Сверхпроводящие кабели
Последние десятилетия учёные упорно пытаются научиться управлять эффектом сверхпроводящих материалов при низких температурах. На основе этих исследований были созданы низкотемпературные сверхпроводники, в которых применялся хладагент жидкого гелия. В состав сверхпроводящих материалов входит сплав Nb-Ti и соединение Nb3Sn. Если первый сплав довольно недорогой, то стоимость Nb3Sn колеблется от 10 долларов за 1 кА/м. Развитие низкотемпературных сверхпроводящих кабелей тормозило отсутствие не экономичной замены для жидкого гелия. Лишь в середине 80-х годов был изготовлен низкотемпературный проводник с экономичным жидким азотом в качестве хладагента. Что же касается высокотемпературных (ВТСП) силовых кабелей, то уже в 90-е годы в Европе и США было налажено их массовое производство. Особенность этих конструкций в способе термообработки и размещении порошка соединения. Из-за сложности этой технологии, цена ВТСП-кабелей довольно высока.
С появлением иттриево-керамических высокотемпературных сверхпроводников снизило сумму расходов на производство силовых кабелей данного типа и сделало их экономически конкурентными к традиционным кабелям. Более того, западные и европейские энергетические компании успешно применяют ВТСП-силовые кабели длинной от 30 до 600 метров, в реальных системах энергоснабжения. Их напряжение варьируется от 800А до 1000 MBA. Производство таких кабелей ведётся для Южной Кореи, Японии, Италии и Франции.
В настоящий момент ведутся работы по увеличению мощности сверхпроводящих кабелей до 1 ГBA. Вместе с тем, идёт поиск способа увеличить их длину до нескольких километров. В России основная работа по усовершенствованию сверхпроводящих систем ведётся в РАО “ЕЭС”.
По типу конструкции ВТСП-кабели делятся на CD (с использованием холодного диэлектрика) и КЕВ (с использованием тёплого диэлектрика). CD кабели включают в себя коаксиальный сверхпроводящий слой, тем самым, блокируя воздействие магнитного поля. Между этим слоем и жилой-проводником тока находится диэлектрик, обработанный жидким азотом. Подобное устройство кабеля помогает предотвратить потерю энергии при переменном токе из-за воздействия магнитного поля и вихревых токов. KEB-кабели исключают подобную функцию. Однако, они экономичны.
Если же провести сравнение ВТСП-кабелей в целом с традиционными, применяемыми повсеместно, то первые, естественно, выигрывают. Они обладают компактностью, высоким уровнем пропускной способности напряжения, и экологичны. Единственный недостаток ВТСП-кабелей – это их ценовая категория. Однако, в ближайшие годы цены на сверхпроводящие материалы будут снижаться, что повлечёт за собой и удешевление ВТСП-кабелей. Независимые эксперты считают, что в 2020-2030 годах сверхпроводящие кабели начнут применять массово.
Читайте также: Маркировки и типы силовых кабелей
