Исследование высокотемпературных сверхпроводящих технологий для создания энергоэффективной трансформации электроэнергии

Выполнены разработка и исследования энергоэффективной трансформации электроэнергии, основанной на трансформаторах с высокотемпературными сверхпроводящими (ВТСП) обмотками. При этом использованы сверхпроводники второго рода, обеспечивающие появление эффекта сверхпроводимости при температуре 77К (-198°С). Выполнен обзор мирового опыта в области создания ВТСП трансформаторов с концентрацией внимания на конструктивном исполнении трех основных элементов: магнитопроводе, сверхпроводящих обмотках и криостате. Выполнен анализ электромагнитных полей с помощью программного комплекса ANSYS Maxwell. Построены картины электромагнитного поля, в частности напряженности магнитного поля, которая в соответствии с законом Мейснера ограничивает критический ток сверхпроводника. Фундаментальной отличительной чертой разработанного ВТСП трансформатора является встроенная функция токоограничения, в частности токов короткого замыкания (КЗ). Проведено подробное моделирование процессов токоограничения в электрической сети, что позволяет отказаться от отдельных устройств ограничения токов КЗ. Разработан и реализован в качестве опытного образца однофазный ВТСП-трансформатор с жидким азотом в качестве диэлектрической среды. Выполнены расчеты устойчивости электрических систем, содержащих ВТСП-трансформаторы, а также намечены линии развития трансформирования напряжения на основе построения диаграммы оценки идеальности технических систем.