Сверхпроводниковые ограничители токов на основе ВТСП лент 2-го поколения AMSC
2007, Tом 4, выпуск 2
Тематика: ВТСП устройства
Появление на рынке в 2006 г достаточных объемов ВТСП лент 2-го поколения позволяет надеяться на создание сверхпроводниковых токоограничителей, которые станут прототипами будущих коммерческих устройств, а не демонстрационными образцами, рекламирующими ВТСП технологию. Наиболее показательны успехи компаний Siemens и Hyundai Heavy Industries, которые успешно испытали достаточно представительные опытные образцы и вплотную подошли к созданию прототипов коммерческих устройств.
Компанией Siemens были успешно произведены лабораторные испытания опытного однофазного токоограничивающего модуля резистивного типа с номинальной мощностью 2 МВА (рис. 1.) изготовленного из ВТСП проводника второго поколения с нержавеющим покрытием типа 344S (на него при-ходится более 50% от годового производства ВТСП 2-го поколения компании American Superconductor). Испытания токоограничивающего модуля производились при напряжении в 7,5 кВ, что соответствует обычному для распределительных сетей США классу напряжений 13 кВ. Установившийся ток короткого замыкания был ограничен в 25 раз. Время возврата в сверхпроводящее состояние составило около 2 с, что сопоставимо со временами автоматического повторного включения (АПВ) (рис. 2).
Рис. 1. 2 МВА токоограничитель (Siemens).
Рис. 2. Остывание токоограничивающего элемента после срабатывания (Siemens).
Рис. 3. 8,3 МВА токоограничитель (Hyundai).
American Superconductor поставила в Южную Корею 2,6 км ВТСП ленты 2-го поколения типа 344S с покрытием из нержавеющей стали. На основе этого проводника компанией Hyundai Heavy Industries в сотрудничестве с Yonsei University изготовлен и испытан опытный образец однофазного токоограничителя резистивного типа (рис. 3). Работы над этим проектом проводится в рамках программы «Поддержка передовых энергетических систем в области прикладной сверхпроводимости» (DAPAS), которая была принята в 2004 году и финансируется Южнокорейским Министерством по науке и технологиям.
Установленная мощность токоограничителя составила 8,3 МВА: номинальное напряжение 13,2 кВ, ток 630 А. Изоляция токоограничителя успешно выдержала высоковольтные испытания при напряжении в 143 кВ, что в 3 раза выше, чем обычные требования на устройства данного класса напряжений. Удалось добиться ограничения ударного тока короткого замыкания с 30 до 3,6 кА. В ходе предварительных экспериментов время возврата системы в сверхпроводящее состояние не измерялось.
По мнению ведущего специалиста Hyundai доктора Bok-Yeol Seok, ВТСП токоограничители имеют блестящие коммерческие перспективы в сетях 30-60 кВ и 154 кВ уже в ближайшем будущем.
Дальнейшие усилия Hyundai будут сосредоточены на разработке и создании высоковольтных токоограничителей.
Для этого проекта уже разработана криогенная система высокого давления (65 К при 3 бар), а также ряд вспомогательных высоковольтных устройств.