Nexans – глобальный поставщик кабелей и кабельных систем
2005, Tом 2, выпуск 5
Тематика: Зарубежные фирмы и их разработки
Хотя Nexans имеет головной офис в Париже (Франция), национальную принадлежность этой глобальной корпорации трудно идентифицировать. Корпорация производит силовые и телекоммуникацион-ные кабели в 82 различных городах 29 стран на 5 континентах, а ее коммерческая активность охватывает 65 стран. На ее предприятиях работает 20000 человек, включая 450 исследователей. Объем ее продаж в 2004 году составил 4,9 млрд. евро. Для нас эта корпорация представляет особый интерес по двум причинам. Во-первых, в августе с.г. Nexans подписала соглашение о строительстве завода в России, в Угличе, производство на котором будет запущено в конце 2006 года (Nexans инвестирует в строительство 20 млн. евро). Во-вторых, Nexans разрабатывает и производит ВТСП материалы, компоненты и системы, в частности, ВТСП кабели, токоограничители, подшипники, а также гибкие и жесткие криостаты, которые являются ключевым компонентом любых сверхпроводящих систем.
Nexans ВТСП материалы и изделия
Исходные материалы для синтеза (купраты висмута, стронция, кальция) заключают в серебряные трубы и в процессе термомеханической обработки формируют BiSrCaCuO (2212) и Bi(Pb)SrCaCuO (2223) ВТСП фазы.
BSCCO 2212 ленты
Многожильные BSCCO 2212 ленты длиной свыше 1500 м изготавливают методом «порошок-в-трубе» и защищают оболочкой из сплава серебра. Процесс обеспечивает возможность наматывать катушки двумя способами "wind and react" («намотка и реакция») и "react and wind" («реакция и намотка»). Освоен также процесс намотки многожильных изолированных ленточных проводников.
Типичные характеристики ВТСП лент:
1. Размеры: 0,22 x 4,0 мм²
2. Критические токи: в собственном поле 800 A при 4,2 K и 450 A при 20 K; в поле 20 Tл 400 A при 4,2 K.
3. Механические свойства: 5 % уменьшение критического тока при 120 МПа
ВТСП кабели
Nexans разрабатывает и производит кабели на основе ВТСП лент с высокой плотностью тока и низкими потерями при (или ниже) 77 К. Ленты заключены в криогенную оболочку и охлаждаются жидким азотом по замкнутой схеме. Изготавливаются кабели с холодными или теплым диэлектриком в зависимости от требований заказчика.
Nexans участвует в проекте установки 138 кВ/574 МВА ВТСП кабеля в энергосистеме Long Island Power Authority (США). Этот первый в мире кабель такой высокой мощности будет запущен в коммерческую эксплуатацию в 2006 году.
Криогенная оболочка кабеля CRYOFLEX – гибкая с вакуумной изоляцией, состоит из двух концентрических гофрированных труб из нержавеющей стали диаметром от 10 до 300 мм. Трубы вместе с аксессуарами собираются, вакуумируются, проверяются на утечку, закрываются защитным кожухом с низкими тепловыми потерями непосредственно на заводе.
Массивные изделия из BSCCO 2212 и YBCO 123
Nexans Super Conductors производит массивные изделия из BSCCO 2212 методом литья из расплава. Этот метод позволяет производить изделия различных форм – стержни, трубы, кольца и т.д. Производятся изделия диаметром до 400 мм и длиной до 1000 мм. Процессы литья и отжига позволяют оп-тимизировать параметры изделия. Массивные стержни и трубы коммерчески используются для токовводов с 1995 года. Трубы применяются в индуктивных ограничителях тока и в качестве магнитных экранов.
YBCO 123 массивные изделия используют для охлаждаемых жидким гелием элементов моторов, безфрикционных подшипников и других левитирующих устройств. Кроме того, мишени из YBCO 123 используют в технологии осаждения пленок для ВТСП проводов 2-го поколения.
ВТСП компоненты для ограничителей тока
Трубы изготавливаются в виде одинарной или двойной спирали для генераторов и ограничителей тока резистивного типа. Сверхпроводящая бифилярная обмотка является основной частью токоограничителя резистивного типа. Эти обмотки защищены шунтом и высоковольтной изоляцией. Первый изготовленный Nexans токоограничитель (10 кВ, 10 МВА) установлен в энергосистеме RWE Energy вблизи г. Зиген (Siegen) в Германии.
Токовводы
Nexans SuperConductors в партнерстве с ACCEL Instruments GmbH поставляет заказчикам полностью укомплектованные токовводы на широкий диапазон токов от 50 A до 13 кА, а также изготавливает их по дизайну заказчика для магнитов любого типа (с жидким или сухим охлаждением) и оказывает помощь в наладке системы.
Бесконтактные ВТСП подшипники
В сентябре 2005 года Nexans поставила прототипы бесконтактных ВТСП подшипников для испытаний в промышленных условиях. Заказчик – корпорация Siemens AG, оценит возможность использования подшипников в электромашиностроении.
Siemens разрабатывает для морских кораблей 4 МВА генератор, содержащий ро-тор с ВТСП магнитами. Бесконтактные ВТСП подшипники удерживают вращающийся вал весом до 500 кг, подвешенный в магнитном поле.
Прототипы разработаны и изготовлены Nexans SuperConductors GmbH (г. Хюрт, Германия) в партнерстве с Nexans' refrigeration technology (Ганновер). Массивные ВТСП материалы, подшипники, медный статор и ротор изготовлены в г. Хюрте.
В конструкции подшипника 270 отдельных YBCO кристаллических пластин закрепляются на внутренней стенке медного цилиндра диаметром 325 мм и высотой 395 мм. Цилиндр охлаждается до -210°C. Высокий вакуум предотвращает оледенение подшипника при вымораживании окружающей влаги. Массивный медный статор сохраняет низкую температуру, позволяя подшипникам удерживать нагрузку в течение часа даже при отключенном рефрижераторе.
После предварительного тестирования в Nexans ВТСП подшипники демонстрируют проектные (или лучшие) качества: могут быть охлаждены до -245°C (минимальное требование -210°C), могут удерживать нагрузку 690 кг (минимальное требование 500 кг) и могут поддерживать скорость вращения турбины выше 3600 оборотов/мин. Зазор также представляется блестящим достижением - ротор с постоянными магнитами вращается в «теплом объеме» в щели шириной 1 мм. ВТСП подшипник передан на испытания в Siemens.