CC BY
5ТЕХНИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ И КАЧЕСТВО ПРОДУКЦИИ НА _ТОВАРНЫХ РЫНКАХ
Таран Ангелина Викторовна
Студент, Омский Государственный Технический Университет, г. Омск
Шкурко Наталья Владимировна
Студент, Омский Государственный Технический Университет, г. Омск SUPERCONDUCTIVITY AND ITS APPLICATION IN ELECTRIC POWER INDUSTRY Taran Angelina Victorovna, Student of Omsk State Technical University, Omsk Shkurko Natalia Vladimirovna, Student of Omsk State Technical University, Omsk
АННОТАЦИЯ.
В статье описано явление сверхпроводимости, или свойство, которым обладают некоторые металлы, сплавы и полимеры. Также рассмотрены возможности применения сверхпроводников в электроэнергетике. В статье приведены примеры сверхпроводникового электрооборудования, которое уже используется или находится на стадии разработки.
ABSTRACT
In the article the superconductivity phenomenon, or property which is possessed by some metals, alloys and polymers is described. Possibilities of superconductors application in electric power industry are also considered. Examples of superconducting electric equipment which is already used or is at a development stage are given in the article.
Ключевые слова: сверхпроводимость; электроэнергетика; сверхпроводниковое электрооборудование.
Keywords: superconductivity; electric power industry; superconducting electric equipment.
Сверхпроводимость - свойство многих проводников, состоящее в том, что их электрическое сопротивление скачком падает до нуля при охлаждении ниже определённой критической температуры ТК, характерной для данного материала. Сверхпроводимость обнаружена у более чем 25 металлических элементов, у большого числа сплавов и интерметаллических соединений, а также у некоторых полимеров. [1]
Различаются как низкотемпературные сверхпроводники (НТСП) с максимальной Тк около 20 К (-257 °С), эксплуатируемые при температурах жидкого гелия (-268,95 °С), так и высокотемпературные (ВТСП) с Тк до 138 К (-135 °С), эксплуатируемые вблизи температуры жидкого азота 77,4 К (-195,75 °С). [3]
Сверхпроводящие материалы подразделяют на две группы: сверхпроводники первого и второго рода. К сверхпроводникам первого рода относят чистые металлы. Установлено, такие металлов при критической температуре ТК, близкой к абсолютному нулю, становятся идеальными сверхпроводниками (р = 0) и идеальными диамагнетиками (^ = 0). Однако при относительно малых магнитных полях (менее 0,2 Тл) свойства сверхпроводимости у них исчезают. Среди чистых металлов наибольшую Тк имеет ниобий (9,3 К), наименьшую — ванадий (0,01 К). Сверхпроводники первого рода пригодны для работы при постоянных и переменных магнитных полях. Однако они практически неприменимы для работы при сильных токах из-за относительно малых значений магнитной индукции и плотности тока. [2]
К сверхпроводникам второго рода относят некоторые сплавы. В настоящее время выпускаются сверхпроводниковые изделия (провода, кабели, шины, ленты) из сплавов ниобий — цирконий, ниобий — титан, ниобий — цирконий — титан и интерметаллического соединения Nb3Sn. Свойство полупроводника сохраняется у них при ТК = 4К (т. е. при температуре жидкого гелия) в магнитных полях с индукцией порядка 10 Тл и плотностях тока в проводнике порядка 107
— 109 А/м2. Сверхпроводники второго рода практически пригодны для работы только при постоянном токе и в постоянных магнитных полях. Поэтому их нельзя использовать для изготовления обмотки якоря, но они могут оказать большой технико-экономический эффект при изготовлении из них обмоток возбуждения. Выполнение обмоток возбуждения из сверхпроводников, допускающих большие плотности тока и сильные магнитные поля при отсутствии потерь на нагрев, позволяет существенно уменьшить габаритные размеры и массу электрических машин, при этом увеличить их КПД и предельную мощность.
