Сверхпроводящий накопитель сгладит перепады напряжения в метро более чем в 20 раз

Исследователи из Университета Тунцзи в Шанхае и Сычуаньского педагогического университета в Чэнду разработали новый способ стабилизации электропитания метрополитена с помощью сверхпроводящих накопителей энергии. Эта система позволяет в реальном времени компенсировать перепады напряжения, возникающие при одновременном торможении и разгоне поездов, снижает энергопотери и делает возможным повторное использование тормозной энергии.

Главная проблема в работе метрополитена состоит в постоянных перепадах нагрузки в сети. Когда поезд начинает движение, он резко забирает электричество, вызывая падение напряжения. При торможении, наоборот, часть энергии возвращается обратно, и напряжение подскакивает. В часы пик, когда десятки составов стартуют и останавливаются почти одновременно, эти колебания становятся особенно сильными. Если напряжение превышает допустимый предел, система рекуперации отключается, а энергия торможения просто рассеивается в виде тепла. Со временем такие перепады создают риск перегрузок, ускоряют износ оборудования и требуют от городских служб дополнительных затрат на обслуживание инфраструктуры.

Чтобы устранить эти колебания, китайские инженеры предложили использовать сверхпроводящий накопитель, в котором энергия хранится не в химических соединениях, как в аккумуляторе, а в виде магнитного поля. Такой накопитель представляет собой катушку из высокотемпературного сверхпроводника, охлажденную до состояния, при котором ток циркулирует без сопротивления. Благодаря этому энергия может запасаться и высвобождаться практически мгновенно и без потерь. Когда напряжение в сети растет, накопитель тут же поглощает избыток энергии, а когда падает – возвращает ее обратно. Такая система работает как «амортизатор» для электросети, удерживая напряжение на стабильном уровне независимо от режима движения поездов.

Для проверки данных исследователи создали компьютерную модель системы питания метро в среде MATLAB/Simulink, приняв за основу стандартную тяговую сеть на 1500 вольт. В симуляции воспроизводились типичные сценарии: одновременное ускорение, торможение и движение нескольких поездов. Без накопителя напряжение колебалось в диапазоне от 1400 до 1600 вольт, а при его подключении оставалось практически неизменным. Система реагировала на изменения за несколько миллисекунд, и чем выше был ток в катушке, тем точнее происходило сглаживание.

Затем исследователи проверили, как технология будет работать в условиях крупного пересадочного узла, где сходятся несколько линий. Они смоделировали типовую станцию метро с тремя линиями, подключенными к общей подстанции постоянного тока на 1500 вольт – такую конфигурацию можно встретить во многих мегаполисах. Поскольку установка отдельного накопителя для каждой линии экономически нецелесообразна, была предложена общая система с единым сверхпроводящим модулем. Контроллер распределял энергию между линиями по приоритету: если на одной из них напряжение отклонялось сильнее, компенсация направлялась туда первой. Такая схема позволила удерживать напряжение в допустимых пределах даже при одновременных возмущениях на всех трех линиях.

Моделирование показало, что использование сверхпроводящего накопителя снижает амплитуду колебаний напряжения более чем в 20 раз. Это повышает качество электропитания, уменьшает нагрузку на оборудование и увеличивает долю энергии, возвращаемой в систему при торможении. По мнению авторов исследования, в перспективе сверхпроводящие накопители могут стать частью интеллектуальной энергетической инфраструктуры городского транспорта – своеобразным мгновенным буфером, который балансирует поток энергии.

Истории и карточки

1
Вывод КАБСов на Форуме!
форум
Обновление Форума!
Активность EL-комитета НОПСМ-1.mp4_snapshot_00.19.255
Активность EL-комитета НОПСМ
RC3d кейсы-1.mp4_snapshot_00.09.816
Вот как надо делать кабель красивым!

Рекомендуем прочесть

Ученые НГТУ НЭТИ разработали генератор комбинированной волны напряжением до 25 000 В
Коллектив электротехнической лаборатории Новосибирского государственного технического университета НЭТИ...
Учёные ПНИПУ разработали новый цифровой инструмент,который моежт прогнозировать качество изоляции силовых кабелей с точностью в 95 %
Прочность и долговечность силовых кабелей среднего и высокого напряжения – ключевой фактор надежности...
«Парус электро» закончили разработку первого отечественного стринг‑инвертора мощностью до 350 кВт
В компании «Парус электро», входящей в дивизион «АСУ ТП и электротехника» госкорпорации «Росатом», завершён...

Журнал

Читайте и скачивайте архив журнала ElektroPortal, где мы рассказываем о главных новостях и событиях рынка и интересно пишем об электротоварах

Радио Kabel.FM

Слушайте первое кабельное радио Kabel.FM на ЭлектроПортал.Ру

album-art

Прямая трансляция Kabel.FM
00:00

Не работает эфир? Переходи на резервный!

Интервью и персоны

69452c0ec589c (1)
Рост под давлением: итоги года АО "Кирскабель"
02
Мы работаем над переводом всех своих решений на Linux
interwetalonVNIIKP
Эталон испытаний. Центр климатических испытаний и испытаний на пожарную безопасность ВНИИКП
Сергей Снежко на заводе "Иркутсккабель". В руках - кабель для майнинга. Это относительно новая номенклатура для УНКОМТЕХа
«УНКОМТЕХ» готов полностью обеспечить кабелем собственного производства любой объект
ispchesVNIIKP
Испытания на честность Ассоциацией "Электрокабель"
Алюминий помогает застройщикам экономить
Алюминий помогает застройщикам экономить