Германская станция первой применила сверхпроводящий предохранитель

Мощный ограничитель тока на основе сверхпроводника, по мнению авторов технологии, должен способствовать повышению надёжности работы электростанции и сокращению времени перебоев в подаче питания.

Оригинальное устройство смонтировано и запущено на угольной электростанции Boxberg Power Station в Саксонии. Это обратимый (неразрушаемый) ограничитель силы тока в одной из сетей, основанный на высокотемпературном сверхпроводнике.

Создатели сверхпроводящего защитного автомата отмечают, что его быстрая реакция означает повышение стабильности работы сети, а также снижение энергетических потерь (фото Martin Lober, KIT).

Основной элемент предохранителя – витая лента из нержавеющей стали шириной в несколько миллиметров. На поверхности этой ленты учёные вырастили микрометровый слой керамики на основе оксида иттрия бария меди (YBCO). Эта катушка охлаждается жидким азотом до температуры ниже 90 кельвинов.

Керамика в таком случае переходит в сверхпроводящее состояние, и именно по ней пропускается штатная нагрузка с параметрами до 800 ампер и 12 киловольт. Однако если ток в катушке превышает заданный порог, сверхпроводимость в доли секунды разрушается и ток переходит с керамической плёнки в несущую стальную ленту.

Она обладает солидным электрическим сопротивлением, что моментально вызывает падение силы тока в цепи. Выделяющееся в ленте тепло быстро уносится прочь криогенной системой охлаждения катушки. При этом к нормальной работе сверхпроводящий слой возвращается самостоятельно уже через несколько секунд.

Таким образом новое устройство автоматически защищает подопечную сеть от скачков напряжения и тока, вызванных, например, короткими замыканиями в промышленном оборудовании.

Разработал эту систему технологический институт Карлсруэ, а в реализации идеи помогали ещё два университета, а также производитель сверхпроводников – компания Nexans SuperConductors.

Первый сверхпроводящий промышленный предохранитель пока лишь проходит полевые испытания, но его создатели надеются, что такие устройства в будущем найдут широкое применение в энергетике и, в частности, будут интегрированы в сверхпроводящие трансформаторы и кабельные сети.