Во всех сверхпроводниковых магнитных системах применяют стабилизированные провода, представляющие собой композит, состоящий из тонких сверхпроводящих нитей в несверхпроводящей (медной или алюминиевой) матрице. Эти нити занимают около 5% поперечного сечения провода, а средняя плотность тока достигает (5 — 8) 107 А/м2. [2]
В последние годы становится все более близкой к осуществлению мечта о сверхпроводящих линиях электропередачи. Осуществлять их эксплуатацию предполагается так: между конечными пунктами передачи в земле прокладывается трубопровод с жидким азотом. Внутри этого трубопровода располагается трубопровод с жидким гелием. Гелий и азот протекают по трубопроводам вследствие создания между исходным и конечным пунктами разности давлений. Таким образом, насосные станции будут лишь на концах линии. [2]
Строго говоря, утверждение о том, что сопротивление сверхпроводников равно нулю справедливо только для постоянного электрического тока. В переменном электрическом поле сопротивление сверхпроводника отлично от нуля и растёт с увеличением частоты поля. Этот эффект объясняется наличием наравне со сверхпроводящей фракцией электронов также и обычных электронов, число которых, однако, невелико. При помещении сверхпроводника в постоянное поле,
это поле внутри сверхпроводника обращается в нуль, поскольку иначе сверхпроводящие электроны ускорялись бы до бесконечности, что невозможно. В случае переменного тока поле внутри сверхпроводника не равно нулю и ускоряет в том числе и обычные электроны, с которыми связаны и конечное электрическое сопротивление, и тепловые потери.
Применение СП-оборудования и технологий в электроэнергетике имеет многие преимущества[3]:
• сокращение потерь электроэнергии примерно в два раза;
• повышение качества электроэнергии, поставляемой потребителям;
• снижение массогабаритных показателей оборудования в два-четыре раза;
• повышение надежности и продление срока эксплуатации электрооборудования за счет снижения старения изоляции;
• повышение надежности и устойчивости работы энергосистем;
• повышение уровня пожарной и экологической безопасности электроэнергетики;
• создание принципиально новых систем энергетики.
Рассмотрим лидирующие на сегодняшний день направления по применению СП-электрооборудования и технологий в электроэнергетических системах.[3]
• Сверхпроводниковый кабель. Создание СП-кабелей на большие токи позволит эффективно решить проблему глубоких вводов мощности в крупные города, а также выдачу мощности от крупных электростанций, расположенных в трудных географических условиях. Минимальные потери в СП- кабелях могут позволить исключить промежуточную ступень трансформации на напряжение 110 кВ и перевести распределение электроэнергии в городе сразу на напряжение 10-20 кВ при значительном снижении стоимости подстанций.
В настоящее время в мире эксплуатируется около 10 коротких СП - кабельных линий и ведутся работы более чем по 10 крупным проектам в этой области. Крупнейший проект в США: 650 м, 138 кВ, 2,4 кА, 574 МВА. Сейчас идет установка и подготовка к эксплуатации. Пример конструкции кабеля показан на Рис 1.
Рисунок 1. Пример конструкции СП-кабеля
• СП - ограничитель токов короткого замыкания (СП ТО). Представляет собой токоограничивающее устройство, включаемое в защищаемую часть сети. Основное преимущество СП ТО заключается в его возможности иметь существенное низкое сопротивление по сравнению с эксплуатируемыми токоограничивающими реакторами в нормальном режиме и практически безынерционно увеличивать его до требуемой величины при коротком замыкании (КЗ). Это позволяет использовать СП ТО в сетях с целью снижения ударных значений токов КЗ.
В настоящее время реализовано несколько опытно-промышленных проектов СП ТО на напряжения до 20 кВ и на мощности порядка 10-15 МВА. Начаты разработки ВТСП ТО на напряжение 110-138 кВ (США, Евросоюз).
• СП - трансформаторы. Могут быть совместимы с существующим оборудованием электрических сетей и их защитными устройствами. Нагрузочные потери в СП - трансформаторах при нормальном токе могут быть уменьшены на 80-90% по сравнению с тради-
ционными. Замена масла жидким азотом и уменьшенные размеры позволят повысить экологическую и пожарную безопасность и условия транспортировки.
СП - трансформаторы также обладают рядом других преимуществ, например, пониженным значением реактанса трансформатора (25% от традиционных). Это положительно влияет на условия устойчивости электроэнергетических систем. СП - трансформаторы обладают также токоограничивающей способностью. Созданы опытные образцы СП - трансформаторов напряжением 20 кВ мощностью до 10 МВА.
• СП - генераторы и синхронные компенсаторы обладают, по сравнению с традиционными, повышенным значением КПД, пониженными в 2-3 раза массогаба-ритными показателями. Имеется возможность создания высоковольтных машин (без трансформаторов на напряжение 110-220 кВ и выше), а также возможность создания машин большой мощности (свыше 1000 МВт).
