Первый произведенный в России инновационный токоограничитель на высокотемпературных сверхпроводниках на прошлой неделе поставлен на московскую электроподстанцию «Мневники». Устройство срабатывает в сто раз быстрее релейных выключателей, используемых сейчас в большинстве систем электроснабжения. Высокая скорость срабатывания — главное преимущество сверхпроводящего «предохранителя», который сможет уберечь инфраструктуру электроснабжения от разрушительных последствий в случае короткого замыкания. Повсеместная установка таких устройств на электроподстанциях позволит защитить город от блэкаутов.
Внезапное отключение электроэнергии в каком-либо районе или даже в целом городе почти всегда является следствием аварии, произошедшей на питающей регион электроподстанции. Несмотря на все меры предосторожности, предпринимаемые энергетиками, подобные аварии иногда случаются. Основной их вид — короткие замыкания электрических цепей. При коротком замыкании происходит мгновенный скачок мощности тока в десятки тысяч раз, и никакое оборудование не способно выдержать подобной перегрузки.
Поэтому на подстанциях устанавливают устройства автоматического отключения тока на случай скачка мощности, подобные тем, что установлены в домашних электрических щитках. Их беда, однако, в том, что время срабатывания подобного предохранителя слишком велико. Этого времени достаточно для того, чтобы район остался без света на несколько дней, пока не отремонтируют сгоревшее оборудование.
Радикальным решением проблемы блэкаутов является инновационное токоограничивающее устройство на основе высокотемпературных сверхпроводников. Оно срабатывает в сотни раз быстрее традиционных предохранителей и потому способно почти гарантированно уберечь оборудование подстанции от последствий короткого замыкания. В случае нештатной ситуации потребуется лишь час-другой для устранения причин замыкания — и свет можно давать опять.
Два года назад государственный Фонд развития промышленности (ФРП) поддержал проект «СуперОкс» по разработке сверхпроводниковых токоограничителей и их производству на базе московского технопарка «Слава». На прошлой неделе первое изготовленное в рамках проекта токоограничивающее устройство было поставлено на московскую подстанцию «Мневники», где его установят и запустят до конца нынешнего года.
— Во всем мире насчитывается не более десятка производителей подобных устройств, — рассказал «Известиям» директор ФРП Роман Петруца. — Мы решили поддержать российские разработки в этой области, потому что они находятся не просто на острие современных технологий, но кое в чем значительно опережают мировой уровень.
По утверждению Романа Петруцы, созданный в рамках проекта «СуперОкс» российский сверхпроводниковый токоограничитель является на сегодняшний день самым мощным в мире.
— Мы выступаем одновременно и разработчиком, и производителем уникального продукта, а также центром компетенции в области сверхпроводниковых технологий, — рассказал «Известиям» руководитель проекта Сергей Самойленков. — Нам удалось разработать токоограничитель на 220 тыс. вольт и запустить его в серийное производство, в то время как у наших конкурентов во всем мире имеются пока лишь только опытные образцы изделий для таких гигантских напряжений.
Высокотемпературные сверхпроводники, приобретающие особые свойства при температуре жидкого азота, — одно из самых удивительных научных открытий за последнюю четверть века. Устройства на их основе пропускают электрический ток абсолютно свободно, не оказывая ему даже минимального сопротивления. Но при резком повышении мощности проходящего тока сверхпроводники мгновенно теряют свои свойства, превращаются в обычные диэлектрики и перестают пропускать ток. Именно это фундаментальное физическое явление и позволяет создавать токоограничители вообще без механических переключателей, а значит, абсолютно надежные и быстрые.
— Если стандартное время срабатывания традиционной релейной защиты составляет примерно 200 миллисекунд, то сверхпроводниковые устройства отрубают ток на первой полуволне — всего за 2-3 миллисекунды, — пояснил «Известиям» директор по исследованиям и разработкам Научно-технического центра федеральной сетевой компании Единой энергетической системы Виктор Сытников. — Такая скорость позволяет практически полностью избежать повреждений оборудования подстанции при коротком замыкании.
Конечно, короткое замыкание на подстанции, по словам Виктора Сытникова, не единственная причина до сих пор случающихся во всем мире блэкаутов. Но она, несомненно, чаще всего причиняет ущерб своими последствиями. Переход на сверхпроводниковые токоограничители способен полностью избавить электроэнергетику от этих последствий.
Полезный экономический эффект системного внедрения подобных устройств в одной только Москве эксперты оценивают в 148 млрд рублей.