Малая материковая ветроэнергетика — комплексная модернизация

Малая материковая ветроэнергетика - комплексная модернизация

Для комплексной модернизации малой материковой ветроэнергетики эффективным решением был бы полноценно альтернативный парно-виндроторный электрогенератор (П-ВЭГ), позволяющий поднять силовой блок ВЭУ на высоту 35-40 м. в зону среднескоростных от 8-9 м/с ветров, минимизируя или полностью устраняя отрицательные последствия такой операции, имеющих место для традиционных ветряков. Проект поддерживается Минсельхозом РФ (письмо Департамента научно-технологической политики от 31.10.2014 № 13-Г-5892/ОГ).

Для этого применяются виндроторы, соединенные в две пары, смещенные по высоте. Каждая пара расположена в своем уровне. Вверху сдвоенные виндроторы находятся под ветром и удалены от несущей мачты на большее плечо, чем нижняянаветренная пара, с обратной стороны которой имеется плоскостной элемент, ориентирующися на ветер и выполняющий роль ребра жесткости.

Задействование, как минимум, четырех ветроколес вместо одной турбины горизонтально-осевого вращения при сохранении заданной площади, ометаемой ВЭУ, соответственно делает меньше воздушные коридоры, являющиеся областью функционирования каждого из ветроколес, минимизируя отрицательное влияние на них атмосферных флуктуаций. Ради этого же разработчики отказались от горизонтально-консольного строения ветросилового блока, который позволяет стабильно размещать вращающиеся валы в расположенных на разной по высоте подшипниковых опорах.

Проблема постоянного отсутствия ориентации на ветер со значимыми потерями среднегодовой мощности, характерная для ветровых установок при частой смене направления ветра, полностью решается данным способом из-за:

— аэродинамических качеств ветроколес с ортогональными лопастями крыловидного профиля; — схемы вращения ветроколес; — смещения подветренной пары виндроторов; — наличия ориентирующего ребра жесткости.

Из вышеупомянутых характеристик парно-виндроторного электрогенератора составляется фактическая среднегодовая мощность, наиболее приближенная к паспортным данным малой ВЭУ, большая конструктивность и повышенная прочность устройства в сравнении с пропеллерно-лопастными ветряками.

Присутствие в схеме П-ВЭГ коаксиальной опорной колонны, оснащенной собственной грузоподъемной лебедкой и замковым захватом в верхней части, а также фланцевым шарниром внизу несущей мачты (патент RU 2513863, открытые реестры на www.fips.ru), дает возможность самим опускать ветросиловой блок к земле для техобслуживания и ремонта, минимизируя эксплуатационные издержки, присущие ветровым установкам горизонтально-осевого вращения.

Силовой блок также можно экстренно спускать вниз при техногенной опасности, напимер, штормовых показателях скорости ветра. Специальные сетки ветроколес в чрезвычайных ситуациях защищают людей, животных и имущество от поражений падающими элементами турбин.

Позитивы ответственных решений

Поднятый на высоту 35-40 метров, П-ВЭГ реально достигает и стабильно производит мощность 1,5-3,0 кВт в плохих погодных условиях при материковых ветрах неустойчивой направленности, повышенной турбулентности и пульсациях среды, исчезает потребность в удаленном нахождении от объектов энергоснабжения и прокладки длинных коммуникаций, а также серьезные затраты на регулярное привлечение сторонних автокранов с дорогой почасовой арендой, отпадает нужда в инфраструктуре для транспортировки тяжелой спецтехники.

Основные проблемы в использовании ветряков, действенных на высоте в 35-40 метров и почти бесполезных в более низких слоях атмосферы, можно считать по сути решенными.

Если инвестиция в низко-высотный ветряк является невозвратной тратой денег, то использование П-ВЭГ эффективно и целиком решает задачу автономного энергопроизводства для индивидуальных потребителей.

Цена этой передовой техники гарантированно и достаточно быстро окупается за счет реально достигаемой среднегодовой мощности, долговечности, удешевления строительства, а главное — издержек эксплуатации.

Финансовые оттенки

Говоря о социальной стороне малой континентальной ветроэнергетики, составляющей 1/3 суммарного объема работ, решаться они могут в соответствующем русле общегосударственных задач из бюджетных средств в основном регионального уровня.

Ранее ветроэнергетике средней мощности предлагалось основываться на кооперации между пользователями (http://journal-eco.ru, 2014, №2, с.40-48), что вызвало определенное понимание, но пока еще не получило одобрения не государственном уровне.

В области малой материковой ветроэнергетики вряд ли стоит ожидать улучшения без товарного кредита сроком в три-пять лет, что на данный момент абсолютно неприемлемо для отечественного рынка средств энергопроизводства, не только ветряного, но и всех остальных видов «зеленой» энергии.

Сбалансированность ответственной модернизации

Из военного дела мы знаем, что стратегия претворяется в жизнь тактикой и принятием своевременных мер. В плане ветряной энергетики главная линия на сегодняшний день составляется из ряда законодательных актов, где основной упор делается на нормы и процедуру подключения ВЭУ к общей российской энергосистеме. При этом совершенно не уделяется внимания законотворческим решениям проблемы создания независимого энергопроизводства и системы преференций авангардным инициаторам столь важной и инновационной отрасли.