Сверхпроводящие генераторы и компенсаторы имеют высокую синусоидальность выходного напряжения,
уменьшенные величины реактивностей и расширенные пределы регулирования реактивной мощности в области потребления.
В настоящее время созданы опытные образцы ВТ-СП-генераторов мощностью 50 МВА (США), СП - синхронный компенсатор мощностью 8 МВА (США).
Список литературы:
1. Гнедаш С.А., Лис А.В. «Сверхпроводимость в электроэнергетике»
2.http://www.up-pro.ru/library/innovations/power_ engineering/sverhprovodniki-innovacion.html
3.http://xn----8sbnaarbiedfksmiphlmncm1d9b0i.xn--p1ai/electrotechnicheskye-materialy/227-sverhprovodniki. html
КЛАССИФИКАЦИЯ И ОБЗОР ВОЗМОЖНОСТЕЙ МЕТОДОВ ДИАГНОСТИКИ _ОБЪЕКТОВ ГАЗОТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМ
Тюрин Сергей Викторович
ведущий эксперт ООО «Протос Экспертиза», г. Владимир
Трубицын Александр Сергеевич
ведущий эксперт ООО «Протос Экспертиза», г. Владимир
Андреев Роман Андреевич
директор филиала ООО «<Протос Экспертиза», г. Владимир
Никитин Андрей Александрович
заместитель генерального директора, руководитель экспертного центра ООО «Региональная Промышленная Стратегия», г. Москва CLASSIFICATION AND OVERVIEW POSSIBLE METHODS OF DIAGNOSTICS OF GAS TRANSMISSION SYSTEMS Tyurin Sergey, leading expert of «Protos Ekspertiza», Vladimir Trubitcin Alexander, leading expert of «Protos Ekspertiza», Vladimir Roman Andreev, branch director of «Protos Ekspertiza», Vladimir
Nikitin Andrey, deputy director general, head of expert center «Regional'naja Promyshlennaja Strategija», Moscow
АННОТАЦИЯ
В статье авторами предлагается обобщенная классификация методов и средств диагностирования объектов газотранспортных систем по масштабности их применения к объекту диагностирования. Проведен критический обзор методов и средств диагностирования объектов газотранспортных систем.
ABSTRACT
In the article the authors propose a generalized classification of methods and means of diagnosing objects of gas transportation systems on the scale of their application to the diagnosis objects. The same article provides a critical review of the methods and means of diagnosing objects of gas transportation systems.
Ключевые слова: газ; газотранспортная система; диагностика; неразрушающие методы контроля; классификация; обзор
Keywords: gas; transmission system; diagnostics; NDT methods; classification; overview
Потребление углеводородного сырья является важнейшим индикатором промышленного развития различных стран мира. В России добываемый природный газ поступает в магистральные газопроводы (МГ), объединенные в Единую систему газоснабжения. Газопроводы относятся к ответственным сооружениям, к надежности работы которых предъявляются повышенные требования. Это обусловлено как причинами экологического, технического характера, так и масштабным ущербом в случае возникновения аварийной ситуации. На сегодняшний день общая протяженность МГ составляет порядка 160 тыс. км, из которых более 60% линейной их части эксплуатируется свыше 20 лет, при этом более четверти выработали свой номинальный ресурс, составляющий 33 года.
В процессе добычи, транспортировки и переработки углеводородов могут возникнуть утечки загрязняющих веществ. Причиной этих утечек являются различные дефекты, возникающие, как правило, вследствие коррозии стенок трубопроводов из-за повреждений изоляционных покрытий, нарушений в сварных соеди-
нениях и т.д. Своевременное обнаружение мест утечек газа из МГ позволяет уменьшить риск возникновения аварийных ситуаций.
В связи с этим появился комплекс научно-технических задач по обеспечению надежности эксплуатации МГ, оценке их остаточного ресурса и бесперебойности подачи газа конечным потребителям. Фундаментальным направлением деятельности для решения обозначенных проблем является грамотное применение и совершенствование систем мониторинга и управления техническим состоянием объектов газотранспортной сети (ГТС) базирующимся на основе методов и средств неразрушающего контроля (НК) и технического диагностирования (ТД).
Существующий спектр методов и средств НК и ТД газопроводов различается принципом действия, областью применения, чувствительностью к тем или иным типам дефектов и т.д. Проведенный анализ в данной области исследований позволил сделать вывод о том, что нет четкого разграничения этих методов в виде классификации. С этой целью авторами предло-
