Аналіз можливостей використання високотемпературних надпровідників у електричних мережах

Abstract

У статті проведено аналіз існуючих технічних рішень щодо використання високотемпературних надпровідникових кабелів у лініях електропередачі. Проаналізовано особливості використання надпровідників у електричних розподільчих мережах. Встановлено переваги використання високотемпературних надпровідників у порівнянні з низькотемпературними надпровідниками. Визначено, що застосування високотемпературних надпровідників, завдяки підвищеним критичним параметрам, забезпечує підвищення потужності ліній електропередачі. З проведеного аналізу виходить, що високотемпературні надпровідникові проводи 2G покоління мають кращі експлуатаційні характеристики, відповідно їх застосування є більш ефективним порівняно з проводами 1G покоління. Розглянуто схему трифазної високотемпературної надпровідникової мережі електропередачі з нейтральним проводом. Проаналізовано умови роботи трифазної електромережі з високотемпературними надпровідниковими кабелями. Визначено, що використання двох жил високотемпературного надпровідникового кабелю розподіленої системи електропередачі забезпечує підвищення пропускної електричної потужності у розподільчих електромережах. Відповідно, підвищується ефективність передачі електроенергії, а також зменшуються втрати потужності на змінному струмі та експлуатаційні витрати. Зазначено, що застосування реактора знижує вимоги до апаратів захисту, полегшує роботу електроустановок, у тому числі генераторів електростанцій, а також знижує вартість обладнання розподільчих електромереж. Зроблений висновок, що найменших втрат потужності у трифазній системі розподіленої електропередачі з використанням високотемпературних надпровідникових кабелів можна досягти при симетричному режимі роботи навантаження. Отримані результати технічного аналізу можуть бути використані для розробки рекомендацій з удосконален-ня характеристик кабельних ліній електропередачі.

In the article the technical analysis of existing constructive decisions concerning use of high-temperature superconducting cables is carried out. The features of the use of superconductors in electrical distribution networksare analyzed. The advantages of using high-temperature superconductors in comparison with low-temperature superconductors are established. It is determined that the use of high-temperature superconductors, due to the increased critical parameters, provides an increase in the power oftransmission lines and energy saving. From the analysis it follows that high-temperature superconductor wires of 2G generation have better operational characteristics,respectively, their use is more efficient compared to wires of 1G generation. A scheme of a three-phase high-temperature superconducting power transmission network with a neutral wire is considered. The working conditions of a three-phase power network with high-temperature superconducting cables are analyzed. It is determined that the use of two cores of a high-temperature superconducting cable of a distributedpower transmission system provides an increase in the throughput of electric power in distribution electric networks. Accordingly, the efficiency of electric power transmission is increased, as well as the lossof AC power and operating costs are reduced. It is shown that the use of the reactorreduces the requirements for protection devices, facilitates theoperation of electrical installations, including generators of power plants, and also reduces the cost of distribution networks equipment. It is indicated that the smallest power loss in a three-phase distributed power transmission system using high-temperature superconducting cables can be achieved with a symmetrical load operation mode. The results of technical analysis can be used to develop recommendations for improving the characteristics of cable power lines.