В тактике развития ветрогенерации наблюдается длительный процесс управленческого творчества, создания формальной структуры по общественной инициативе со своим веб-сайтом (www.i-renew.ru), где пользователи шокированы количеством финансовых обещаний, которым так и хочется доверять, а за технологической платформой — консорциума, директивным назначением лидера и организатора с неясными правами и полномочиями, без сведений о передачи реальных ресурсов, без которых призванная компания — просто обыкновенный «стрелочник».

В плане разработки новых технологий данные носят самый общий характер, и лишь по косвенным источникам можно установить, что конкурс проектов в области ВИЭ не увенчался особым успехом. Надежды на ввоз технических решений из-за рубежа и помощь других стран уничтожаются особенностями и строгими ограничениями российского климата. А политические санкции окончательно их «добили».

Не в обиду будет сказано, но успешный исход любого дела маловероятен без руководства на начальных этапах при помощи набора экономических, экологических, социальных показателей. Основную роль, на наш взгляд, играют технологические факторы. Все они крайне важны для экспертной оценки каждого этапа и процесса в целом. Без их учета настоящей, серьезной модернизации попросту не выйдет.

О ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЯХ1

О ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЯХ1

Повышение цены на энергоресурсы привело к необходимости повышения эффективности их использования. Ускоренный рост тарифов на электричество, газ, тепло, воду в последнее время заметен как никогда и напрашивается вывод, что данная тенденция сохранится.

Основняа причина роста тарифов — как правило, подорожание энергоносителей, старение производящих источиков и транспортных коммуникаций энергоносителей.

Устойчивость тарифов на энергоносители может быть закономерна при балансе цен на них на внутреннем и внешнем рынке или при изменения политики Правительства РФ, обуславливающюей и регулирующей цены на внутреннем рынке.

Реформа РАОЭС не обещает ничего хорошего в быстрой стабилизации цен на электроэнергию. Вот почему понимание необходимости действенной экономии энергоресурсов – ключевой фактор для региона, административного образования, предприятия.

В рамках разработанной программы «Энергосбережение» РФ многие регионы выдвинули собственную концепцию энергосбережения, отличающуюся некоторыми частями, отражающими особенности региона и муниципального образования. Во многих регионах образуются «Фонды энергосбережения», направдляющеи эту политику и инвестиционные процессы. Нельзя не упомянуть, что в данный процесс включено множество компаний в различных регионах РФ, главным образом предприятия оборонного комплекса, обладающие хорошим научно-техническим потенциалом. Они ориентируются в основном на разработку и выпуск приборов и автоматических систем учета энергоносителей, генераторов разных моделей, разработку энергосберегающих технологий и оборудования.

Еще несколько лет назад западные государства пытались заполнить российский рынок подобными системами, но повышенное внимание к данной теме дало возможность разработчикам и производителям выпускать конкурентоспособный товар, приспособленный к отечественным условиям, стоящий намного дешевле зарубежных аналогов.

На данный момент в журналах, на конференциях и выставках на эту тему представлено большое количество информации, чспост\обеной помочь в решении поределенных проблем. Сейчас на отоечественном рынке, в настоящий момент функциионирует множество компанеий, рекламирующих свою продукцию. Разобраться в этом многообразии без соответсвующего опыта, не будучи в курсе перспективы развития систем и оборудования, весьма сложно, ведь нужно брать во внимание не только функциональные, ценовые и эксплуатационные характеристики этих изделий, но также и способы изготовления и комплектацию устройств, служащие показателем их надежности.

Задача данной статьи — донести до руководства административного образования и глав компаний информацию об имеющихся на данный момент универсальных способах энергосбережения. Выделить основные направления и этапы решения задач энергосбережения для фирм и муниципальных образований.

В Московской области на основании «Закона о энергосбережении» разработана «Программа энергосбережения Московской области на 2002 – 2005 г.г.», определяющая ключевые направления энергосбережения и указывающая источники получения денежных средств.

Программа весьма многогранна и затрагивает большое количество направлений. Для Городской программы энергосбережений нужно конкретизировать направления, выявить этапы и оценить эффективность вложения средств.

Вкратце рассмотрим некотрые направления в имеющихся на данный момент универсальных энергоэффективных технологиях.

Главными ихз них можно считать следующие:

1. перевод городских предприятий на различающуюся по времени суток форму расчетов за электроэнергию;

2. внедрение автоматических систем учета тепла, воды, газа;

3. введение систем управления и распределения тепла в зданиях разных видов;

4. устройство местных тепловых узлов с электронагревом, функционирующих в области льготных режимов с теплонакопителями;

5. восстановление и техническое переустройство энергогенерирующих источников, коммуникаций сетей тепло, электро и водоснабжения;

6. устройства электронной пускорегулирующей аппаратуры (ЭПРА) для газоразрядных ламп освещения и устройств автоматического управления городским освещением;

7. устройство систем частотно – регулируемых приводов для двигателей используемых в городском коммунальном хозяйстве;

8. диспетчеризация учета энергоносителей в масштабах города;

9. внедрение высокоэффективных источников энергии.

