2020-05-26

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

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

  

Процесс работы трансформатора 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 трансформатор 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 трансформатор 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 азот. Состояние сверхпроводимости наступает только в охлажденном состоянии, при комнатной температуре его нет. Отличие высокотемпературных сверхпроводников в том, что низкотемпературным необходимо более глубокое охлаждение.

 

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

 

Сверхпроводники позволяют реализовать в трансформаторе 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.  

 

«Сверхпроводящие трансформаторы были известны давно, однако пока не получили широкого распространения. До недавнего времени сверхпроводники были очень дорогими, но в последние годы технология их производства совершенствуется, и цена снижается. Это позволяет сделать сверхпроводящий трансформатор массовым явлением. Главная проблема, которую он решает, — проблема высоких токов короткого замыкания. Это проблема не только трансформаторов в отдельности, это проблема электрических сетей в общем, массовое использование таких трансформаторов 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 эксперименты будут проводить после завершения режима самоизоляции. Сейчас проектная команда моделирует и проектирует трехфазный опытный образец на более высокую мощность, его изготовление и экспериментальное 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.  

 

«В России были попытки построить такой трансформатор, 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 НГТУ НЭТИ Вадима Манусова. 

 



 

Глоссарий:

 

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

Читайте также:

27.04.20  Системный оператор впервые в истории ЕЭС России осуществил возможность подключения ГЭС ОЭС Сибири к централизованному авторегулированию частоты
15.04.20  На публичное обсуждение до 30 июня выносят национальные стандарты в области умной энергетики
26.03.20  с 1 июля 2020 года оплата счета на услугу техприсоединения станет основанием для старта работ
24.03.20  Генерирующие компании реструктуризируют долги энергосбытов Северного Кавказа, Тывы и Калмыкии


Тэги: электрооборудование
Энергооборудование
технологии


Все новости за сегодня (51)



21:06, 26 Мая 20

У Красноярскэнергосбыта появилась страница в Инстаграм

дальше..



21:01, 26 Мая 20

Пропущенные залежи природного газа на Ямале найдут по технологии ученых томского политеха

дальше..





21:01, 26 Мая 20

«Мечел» увеличил на 51% поставки концентрата коксующегося угля в Японию в 1 квартале 2020 года

дальше..



20:39, 26 Мая 20

Компания «Газпром газораспределение Самара» запустила надомную котельную в «Новой Самаре»

дальше..





20:35, 26 Мая 20

На Запорожской АЭС применяют инструменты «Vision Zero» для профилактики производственного травматизма

дальше..



20:15, 26 Мая 20

Специалисты «Пермэнерго» создали электросетевую инфраструктуру для голландского квартала «Маасдам»

дальше..





19:27, 26 Мая 20

Специалисты «Екатеринбурггаза» улучшили газоснабжение поселка Шувакиш в Свердловской области

дальше..



19:08, 26 Мая 20

4,5 тысяч жителей Московской области подключились к газу в первом квартале 2020 года.

дальше..





19:02, 26 Мая 20

«ЦПТИ» выиграл тендер на подготовку радиационно-гигиенического паспорта Забайкальского края

дальше..



18:41, 26 Мая 20

Энергетики «Облкоммунэнерго» ликвидируют последствия урагана на Урале

дальше..





18:40, 26 Мая 20

Робот-дефектоскоп проверит состояние тепломагистралей Ижевска

дальше..



18:39, 26 Мая 20

На стапеле Балтийского завода заложили атомный ледокол «Якутия»

дальше..





18:21, 26 Мая 20

Энергетики «Россети Урал» доставили дизель-генератор для жизнеобеспечения больного ребёнка

дальше..



17:12, 26 Мая 20

Глубина переработки на Сызранском НПЗ превысила 78%

дальше..





17:07, 26 Мая 20

«Ижнефтемаш» модернизирует спецтехнику для цементирования скважин

дальше..



17:01, 26 Мая 20

Судоверфь «Звезда» сдала четыре новых дома для судостроителей

дальше..





14:55, 26 Мая 20

Из Баку в Бузулук нефтяная компания «Новый Поток» и группа «СОКАР Энергоресурс» привезли 1000 эльдарскх сосен

дальше..



14:38, 26 Мая 20

Росатом поможет разработать ТЗ на литий-ионные тяговые батареи и системы накопления энергии для «Росэкофлота»

дальше..





14:36, 26 Мая 20

Автоматизация в энергетике. Решения для теплосетевых компаний – бесплатный вебинар

дальше..



13:23, 26 Мая 20

Молодой ученый НГТУ НЭТИ разработал сверхпроводящий трансформатор с функцией токоограничения

дальше..





12:35, 26 Мая 20

Мухи – отдельно, урожай – отдельно

дальше..



12:30, 26 Мая 20

«ЗиО-Подольск» изготовит оборудование для турецкой АЭС «Аккую» по европейскому дизайну «Arabelle»

дальше..





11:47, 26 Мая 20

Череповецкая ГРЭС завершила отопительный сезон

дальше..



11:33, 26 Мая 20

Атоммаш укомплектовал теплообменниками первый парогенератор для АЭС «Руппур»

дальше..





11:29, 26 Мая 20

Цена техасской нефти WTI опять рекордно рухнула на 14%, провалившись до $21,87 за баррель

дальше..



11:22, 26 Мая 20

«Газпром нефть» отгрузила с платформы «Приразломная» двухсотую партию арктической нефти сорта ARCO

дальше..





09:45, 26 Мая 20

ППГХО подготовило новые очистные блоки на действующих подземных урановых рудниках

дальше..



09:41, 26 Мая 20

АЭС Украины недовыработали за сутки 54,72 млн кВт/ч из-за балансовых ограничений

дальше..





09:38, 26 Мая 20

«Хиагда» профинансировала ремонт дорог в Баунтовском эвенкийском районе Бурятии

дальше..



09:29, 26 Мая 20

«Белоруснефть» увеличивает добывающий потенциал нефтяных активов

дальше..





09:24, 26 Мая 20

«Институт Гидропроект» спроектировал сооружения для защиты от наводнений Тулуна и Нижнеудинска

дальше..



09:19, 26 Мая 20

Благовещенская ТЭЦ вывела в плановый капитальный ремонт турбоагрегат № 1

дальше..





09:16, 26 Мая 20

«Тюменские электрические сети» расширяют интеллектуальную систему учета электроэнергии

дальше..



09:11, 26 Мая 20

«Черномортранснефть» реконструирует систему контроля качества нефти на площадке нефтерайона «Шесхарис»

дальше..





08:47, 26 Мая 20

Ростех создаст первую отечественную электростанцию для работы на шельфе Арктики

дальше..



08:40, 26 Мая 20

«Россети Тюмень» уменьшат длину пролетов двухцепной ЛЭП 220 кВ «Надым-Салехард» до 250 м

дальше..





08:35, 26 Мая 20

«Восточный Порт» строит ветрозащитные сооружения на территории специализированного угольного комплекса

дальше..



08:25, 26 Мая 20

До 2023 года Росатом введёт в эксплуатацию ветроэлектростанции общей мощностью 1 ГВт

дальше..