В Санкт-Петербурге начато строительство крупнейшей в мире высокотемпературной сверхпроводящей кабельной линии. Уникальная ЛЭП станет первой в сети энергосистемы нового поколения и очередным достижением российской отрасли сверхпроводников.
Километры инноваций
Группа «Россети» реализует разработки «НТЦ Россети ФСК ЕЭС», возводя в Санкт-Петербурге самую длинную в мире высокотемпературную сверхпроводящую кабельную линию (ВТСП КЛ). Линия постоянного тока длиной 2,5 км соединит подстанции ПС 330 кВ «Центральная» и ПС 220 кВ «РП-9» Московского и Фрунзенского районов северной столицы. ВТСП будет передавать до 50 МВт мощности на среднем напряжении 20 кВ. В данный момент проложено 1,5 км кабеля и ведутся работы по установке преобразовательных устройств на подстанциях. Ввод системы в эксплуатацию запланирован на 2023 год.
Новшеством для мирового энергостроения является не только протяженность ЛЭП, но и ее технология. Сверхпроводимость достигается при охлаждении проводников до сверхнизких температур. Для «заморозки» будет использоваться двухконтурная система криогенного обеспечения длиной 5 км.
Самый амбициозный российский IT-проект SFERA готовится к релизу многофункционального мобильного приложения. Скачивайте тестовую версию приложения SFERA по ссылке. Благодарим за поддержку!
Введение в технологии
Высокотемпературная сверхпроводимость проводников позволяет передавать большие мощности, практически, без потерь. Для получения данного эффекта необходимо охладить кабель до температуры ниже 77 К. Питерская ВТСП КЛ будет иметь следующие характеристики:
- конструкция — монополярная передача с обратным проводником в конструкции одного кабеля;
- класс напряжения — 20 кВ;
- расчетный ток — 2,5 кА;
- мощность — 50 МВт
- внешний диаметр криостата — 110 мм;
- криогенная система замкнутого типа производительностью 12 кВт;
- температура охлаждения — 67 К.
В основе системы лежит формер — медный металлический каркас, на который намотана ВТСП-лента — она, непосредственно, является проводником. На ленту накладываются слои фиксирующей обмотки и изоляции. Кабель помещен в трубу криостата, по которой прокачивается жидкий азот.
Будущее без потерь
Проект в Санкт-Петербурге станет флагманским. На основе полученного опыта планируется создать сеть сверхпроводящих ЛЭП по всей стране. Это станет одним из приоритетных направлений работы ПАО «ФСК ЕЭС» — «Снижение потерь и энергоэффективность». Планируется разработка и внедрение инновационных технологий производителями оборудования, генерирующими компаниями и крупными потребителями электроэнергии.
Применение высокотемпературных сверхпроводников в сфере передачи электроэнергии принесет множество преимуществ, по сравнению с традиционными воздушными ЛЭП. Новые линии способны передавать большие мощности с минимальными потерями энергии. Они более легкие, с бо́льшим сроком службы, без электромагнитных и тепловых полей рассеяния. Система будет экологичнее и пожаробезопаснее, появится возможность ограничить токи короткого замыкания, повысить устойчивость сети и предотвратить каскадные отключения потребителей за счет взаимного резервирования энергорайонов.
В условиях плотной городской застройки ВТСП КЛ позволит сохранить городской ландшафт и сократить площадь отчуждаемой территории. Затраты на строительство при этом снизятся до 20%. Помимо пользы для гражданских потребителей, сверхпроводники можно будет использовать при строительстве кольцевых схем и энергомостов и для вывода мощности с крупных объектов генерации, таких как ГЭС и АЭС.
Зарубежный опыт
Работа над сверхпроводниковыми линиями электропередач является приоритетной отраслью науки во многих странах мира. В настоящее время существуют опытные системы и действующие ВТСП КЛ.
Линии переменного тока в разных странах имеют протяженность:
- AmpaCity, Эссен, Германия – 1000 м;
- Bixby, штат Огайо, США — 200 м;
- Yokohama, Япония — 250 м;
- Furukawa, Япония — 87 м.
Линии постоянного тока:
- IEE CAS, Китай — 362 м;
- Jeju, Республика Корея — 500 м;
- Ishikari, Япония — 500 м.
Как видно, российский проект станет самым масштабным: еще ни одна сеть не достигла длины 2,5 км. Стоимость разработки проекта, испытаний и строительства объекта составляет 3,5 млрд рублей.
Лидерские амбиции
Линия электропередач — далеко не единственный российский проект в сфере сверхпроводников. Страна семимильными шагами стремится к лидерству в данной отрасли. За последние несколько лет был создан электрический авиадвигатель с использованием технологий высокотемпературной сверхпроводимости для летающей лаборатории Як-40ЛЛ, в Швейцарию были поставлены ниобий-оловянные сверхпроводники для проекта Кольцевого коллайдера, Франция получила низкотемпературные сверхпроводящие кабели российского производства для международного термоядерного экспериментального реактора (ИТЭР).
Российские ученые открыли новый вид сверхпроводимости в соединениях галлия и молибдена; физики МФТИ создали сверхпроводящее устройство из ниобия и меди, которое можно использовать для реализации энергоэффективных вычислительных устройств и устройств памяти; специалисты ВНИИНМ им. А.А. Бочвара завершили разработку ниобий-титанового провода в рамках международного проекта по созданию магнита-детектора для проведения экспериментов по сжатию барионной материи.
Несмотря на санкционную политику иностранных государств, они продолжают заказывать у России различные изделия из сверхпроводников. Российское государство, судя по всему, имеет большие планы на данную отрасль. Нет сомнений, что при поддержке правительства усилия ученых реализуются в новые сверхтехнологичные проекты.
Подпишитесь и поставьте лайк! Благодарим!
Читайте также:
Материал создан при поддержке проекта SFERA