Перевод городского хозяйства на дифференцированную по времени суток систему расчетов за электроэнергию.

Согласно Приказу Генерального директора АО «Мосэнерго» Евстафьева А.В. «О многотарифных расчетах за поставляемую электрическую энергию» и решения Региональной энергетической комиссии Московской области № 4 от 05.02.2001г., вводятся многотарифные расчеты за поставляемую электрическую энергию. Ниже приведены выдержки из данных документов.

«…Организацию многотарифных расчетов за поставляемую потребителям электрическую энергию считать приоритетным направлением деятельности АО Мосэнерго…».

«…Организация дифференцированных по времени суток расчетов с потребителями электрической энергии позволяет снижать расходы потребителей на её оплату, повышает эффективность деятельности АО «Мосэнерго» вследствие оптимизации режимов работы генерирующих мощностей….»

Внедрение такой формы расчетов побуждает клиеента потреблять энергию в зоне льготных режимов — чем выше доля потребления электричества ночью, тем дешевле оно будет стоить.

Городская теплоцентраль, водоканал, очистные сооружения, уличное освещение, больницы, объекты социального и культурного назначения и т.п. – вот далеко не все объекты, переход которых на дифференцированную форму расчетов позволит сокращать расходы городских бюджетных средств.

В приложениях к Приказу АО «Мосэнерго» расписан регламент перевода различных групп потребителей на такую форму расчетов.

Технические аспекты этой задачи проработаны специалистами ООО «Энерготариф Сервис» достаточно глубоко.

Обнаружение неисправностей трансформаторов

Обнаружение неисправностей трансформаторов

Ради наибольшего увеличения срока службы и эффективности трансформатора, необходимо знать обо всех потенциальных неполадках, способных возникнуть, и знать, как выявить их заранее. Регулярный мониторинг и техническое обслуживание позволяют находить возникающие неисправности до нанесенния значительного урона.

Неисправности силовых трансформаторов делятся на четыре вида:

Дугообразование, или большие разрушающие токи

Легкое искрение, или небольшие разряды.

Местный перегрев, или горячие точки

Общий перегрев из-за недостаточного охлаждения или постоянной перегрузки

Эти неполадки могут вызвать термическое разрушение масла и бумажной изоляции в трансформаторе. Их можрно найти при помощи оценки количества газов углеводородов, водорода и окиси углерода, находящщихся в трансформаторе. Различные газы могут свидетельствовать о различных неисправностях. К примеру,

повышенное количество водорода и ацетилена (C2H2) могут говорить о дуговом пробое с большим током. Оксиды углерода также могут быть обнаружены, если искрение затрагиавает бумажную изоляцию.

Наличие водорода и низших углеводородов могут быть признаком небольших разрядов.

Крупные объемы метана и этана могут свидетельствовать о местных перегревах или горячих точках.

При перегреве бумажной изоляции могут выделяться СО и СО2, что происходлит в результате долгой перегрузки или нарушения теплообмена.

Методы обнаружения неисправностей:

газовое реле,

анализ растворенного газа,

тесты, определяющие качество масла и его загрязнение.

Также методы обнаружения неисправности трансформатора включают в себя реле Бухгольца, анализ растворенного газа (DGA) и ряд тестов для выявления присутствия примесей в масле с целью замера показателей качества (электрической прочности и сопротивления) масла.

Реле Бухгольца

Реле Бухгольца именуют также газовым реле. Как правило, это устройство безопасности устанавливается в середине трубы, ведущей от бака трансформатора к баку расширителя. Газовое реле может применяться для поиска как небольших, так и крупных неполадок в трансформаторе.

Данный прибор функционирует при помощи обнаружения объема газа, выделяемого в баке трансформатора. Газ, выделяющийся при мелких неисправностях, долго копится в камере реле. После того, как объем выделенного газа превышает определенный уровень, поплавок опускается и замыкает контакты, включая аварийный сигнал.

Анализ растворенного газа

Анализ растворенного газа — это тест, применяемый для оценки и техобслуживания электрических машин. В норме изолирующая жидкость трансформатора распадается с очень малой скоростью. Однако тепловые и электрические неполадки могут повысит скорость разложения диэлектрической жидкости и твердой изоляции. Все газы, выделяемые при этом процессе, имеют малую молекулярную массу и включают в себя водород, метан, этан, ацетилен, окись углерода и двуокись углерода. Эти газы растворяются в диэлектрической жидкости. Изучение количеств содержания каждого газа помогает в поиске дефектов. Коронирование, искрение, перегрев и дугообразование – все это может быть выявлено подобным образом.

Неисправности в работе трансформатора могут быть найдены путем изучения накапливаемых в нем газов. При применении правильных контрмер на ранней стадии неисправности, повреждения оборудования могут быть сведены к минимуму.

Другие тесты трансформаторного масла

Остальные тесты трансформаторного масла, применяемые для поиска неисправностей — это, например, тесты кислотности, тесты на электрическую прочность, тест по оценке волокнистой структуры масла, цветовой тест, тесты на содержание воды, анализ на наличие полихлорбифенилов (ПХБ), тесты на наличие фурфурола, исследование масла на присутствие металлов, тест удельного сопротивления.

