Техника - молодёжи 1982-06, страница 11

циркуляционными и вакуумными насосами, устройствами управления и защиты.

Дальнейшее увеличение пропускной способности подземных ЛЭП, как показали исследования, могут обеспечить сверхпроводящие линии. ?ок сверхпроводимости занимает очень тонкий поверхностный слой металла толщиной в тысячные доли миллиметра. Поэтому жилы некоторых типов сверхпроводящих кабелей делают из тонкостенных медных или алюминиевых труб, на которые нанесен слой сверхпроводящего материала. Средняя плотность тока в такой жиле достигает 10⁴ А/см², что во много раз больше, чем в жилах обычных кабелей.

Мы уже говорили, что криогенные кабели имеют многослойную экранно-вакуумную тепловую изоляцию. Для сверхпроводящих кабелей ее толщину приходится увеличивать — из-за дополнительных экранов, охлаждаемых жидким гелием.

Почему так важно уменьшить «натекание» тепла в сверхпроводящий кабель? Дело в том, что при температуре 3—5° К на удаление каждого ватта тепловых потерь затрачивается в несколько сот раз большая мощность. Например, криогенная установка холодопро-изводительностью всего в 250 Вт потребляет мощность более 100 кДт1 Естественно, что КПД сверхпроводящей линии, ее экономичность зависят от потерь.

Какую же мощность можно будет передавать по сверхпроводящей кабельной системе? Предварительные расчеты показывают, что она будет равна 5—10 млн. кВт, а в дальнейшем, по-видимому, может быть еще повышена.

Что касается дальности сверхпроводящих ЛЭП, то по сравнению с обычными кабельными линиями она намного возрастает. Вот несколько цифр. По обычной кабельной линии напряжением в 220 кВ может быть передана мощность около 0,4 млн. кВт на расстояние до 70 км. По сверхпроводящей линии того же напряжения — 4,7 млн. кВт — на расстояние до 1200 км.

К недостаткам сверхпроводящих кабельных линий относится их чувствительность к нарушениям в работе системы охлаждения, что может вызвать потерю сверхпроводимости. Это влечет за собой быстрое испарение больших количеств жидкого гелия, а вследствие этого повышение давления в кабельной лирии и ее повреждение. Необходимо также отметить, что на подготовку сверхпроводящей линии к пуску, на выполнение ремонтных работ, связанных с «расхолаживанием» и «захолаживанием» части линии, требуется значительное время.

Но являются ли эти трудности непреодолимыми? Конечно, нет! Здесь очень важна ранняя диагностика «заболеваний» сверхпроводящих кабельных систем. Можно предвидеть внезапное недопустимое увеличение протекающего по линии тока. Более того, системы защиты должны реагировать не только на величину, но и на изменение скорости нарастания тока.

Поскольку ранняя диагностика эффективна лишь в том случае, когда она подкреплена своевременным оперативным вмешательством, сверхпроводящие кабельные системы должны быть оснащены быстродействующими выключателями. Обычные, даже самые быстродействующие, выключатели для сверхпроводящих кабельных линий оказываются непригодными. Поэтому разрабатываются сверхбыстродействующие выключатели, принцип действия которых основан на использовании явления сверхпроводимости. Вспомним, что ряд чистых металлов переходит от сверхпроводящего состояния к обычному, несверхпроводящему, в очень узком интервале температур, около 0,001 градуса. Поскольку вблизи порогового значения температуры проводник очень чувствителен к малейшим изменениям магнитного поля и тока, это явление может быть положено в основу конструкции мощных сверхбыстродей ствующих выключателей.

Какова же перспектива применения воздушных н кабельных ЛЭП в обозримом будущем7 В густонасе

ленных районах распределение электрической энергии по-прежнему будет осуществляться кабелями, но конструкция мощных линий существенно изменится. Воздушные линии сохранят свою ведущую роль в транспорте электроэнергии на большие расстояния, но в индустриальных районах появятся сверхмощные элегазовые, а затем н криогенные кабельные системы протяженностью в десятки н сотни километров, которые возьмут на себя часть энергетического потока.

Уже в ближайшие годы начнется широкое строительство кабельных шний с принудительным водяным >хлажденнем. Отечественные заводы приступили к серийному выпуску элегазовых электрических аппаратов. Разрабатываются опытные образцы элегазовой аппаратуры сверхвысоких напряжений. Накапливается опыт эксплуатация элегазовых подстанций. Ведутся работы по изучению я освоению низкотемпературных я сверхпроводящих кабельных систем. Внедрение первых нз них начнется, по-видимому, в текущем десятилетии, вторых — в 90-х годах. Это далека не полный перечень решаемых вопросов. Впереди еще большой объем научно-исследовательских, проектных и экспериментальных работ. Выполнение их явится существенным вкладом в решение задач, поставленных XX VI съездом партия перед советской энергетнкой.

КРИОГЕННАЯ ЛИНИЯ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ:

1 —■ криогенный кабельный ввод;

2 криогенный кабель; 3 — пост с холодильными установками, насосами, устройствами управления и защиты.

ТРЕХФАЗНЫЙ КРИОГЕННЫЙ КАБЕЛЬ;

1 — наружная оболочка; 2 — тепловая изоляция; 3 — внутренняя оболочка; 4 — токопроводящая жила; 5 — перфорированная труба; 6 — сжиженный газ*

СВЕРХПРОВОДЯЩИЙ КАБЕЛЬ:

1 - тепловая изоляция; 2 — труба для циркуляции гелия; 3 — токопро-водящие жилы; 4 — оболочки фаз.