм-канал https://t.me/ieport_new

Читайте также: Носледние новости России и мира сегодня.

Pin It

Добавить комментарий