Тест кислотности: кислотность жидкости трансформатора должна постоянно находиться под контролем. Повышенная кислотность способна усугубить распад бумажной изоляции и стать причиной ржавения стальных резервуаров.

Электрическая прочность: электрическая прочность изоляционной жидкости это ее способность выдерживать ток без возникновенияпробоя. Чем меньше электрическая прочность жидкости, тем хуже ее диэлектрические свойства. Если изоляционная прочность будет чересчур низкой, могут возникнуть неисправности трансформатора.

Тест по оценке взвесей в трансформаторном масле: Если в масле содержатся взвеси или другие загрязняющие вещества, они могут снизить электрическую прочность масла. Например, влажные взвеси способны вовлекаться электрическим полем, что может вызвать искрение. Прохождение поляризованного света через пробы масла позволяет увидеть взвеси и другие загрязнения видимыми и оценить их количество в образце. Отбор проб должен проводиться аккуратно, ведь взвеси и влага могут быть занесены в процессе отбора проб.

Цвет: Явные изменения в окраске масла (например, резкое потемнение) может свидетельствовать о более глубоких внутренних изменениях самого масла, требующих дальнейшего анализа.

ПХД Тест: анализ наличия полихлорбифенилов (ПХБ) тест выявляет концентрацию или наличие полихлорбифенилов в масле. В этих целях может быть использована капиллярная хроматография. Несмотря на то, что присутствие ПХБ не является показателем качества масла, ПХБ является запрещенным веществом, присутствие которого не допускается в новом заполненном жидкостью трансформаторе.

Анализ масла на присутствие металлов: концентрации различных металлов в масле трансформатора могут быть обнаружены такими способами, как атомно-абсорбционная спектроскопия (AA) и индуктивная связанная плазмой спектрометрия (ПМС).

Тесты на наличие фурфурола: процент фурфурола в образце масла может рассматриваться как степень разрушения бумаги. Фурфурол является одним из побочных продуктов распада бумаги. Это процесс, который определяетестественный срок действия трансформатора. Отслеживание уровня концентрации фурфурола может помочь вычислить оставшийся срок службы трансформатора.

Влажность: Избыток влаги в масле может резко понизить электрическую прочность масла, что вызывает отказтрансформатора. Поэтому необходимо тщательно следить за процентом влажности в трансформаторе.

Тест на сопротивление: Высокое сопротивление является индикатором низкого уровня свободных ионов и ионоформирующих частиц, а также низкий уровень токопроводящих загрязнений. Тесты на сопротивление обычно проводятся при комнатной температуре. Однако целесообразно проводить испытания и при более высокой температуре, после чего сопоставлять их результатыс теми, которые были получены при комнатной температуре.

Обновление изоляции силовых трансформаторов

Обновление изоляции силовых трансформаторов

Самыми важными в процессе обновления являются сушка, очистка и восстановление изоляции с растворением и удалением продуктов износа. Технология работ напоминает «oil-spray»; в циклическом режиме «нагрев, промывка, растворение шлама» — «сушка, удаление примесей» с изменяющимися показателями температуры, вакуума и продолжительности цикла в зависимости от состояния трансформатора.

В роли технологического масла выступает специальное регенерационное масло регенол.

Задачей обработки является восстановление состояния изоляции до уровня требований к новым трансформаторам.

Судя по результатам обновления 20 трансформаторов 400 кВ, во всех случаях оттуда было удалено значительное количество различных примесей, влаги и шламов. Свойства трансформаторов после обновления отвечали самым строгим международным требованиям, предъявляемым к новому оборудованию.

Модернизация конструкции.

Стандартными решениями при модернизации являются герметизация трансформаторов с установкой пленочной защиты масла и улучшенных адсорбционных фильтров, модернизация системы охлаждения и контрольно-измерительной аппаратуры.

Реконструкция активной части, как правило, предполагает устранение потенциальных очагов повышенного нагрева, изменение схемы заземления, повышение надежности контактных токоведущих соединений.

Планируемый подход к модернизации оборудования предусматривает разработку особого проекта, включающего в себя полное обновление комплектующих узлов, модернизацию средств контроля под напряжением и максимальное упрощение обслуживания.

Улучшение условий эксплуатации.

Меры по улучшению предусматривают приспособление старой конструкции к новым условиям эксплуатации при помощи улучшения защиты оборудования от перенапряжений и воздействий токов КЗ. Такая работа включает исследования фактических воздействий, в том числе замеры амплитуды и формы напряжений на трансформаторе при имитации грозовых и коммутационных перенапряжений. Для оценки запасов прочности производят расчеты трансформаторов по современным методикам.

Состояние оборудования после обновления

Общая обработка трансформаторов, прошедших комплекс мероприятий по реконструкции и усовершенствованию, занимает 42 трансформаторогода. Техника работает надежно. Например, свойства масла остаются на уровне, достигнутом на заводе-изготовителе масла.

Главные направления развития трансформаторного оборудований связаны с требованиями уменьшения потерь электроэнергии в трансформаторе, сокращения габаритов и массы, пожара- и взрывобезопасности, снижения стоимости и повышения экологичности.

