Конструкция ВТСП кабеля

Конструкция ВТСП кабеля на напряжение 20 кВ и номинальный ток 2500 А:

• Стале - медный формер
• Два повива прямого проводника из ВТСП лент
• Высоковольтная изоляция из кабельной бумаги
• Обратный проводник из ВТСП лент
• Медный стабилизатор
• Защитная изоляция из кабельной бумаги
• Защитная обмотка из стальной нержавеющей ленты
• Криостат

Основными преимуществами сверхпроводящих кабелей являются:

• высокая эффективность в связи с малыми потерями энергии в сверхпроводнике
• возможность замены существующего кабеля на кабель с большей передаваемой мощностью при тех же габаритах
• легкий вес за счет меньшего количества используемого материала
• увеличение жизненного цикла кабеля в результате замедления процессов старения изоляции
• низкий импеданс и большая критическая длина
• отсутствие электромагнитных и тепловых полей рассеяния, экологическая чистота и пожаробезопасность
• возможность передачи больших мощностей при сравнительно низком напряжении

Перспективы внедрения сверхпроводящих кабелей

Высокотемпературная кабельная линия для Санкт-Петербурга

В настоящее время в Единой энергетической системе России реализуется проект по созданию интеллектуальной электроэнергетической системы с активно-адаптивной сетью. Одним из элементов активно-адаптивной сети является высокотемпературная сверхпроводящая кабельная линия постоянного тока (ВТСП КЛ) постоянного тока. Производство силового кабеля со сверхпроводником для пилотного проекта ВТСП КЛ ПАО «РОССЕТИ» реализовано АО «Иркутсккабель» (производственное предприятие холдинга УНКОМТЕХ). В рамках договора П-017, заключенному с научно – техническим центром ФСК ЕЭС в ноябре – декабре 2013 года на заводе АО «Иркутсккабель» успешно были изготовлены две промышленные длины ВТСП кабеля по 430 м каждая.

Цель проекта «Санкт-Петербург» – разработка и установка сверхпроводящей линии постоянного тока мощностью 50 МВт между двумя городскими подстанциями с целью повышения надежности электроснабжения потребителей и ограничения тока короткого замыкания в городской сети Северной столицы. Проект предусматривает монтаж кабельных линий между подстанцией 330/20 кВ «Центральная» и подстанцией 220/20 кВ РП 9. Сверхпроводящая линия постоянного тока свяжет две подстанции на стороне среднего напряжения 20 кВ. Длина линии – 2 500 м, а передаваемая мощность – 50 МВт. В петербургском проекте функции передачи мощности и ограничения токов короткого замыкания разделены между кабелем и преобразователями при их соответствующей настройке. Сверхпроводящий кабель постоянного тока, в отличие от кабеля переменного тока, не имеет потерь энергии, что существенно снижает требования к мощности криогенной установки. Однако при данной схеме возникают дополнительные потери энергии в преобразователях. Линия постоянного тока является активным элементом сети и позволяет управлять энергетическими потоками в прилегающих линиях как по направлению, так и по мощности передачи.

ВТСП КЛ Санкт –Петербурга 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

Транзит протяженностью 2,5 км не имеет аналогов в мире. ВТСП КЛ позволит передавать до 50 МВт мощности на среднем напряжении 20 кВ. После опытной эксплуатации будет рассмотрена возможность масштабирования. Полученный опыт позволит в перспективе создавать линии ВТСП для передачи до 200-300 МВт, занимая при этом в разы меньшую территорию, чем аналогичные по пропускной способности ЛЭП. В настоящее время проложено уже более 1,5 км кабеля, до конца первого квартала 2023 года его монтаж будет завершен.

Промышленное производство ВТСП кабелей на АО «Иркутсккабель» было освоено в рамках совместной работы с АО «НТЦ ФСК ЕЭС», НИЦ «Курчатовский институт» .