Затраты энергии в высокотемпературном сверхпроводящем трёхфазном кабеле переменного ток

  • Юрий Леонидович Буянов
  • Владимир Валентинович Желтов
  • Сергей Игоревич Копылов
  • Андрей Юрьевич Архангельский
  • Николай Николаевич Балашов
  • Николай Егорович Кабдин
  • Любовь Николаевна Копылова
DOI: https://doi.org/10.24160/0013-5380-2020-9-11-19
Ключевые слова: высокотемпературный сверхпроводящий энергетический кабель, система криогенного охлаждения, затраты энергии в кабеле

Аннотация

Рассмотрены базовые схемы криогенных установок, позволяющих обеспечить необходимый температурный режим работы энергетических кабелей на основе высокотемпературных сверхпро водников. Определены формулы для расчетов энергии, затрачиваемой на охлаждение кабеля с по мощью криогенных установок закрытого и открытого типов. Проведён анализ гидравлических по терь, определяющих затраты энергии на прокачку криоагента в криостате кабеля с гофрирован ными оболочками. Определены составляющие мощности, требуемой для компенсации потерь при передаче электроэнергии в сверхпроводящем кабеле. В результате предложена методика расчета затрат энергии для криогенных установок при различных циклах работы. Определен коэффициент гидравлического трения в оболочках гибкого криостата. Проведено сопоставление имеющихся эмпирических соотношений для оценки коэффициента трения в гибком криостате.

Биографии авторов

Юрий Леонидович Буянов

кандидат техн. наук, диссертацию защитил в 1982 г., ведущий инженер Объединенного института высоких температур (ОИВТ) РАН.

Владимир Валентинович Желтов

кандидат физ.-мат. наук, диссертацию защитил в 1978 г., старший научный сотрудник ОИВТ РАН.

Сергей Игоревич Копылов

доктор техн. наук, диссертацию защитил в 2005 г, зав. лабораторией ОИВТРАН.

Андрей Юрьевич Архангельский

кандидат техн. наук, диссертацию защитил в 1991 г., ведущий инженер ОИВТ РАН.

Николай Николаевич Балашов

научный сотрудник ОИВТ РАН.

Николай Егорович Кабдин

кандидат техн. наук, диссертацию защитил в 2002 г., зав. кафедрой Российского государственного аграрного университе та МСХА им. К.А. Тимирязева.

Любовь Николаевна Копылова

доцент НИУ «Московский энергетический институт».

Литература

1. Yu.L. Buyanov. The thermal state of high-temperature superconducting current leads during disarrangement of superconductivity. Russian Electrical Engineering. March, 2019, v. 90, No. 3, pp. 246–255, Doi: 10.3103/s106837/2/9030064.

2. Буянов Ю.Л. Влияние способа охлаждения токовпрово- дов с высокотемпературными сверхпроводниками на тепловые состояния. – Электричество, 2019, № 1, с. 30–36.

3. Ho-Myung Chang, Ki Nam Ryu, Hyung SukYang. Integrated design of cryogenic refrigerator and liquid-nitrogen circulation loop for HTS cable. – Cryogenics, 2016, v. 80, part 2, pр. 183–192.

4. Gouge M.J., Demko J.A., Roden M.L., Maguire J.F., Weber C.S. Vacuum-insulated, flexible cryostats for long HTS cables: requirements, status and prospects. Advances in Cryogenic Engineering, 2008, v. 53B, pp. 1343–1350.

5. Daniels C.M. Pressure Losses in Flexible Metal Tubing. Product Engineering, 1956, v. 27, No. 4, pp. 223–227.

6. Riley K.L. Flow losses in flexible hose. Diss. Ph.D. Lousiane State University, 1967.

7. Шевченко С.А., Конюх В.И., Макотер А.П. Газодинами- ческое сопротивление и скорость звука в канале с гофрирован- ной стенкой. – Вiсник НТУ ХПИ, cер. Гидравлические маши- ны и гидроагрегаты, 2016, № 20, с. 94–101.

8. Daniels C.M., Fenton R.E. Determining Pressure Drop in Flexible Metal Hose. – Machine Design, 1960, v. 37, № 27, pp. 195–198.

9. Фрадков А.Б., Гинодман В.Б. Гибкие сифоны перелива- ния жидкого гелия. – Приборы и техника эксперимента, 1970, № 1, с. 233–239.

10. Справочник по физико-техническим основам криогени- ки/Под ред. М.П. Малкова. М.: Энергоатомиздат, 1985, 432 с

#

1. Yu.L. Buyanov. The thermal state of high-temperature superconducting current leads during disarrangement of superconductivity. Russian Electrical Engineering. March, 2019, v. 90, No. 3, pp. 246–255, DOI: 10.3103/s106837/2/9030064.

2. Buyanov Yu.L. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2019, No. 1, pp. 30–36.

3. Ho-Myung Chang, Ki Nam Ryu, Hyung SukYang. Integrated design of cryogenic refrigerator and liquid-nitrogen circulation loop for HTS cable. – Cryogenics, 2016, v. 80, part 2, pр. 183–192.

4. Gouge M.J., Demko J.A., Roden M.L., Maguire J.F., Weber C.S. Vacuum-insulated, flexible cryostats for long HTS cables: requirements, status and prospects. Advances in Cryogenic Engineering, 2008, v. 53B, pp. 1343–1350.

5. Daniels C.M. Pressure Losses in Flexible Metal Tubing. Product Engineering, 1956, v. 27, No. 4, pp. 223–227 .

6. Riley K.L. Flow losses in flexible hose. Diss. Ph.D. Lousiane State University, 1967.

7. Shevchenko S.A., Konyukh V.I., Makoter A.P. Visnik NTU KhPI, ser. Gidravlicheskiye mashiny i gidroagregaty –in Ukraina (Visnik NTU KhPI), 2016, No. 20, pp. 94 –101.

8. Daniels C.M., Fenton R.E. Determining Pressure Drop in Flexible Metal Hose. – Machine Design, 1960, v. 37, No. 27, pp. 195–198.

9. Fradkov A.B., Ginodman V.B. Pribory i tekhnika eksperimenta – in Russ. (Instruments and Experimental Techniques), 1970, No. 1, pp. 233–239.

10. Spravochnik po fizikotekhnicheskim osnovam kriogeniki/Pod red. M.P. Malkova (Handbook on the physical and technical foundations of cryogenics/Ed. M.P. Malkov). M.: Energoatomizdat, 1985, 432 p.

Опубликован
2020-04-07
Выпуск
№ 9 (2020): Выпуск № 9
Раздел
Статьи