Данные требования выполняются усовершенствованием технологии изготовления, применением новых магнитных и изоляционных материалов, модернизацией методов контроля качества и испытаний, улучшением эксплуатации.

Электротехнические стали магнитопроводов силовых трансформаторов должны отличаться такими свойствами, как низкий уровень шума, малая магнитострикция, небольшая кажущаяся мощность перемагничивания и магнитных потерь. В последние годы свойства электротехнической стали значительно улучшены за счет повышения ориентации, регулирования размеров кристаллов структуры, уменьшения толщины листов до 0,75- 0,87 Вт/кг.

Модернизация конструкции активной части проводится в следующих направлениях: оптимизации соотношений площадей стержней и ярм магнитопровода; применения оригинальных конструкций косых стыков с нахлесткой; использования витых конструкций магнитопровода; улучшения коэффициента заполнения окна магнитной системы; применения обмоток из фольги.

Много вниания уделяется и технологии изготовления магнитопроводов. Автоматизация продольного и поперечного раскроя рулонной стали, выпуск пластин без отверстий, с прямым и косым стыком, технология сборки бесшпилечных магнитопроводов с фиксацией стеклобандажами сократили коэффициент увеличения потерь XX в собранных магнитопроводах на 45-50 %.

Одним из важнейших путей развития пожаробезопасных трансформаторов являются трансформаторы с элегазовым охлаждением. Главные достоинства элегазовых трансформаторов: высокая пожаробезопасность; безвредность для окружающей среды; низкий уровень шума (малая звукопроницаемость газа); надежность и небольшие расходы на эксплуатацию. Элегазовые трансформаторы мощностью до 2500 кВА имеют естественную циркуляцию газа в баке. В более мощных (до 30-40 МВЛ) нужна принудительная циркуляция элегаза и размещение наружных вентиляторов для обдува воздухом. В более крупных элегазовых трансформаторах предполагается применять испарительное или жидкостное охлаждение. Например, в новейшие разработки заложено четыре технологических принципа: использование элегаза под давлением, обмоток из фольги, пленочной полимерной изоляции, отдельной герметичной системы охлаждения.

Многообещающей может быть конструкция трансформатора с экологически безопасной, почти инертной негорючей перфторорганической жидкостью, выполняющей одновременно функции изолирующей и охлаждающей среды. Жидкость имеет свойство повышенной текучести, заполняет мелкие полости в элементах конструкции, а в точках максимальной концентрации потерь, где имеет место наибольший местный перегрев активных частей, она переходит в кипящее состояние с особо интенсивным съемом тепловой энергии.

Плотность тока в конструкциях может доходить до 50 А/мм, электрическая прочность — до 50 кВ/мм, что дает возможность обеспечить нормальный тепловой режим активных частей трансформатора. Снижение массогабаритных показателей удается получить при разработке специальной конструкции каждой части, приспособленной к применению перфторорганической жидкости.

Распределительные трансформаторы (РТ).

Как известно, цена потерь электроэнергии вследствие гистерезиса и вихревых токов в течение службы РТ равна первоначальной стоимости РТ. Применение в РТ сердечника из аморфных магнитных сплавов способно сократить потери в 4 раза. Аморфные сплавы на основе железа, никеля, кобальта, титана, магния, кальция, углерода и других элементов в различных сочетаниях не имеют кристаллической структуры. Ленты из аморфных сплавов толщиной 5-50 мкм получают путем непрерывной разливки жидкого металла в виде плоской струи и быстрого (до миллиона градусов в секунду) охлаждения на поверхности вращающегося диска. Этот новый класс материалов характерми потерями. Но они имеют и негативные стороны. Аморфные сплавы насыщаются при относительно небольших индукциях 1,5-1,6Тл, что требует увеличения массы магнитопровода. Согласно результатам исследований, оправдано только тогда, когда они удовлетворяют требованиям рабочей индукции В > 1,35 Тл, потерям 0,3 Вт/кг, отсутствию охрупчивания при термообработке. Пока из всего диапазона марок аморфных сплавов не существует ни одной, которая отвечала бы сразу всем этим требованиям. Несмотря на это, многие известные компании освоили промышленный выпуск РТ.

Малая толщина лент из аморфных сплавов, высокая твердость, относительная хрупкость после термической обработки, нужной для создания в сердечнике благоприятной магнитной текстуры, чувствительность к напряжениям, вызванная высокой магнитострикцией создают определенные трудности при изготовлении РТ. Поэтому стандартные конструкции и схемы производства РТ малопригодны. Для решения этой проблемы используются следующие конструкции магнитопроводов:

Тороидальная — для трансформаторов и автотрансформаторов сравнительно малых мощностей. В магнитопровод вматываются обмотки, но используется и технология вмотки ленты магнитопровода в изготовленные обмотки.

Навитая (стержневые и броневые трансформаторы), где магнитопровод прямоугольного сечения обладает П-образной формой. Обмотка вматывается вокруг стержней или вокруг двух тороидов броневого обращенного трансформатора.

Магнитопровод П-образный разрезной. Пакеты верхнего ярма навитого магнитопровода разрезаются с определенным сдвигом таким образом, чтобы после сборки ярма полученные стыки были разнесены в пространстве.

