Сверхпроводящие кабели. Часть 2

Достоинства и недостатки

Кабели, имеющие свойства сверхпроводников, обладают специфическими достоинствами и недостатками. Рассмотрим их подробно ниже.

Помимо отсутствия сопротивления этих линий передачи, достоинством сверхпроводящих электрокабелей является, конечно же, быстрая и эффективная защита от короткого замыкания. Если плотность тока в сверхпроводнике больше определенных значений, сверхпроводящий элемент теряет свои свойства. Поэтому при коротком замыкании произойдет значительное возрастание сопротивления, что поможет предотвратить серьезные аварийные ситуации в электросетях.

Наибольшим недостатком современного сверхпроводящего кабеля является необходимость своевременного сервиса. Криогенные системы являются проводящими и способными обеспечить циркуляцию и охлаждение жидкого азота. Также необходимо создать обратный трубопровод, чтобы по нему двигался жидкий гелий. Но данных об эксплуатационной эффективности таких конструкций пока нет. Поэтому неясно, могут ли текущие технологические разработки компенсировать строительные и эксплуатационные расходы за счет экономии электрической энергии.

Вариант сверхпроводящей защиты

Однако рентабельное использование сверхпроводимости в электротехнической промышленности уже существует. Речь идет о сверхпроводящих ограничителях электротока. Такой ограничитель является проводом со сверхпроводящими свойствами, подключенным параллельно резистору на случай сбоя питания. Если будут превышены определенные значения тока короткого замыкания, произойдет значительное увеличение сопротивления. При этом резистором будет поглощена некоторая доля нагрузки (при нормальном режиме его замкнет сверхпроводящая перемычка).

Такой ограничитель тока способен срабатывать не раньше, чем за 3 мс, и некоторое время защищает сеть от серьезных повреждений, пока не сработает полная релейная защита. Ни одна другая защита от короткого замыкания не срабатывает так быстро в высоковольтных сетях. В России SuperOx изготавливает эти ограничители серийно. Уже установлены две подстанции 220 кВ в столице и одна подстанция 110 кВ в СПб.

Применение

Существующие и планируемые линии со сверхпроводящими свойствами в основном используются для связи подстанций на расстоянии примерно от 1 до 2 км. Плотность тока внутри кабелей со сверхпроводящими свойствами может быть выше, чем у обычных кабелей, поэтому их также можно применять в качестве соединителя для обеспечения стабильности сети. Это наиболее важно для ветровой и солнечной энергетики.

На расстоянии гибридные линии электрической передачи, соединяющие трубы с жидким водородом и кабели со сверхпроводящими свойствами, представляют собой многообещающий вариант. Поскольку водород является жидкостью с температурой ниже 20,3 К, кабели из недорогого сверхпроводящего магниево-борного материала с температурой разрыва 39 К можно использовать исключительно для трубопроводов. Однако переход на транспортирование жидкого водорода необходим, так как этот метод приводит к поставкам гораздо больших объемов. Это означает, что сверхпроводящие линии передачи имеют долгосрочный потенциал для эксплуатации в будущем.

Насколько на самом деле они перспективны с технической и экономической точек зрения – покажут дальнейшие результаты.