Корпорация "Русский Сверхпроводник" разрабатывает сверхпроводящий ограничителя токов короткого замыкания

В 2008-2010 г. Корпорация «Русский Сверхпроводник» проводит научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы по созданию типоряда сверхпроводниковых ограничителей токов короткого замыкания (СОТ) резистивного типа. Планируется, что изделия, предназначенные для сетей постоянного тока напряжением 3,5 кВ, а также сетей переменного тока напряжением 10, 27, 35 кВ будут использоваться в энергосистеме страны, а также в системе энергоснабжения железнодорожного транспорта. СОТ создаются на основе использования высокотемпературных сверхпроводников второго поколения. Работы проводятся в кооперации с РНЦ «Курчатовский институт» и Всероссийским энергетическим институтом им. В.И.Ленина.

Для решения задачи был проведен комплекс расчетно-теоретических и экспериментальных исследований, направленных на выработку оптимизированных конструктивных решений для токоограничивающих элементов СОТ и системных решений для устройства в целом. При этом были учтены требования и условия работы защитной аппаратуры в местах планируемой установки СОТ. Созданы два альтернативных макета токоограничителя, подготовлен экспериментальный стенд для их апробирования, разработана программа и методика лабораторных испытаний, проведены лабораторные испытания, давшие положительный результат.

Предполагается, что полученная базовая конструкция послужит основой для создания опытных образцов СОТ для тяговых сетей железных дорог (уровень напряжения 3,5 кВ) и общепромышленных сетей (6-10 кВ).

Сверхпроводниковый ограничитель токов короткого замыкания представляет собой принципиально новое электротехническое устройство, выполняющее защитную функцию в энергосистемах. Его действие основано на свойстве сверхпроводника скачкообразно изменять свое сопротивление от нулевого до конечного значения при превышении определенной величины протекающего тока. Создание СОТ на основе новейших высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП-2) является актуальной задачей, проекты такого рода активно ведутся за рубежом.

Внедрение СОТ в действующие сети электроснабжения может обеспечить следующие преимущества:

• снижение прямого и косвенного ущерба сетей и потребителей энергии от коротких замыканий;
• снижение негативного динамического воздействия токов короткого замыкания на сетевое оборудование (генераторы, трансформаторы);
• снижение требований, предъявляемых к сетевому оборудованию (автоматические выключатели, обмотки электрических машин и т.д.), на устойчивость к воздействию ударных токов, и соответственно, его стоимости;
• увеличение срока службы электроэнергетического оборудования;
• возможность при проектировании новых  и модернизация действующих сетевых подстанций использовать менее дорогостоящее оборудование;
• повышение пожаробезопасности;
• низкий уровень потерь в номинальном режиме;
• отсутствие влияния на работу сети в номинальном режиме;
• повышение надежности энергосистем;
• повышение качества электроснабжения.

Особенно актуальным, технически относительно легко реализуемым и экономически оправданным является первоочередное внедрение СОТ в системе тяговых сетей электроснабжения РЖД. Это обусловлено тем, что количество коротких замыканий, и соответственно, совокупный ущерб от них, в тяговых сетях значительно превышает показатели в сетях общего назначения.