Шихтованные магнитопроводы, где слои амфорной стали чередуются со слоями ориентированной текстурованной электротехнической стали, для трансформаторов больших мощностей.

Вопросом охраны окружающей среды и разработкам в области создания малогабаритных трансформаторов также придается большое значение.

В большинстве стран мира исползуются в основном два вида подстанций на среднем напряжении 6-35 кВ столбовые трансформаторные и отдельно стоящие закрытые подстанции. Стандартам экологоической безопасности отвечают трансформаторы с кремни органической жидкостью, элегазовой изоляцией и с обмотками, залитыми в смолу. Однако такие трансформаторы занимают много места по сравнению с масляными и более дороги. Работы по уменьшению массы и габаритов распределительных трансформаторов проводятся в следующих направлениях: улучшение коэффициента заполнения окна магнитной системы; применение обмоток прямоугольной формы; изготовление фольговых обмоток; использование проводов с эмалевым или эпоксидным покрытием; совершенствование системы охлаждения.

В целях повышения коэффициента заполнения окна магнитной системы нужно уменьшить количество катушек, расстояние между ними, расстояние в катушке между слоями, то есть модернизировать технологию изготовления, характеристики изоляции обмоток и провода, диэлектрические характеристики и снизить вязкость масла.

На сегодняшний день разработано и выпущено множество изоляционных и синтетических материалов, которые имеют по сравнению с изоляцией из целлюлозы более низкую диэлектрическую постоянную, менее гигроскопичны, стойки к воздействию масла и механическим воздействиям, имеют более высокую рабочую температуру. Наибольшую популярность получила полиамидная бумага (номекс). Различные эмали на основе полиэстра и эпоксидных смол используются для изоляции проводов трансформаторов небольших мощностей.

Самой оптимальной признана конструкция, состоящая из фольговой обмотки низкого напряжения, на которой находитсямногослойная обмотка высокого напряжения с эмалевыми проводами.

Фольговая обмотка по сравнению со спиральной занимает меньше места, более устойчива к токам КЗ и несложна в изготовлении. Кроме того, плоская форма листов обмотки улучшает теплопередачу и снижает температуру наиболее нагретых точек; потери на вихревые токи в обмотках из фольги минимальны и на порядок меньше, чем в обычных обмотках.

Применение более качественных трансформаторных масел с низкой вязкостью позволяет снизить изоляционные промежутки между активной частью и баком трансформатора и сузить каналы охлаждения. Вместе с гофрированным герметичным баком обеспечиваются минимальная масса и размеры трансформатора.

В области научно-исследовательских работ трансформаторостроения сохраняют свою значимость следующие направления:

гибкая и точная методика расчета магнитного поля силовых трансформаторов как основа для расчета потерь, динамических усилий, нагревов;

методика расчета вибрации;

методика расчета и методы повышения сейсмической стойкости трансформаторов;

повышение надежности высоковольтных вводов;

устройства регулирования напряжения под нагрузкой;

пожаробезопасные трансформаторы;

трансформаторы с магнитопроводами из аморфных сплавов;

силовые трансформаторы с элегазовой изоляцией;

— диагностические устройства, способные интегрироваться в

современную систему диагностики станций и подстанций;

— специальное технологическое оборудование, в том числе для производства, монтажа, эксплуатации и ремонта трансформаторов.

Определение теплопотерь через ограждающие конструкции зданий при допуске тепловых энергоустановок

Определение теплопотерь через ограждающие конструкции зданий при допуске тепловых энергоустановок

Одна из главных Ростехнадзора — забота об экологии касательно ограничения вредного техногенного воздействия в целях обезопасить людей при плохих окружающих условиях. Одна из составляющих этой работы — контроль за надлежащим применением тепловой энергии теплопотребляющими установками зданий и сооружений. Для начала должны быть обеспечены комфортные и безопасные условия проживания и работы людей во всех вновь вводимых в эксплуатацию объектах недвижимости. Не менее важной задачей является наблюдение за энергоэффективностью теплопотребляющих установок зданий и строительных объектов.

Причины для проведения контроля и главные параметры диагностики прописаны в федеральных и региональных нормативах. Обязательный контроль теплозащитных свойств ограждающих конструкций в процессе тепловых испытаний на всех вводимых в эксплуатацию объектах установлен в «Правилах технической эксплуатации тепловых энергоустановок». Нормы по уровню теплозащиты установлены в СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий», а требования к микроклимату в ГОСТ 30494-96 «Параметры микроклимата в помещениях». Помимо этого, действуют региональные нормы по энергосбережению. В указанных нормах требования к теплозащите зданий и климату внутри них призваны обеспечить комфортные условия жизни и труда людей при оптимальном расходовании энергоресурсов.

Очевидно, что при отсутстсвии действенных механизмов контроля не удастся обеспечить выполнение норм по потреблению энергии и комфортным условиям жизни. Сотрудники Ростехнадзора, главным образом инспектора, обязаны вынудить собственника выполнять законы, нормы и правила по безопасности объектов, в частности энергетической. Осуществление такого контроля требует решения технических и организационных задач.

