Армировать провода ЛЭП эффективнее кальцием

Алан Расселл (Alan Russell) из Лаборатории Эймса (США) разрабатывает новый метод производства микропорошка чистого кальция. Казалось бы, зачем?

Ответ на этот вопрос вы можете узреть на любой ЛЭП. Их провода такие толстые не только за счёт проводящего алюминия, но и из-за почти ничего не значащей стальной сердцевины (или другого типа армирования стальной проволокой). Сердцевина нужна кабелю потому, что чистый алюминий слишком непрочен, чтобы удерживать провод в воздухе. Но если при передаче переменного тока основную роль играют именно алюминиевые жилы, окружающие стальную сердцевину, то в новых ЛЭП постоянного тока, имеющих значительно меньшие потери на ёмкостную и индуктивную составляющие сопротивления, ток идёт через весь кабель, и стальная сердцевина, как отмечает г-н Расселл, в этом случае повисает в проводнике «мёртвым грузом».


Кальциевые включения внутри алюминий-кальциевого композита (здесь и ниже иллюстрации Hyongjune Kim / Ames Lab).

Что же делать? Есть отличный кандидат на замену: вместо стальной проволоки для армирования можно применить частицы чистого кальция, который по электропроводности, как заявляют авторы работы, уступает лишь тому же алюминию да меди с серебром и золотом. Однако армирование сработает, только если частицы будут не более 100 мкм. Между тем существующие технологии позволяют получать частицы лишь миллиметрового размера. Меньшие никто производить не пробовал, потому что кальций реагирует с парами воды, что делает его мелкодисперсный порошок исключительно химически активным.

Итак, надо как-то научиться производить мелкие кальциевые частицы. Для этого Алан Рассел использовал применяющуюся в других областях технологию — центробежный распылитель: при попадании на вращающийся диск расплавленный кальций разбрызгивается в виде мельчайших капелек, после застывания которых мы имеем... готовые частицы для армирования алюминиевого кабеля.


Центробежный разбрызгиватель в действии.

По словам г-на Рассела, хотя для ЛЭП переменного тока проводимость такого кабеля не вырастет, опоры на линии за счёт роста прочности можно будет ставить реже, что уменьшит затраты на строительство ЛЭП (до 50% которых приходится на опоры). В случае ЛЭП постоянного тока речь идёт о более серьёзных преимуществах: электропроводность армированных кальцием проводов вырастет на 10%, что, с учётом колоссального масштаба потерь в проводах (~3 % на 1 000 км), выльется в весьма значительную цифру.

Подготовлено по материалам Лаборатории Эймса.

Александр Березин, Компьюлента





Последние новости

Подгружаем последние новости