В г. Санкт-Петербурге работа по созданию и внедрению на практике системы обязательного контроля теплозащиты вводимых в эксплуатацию зданий ведется при быстрых обследованиях теплозащиты зданий и сооружений. Компания ЗАО «ТТМ» действует в этой сфере с 1993 года. Проверка строительных объектов являлась и является одним из ключевых направлений работы. В 2000 г., фирма начала проводить работы по обеспечению контроля качества теплозащиты зданий на стадии их приемки. Партнерство Ростехнадзора с ЗАО «ТТМ» привело к реализации методических документов в сочетании с практическим опытом этой фирмы.

Для обеспечения нормативно-методической базы тепловизионного анализа экспертами компании вместе со специалистами ГУ «Петербурггосэнергонадзор» была спроектирорвана «Комплексная методика контроля качества теплоизоляции ограждающих конструкций зданий и сооружений». Методика была одобрена Департаментом государственного энергонадзора и энергосбережения России, а также Управлением стандартизации, технического нормирования и сертификации Госстроя России.

Способ проверки основан на том, что большая часть конструктивных, технологических, эксплуатационных и строительных неполадок теплозащиты вызывают деформацию температурного поля конструкций и выявляются при помощи тепловизора. Хотя тепловизор обладает высокой чувствительностью, для точного выявления всех возможных неисправностей ограждений нужен перепад температур между внутренним и наружным воздухом не ниже 20°С. Вот почему диагностика осуществляется во время отопительного периода, когда система отопления работает в штатном режиме.

Тепловизионное обследование состоит из наружной и внутренней тепловизионной съемки здания. Наружная тепловизионная съемка фасадов позволяет определить части ограждающих конструкций, сильнее всего теряющие тепло. Съемка осуществляется исключительно при полном отсутствии дневного света. Ее результат — термограммы фасадов, на которых отмечены участки с нарушенной теплозащитой. Но в нормативах прописаны критерии дефектации, касающиесявнутренних температур зданий. Соответственно, не все виды повреждений теплозащиты заметны на тепловой картине фасадов.

При внутреннем обследовании с применением тепловизора осуществляется съемка наружных стен, окон и перекрытий в инфракрасном спектре. Анализ проводится в помещениях с наружными стенами. На полученных термограммах становятся видны дефекты стен, окон и перекрытий, приводящие к нарушениям теплозащиты, а также зоны с повышенной фильтрацией воздуха и высокими потерями тепла.

Существующие требования устанавливают ряд параметров тепловой защиты зданий. Один из них — ограничение температуры внутренних поверхностей ограждающих конструкций при расчетных условиях. На внутренней поверхности непрозрачных ограждающих конструкций не должно быть участков с температурой ниже температуры точки росы. Также определен наибольший разрешенный диапазон между теплотой внутреннего воздуха и общей температурой поверхности ограждающих конструкций. Соответствие стандартам необходимо не только для удобства, но и здоровья людей. В частнсти, на участках с повежденной теплозащитой может появиться конденсат, что способно вызвать рост токсичных грибков.

Вышеназванные тербования являются критериями дефектности конструкций. Тепловизор четко фиксирует все уязвимые места теплозащиты. Проведя расчет по методике обработки данных, профессионал может вычислить, можно ли отнести найденную температурную аномалию к нарушениям или нет. Из опта подобных проверок становится понятно, что главными причинами дефектовявляются: мостики холода в стеновых панелях; недостаточное утепление стен, перекрытий, покрытий, цокольных этажей; нарушения швов и стыков между сборными конструкциями; несоблюдение технологии при внутреннем утеплении и устройстве пароизоляции.

Еще один немаловажный индикатор тепловой защиты здания — приведенное сопротивление теплопередаче отдельных элементов ограждающих конструкций. Для отслеживания данного параметра осуществляется многостороннее тепловизионное обследование. Оно состоит из тепловизионной съемки и мониторинга теплового режима ограждающих конструкций с применением ососбого измерительного комплекса и набора контактных датчиков. Основываясь на собственном опыте, мы можем посоветовать использование многоканальных измерительных комплексов. Одно такое устройство способно измерять и время от времени регистрировать в своей памяти целый ряд важных характеристик: температуру воздуха в здании и на улице, температуру и тепловые потоки на поверхностях различных частей ограждающих конструкций. Исследование проводится в течение нескольких суток и показывает, как конструкция действует при разных погодных условий. Данные, полученные в результате измерений, обрабатываются по особой методике наряду с данными тепловизионной съемки.

Нужно указать, что такое многостороннее тепловизионное обследование — наиболее действенный способ измерения приведенного сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций в реальных условиях. Данные комплексного тепловизионного обследования используются для заполнения строчки фактических показателей в энергетическом паспорте здания, после чего вычисляется класс его энергоэффективности.

Большая часть найденных дефектов не предстваляют серьезной угрозы несущей способности конструкций зданий в целом, но значительно влияют на микроклимат отдельных помещений. Низкая степень теплозащиты ограждающих конструкций и местные дефекты теплозащиты могут вызвать нарушение комфортности и повысить энергозатраты на обогрев здания. Зимой на поверхности стен зачастую конденсируется влага, температура в помещениях может опуститься ниже нормы.

Строительный комплекс России за последние годы перешел на новые федеральные и территориальные строительные нормы, везде используются новые стройматериалы, изделия и технологии. В Санкт-Петербурге в 2004 г. построено примерно 2 млн. кв. м. жилья. Очевидно, что качество строительных объектов повышается, хотя не так быстро, как хотелось бы.

Подводя итоги, следует выделить как позитивные, так и негативные моменты. К плюсам относится тот факт, что комплексное тепловизионное обследование показало себя как действеный и надежный метод выявления теплопотерь через ограждающие конструкции зданий. Обязательный контроль дает возможность обеспечить безопасные условия жизни и деятельности при нормируемом потреблении тепловой энергии. Однако нужно скзать что, что такая налаженная система тепловизионного контроля зданий, как в г. Санкт-Петербурге, на данный момент присутствует далеко не во всех регионах. Мы наблюдаем роль органов Ростехнадзора в обеспечении повсеместного контроля требований действующих нормативов, тем более что это касается как безопасности и здоровья людей, так и энергетической безопасности страны в общем.

ОСВОЕНИЕ ВИЭ БЕЗ КАШИ В ГОЛОВЕ

ОСВОЕНИЕ  ВИЭ  БЕЗ  КАШИ  В  ГОЛОВЕ

Россию часто именуют страной контрастов и противоречий. Моежт, оно и не всегда так, но относительно общей ситуации вокруг освоения ВИЭ эта фраза вполне оправдана.

С одной стороны, мы наблюдаем по-официальному требовательное отношение к делу, например позицию Торгово-промышленной палаты РФ, президент которой Сергей Катырин на ХIII Международном бизнес-форуме в Ростове-на-Дону открыто признает имитационный характер многих отечественных инноваций, на самом деле представляющих из себя лишь приобретение давно известных технологий за границей.

Имитация модернизации

Подтвердим вышесказанное конкретными примерами. Российский Фонд Технологического Развития выделил целевой займ в размере 149 млн. руб. на НИОКР «Разработка энергоблока закрытой ветровой турбины (ЗВТ) установленной мощности 100 кВт». Однако, патент на основное техническое решение по данной технологии был выдан еще в 1944 году (FR 891697), а его вариация в России известна под единственно действующим патентом RU 2345245, которым обладает британская Артер Текнолоджи Лимитед. Но дело не столько в этом, а в том что за время с первого появления технической идеи в ветроэнергетической практике отсутствует информация о успешном использовании ЗВТ или чего-то похожего, хотя за прошедшее время в почти 70 лет должны были проводиться пробные испытания. В рабочем порядке получены данные, что специалисты из Японии вывели ЗВТ на промышленные мощности только при скоростях стабильных ветров от 35 м/с, то есть во время ураганов по шкале Бофорта. Надо понимать, что отечественная модификация турбины проектируется для энергопотребления на островах и по побережью Арктики. Очевидно, что эта обалсть применения довольно ограниченна, в то время как лучше разрабатывать свои надежные решения по ветрогенерации на огромных континентальных территориях России с преобладанием средне-скоростных и переменчивых ветров. Следовательно, проект с ЗВТ больше напоминает имитационную модернизацию, когда за «передовую технологию» выдается проект уже отработанный, не оправдавший себя и сданный в архив патентных фондов.

Как образец для подражания гендиректор РВК Игорь Агамирзян на I-ом международном Форуме по ВИЭ привел электростанцию Ivanpah в пустыне Мохаве (Калифорния), которая посредством болшого количества зеркал концентрирует солнечный свет, нагревающий теплоноситель, в состоянии пара крутящий турбины и генерирующих электрический ток МВт-ых мощностей.

В связи с этим появляются определенные вопросы: как эта технология относится к нашей стране, в которой отсутствуют пустыни, а зима длится по шесть месяцев? Как это все связано с экологически чистыми источниками энергии? Можно подумать, что эта станция не тратит воду, неограниченное количество которой как-то оказывается в одной из наиболее сухих пустынь мира. Если действует возвратный водооборотный цикл, то с помощью чего охлаждается пар в жарком климате, где температура достигает +40-50º С?

Поэтому весьма нелепо выглядел укор в адрес Правительства РФ, которое 449-ым постановлением не распространило механизм развития использования ВИЭ на другие технологии, вроде понравившейся участнику Форума заморской паротурбинной системы Ivanpah.

Период технологического подражательства

Чуть ранее на конференции «Энергоэффективность и энергосберегающие технологии в России» высказывалось пессимистичное мнение о бесперспективности ветроэнергетики в природных условиях России. Странно, но в качестве ее альтернативы была предложена малая гидроэнергетика — мизерный потенциал мелких речек и даже ручьев. Тут мы снова наблюдаем подмену понятий и отнесение МГЭС к возобновляемым источникам энергии, хоть они таковыми и не являются. Такие идеи в стране, большую часть которой занимает равнинный ландшафт с небольшими перепадами высот и достаточно медленные водные потоки, смотрится даже злонамеренно. Этот резкий стратегический поворот позаимствован из соседней Украины. Но там совсем иная ситуация — в форме товарного кредита без предоплаты построено немало ВЭУ пропеллерно-лопастного типа, что подходит для береговых территорий — например, на морским побережьях и шельфах. Там же, где отсутствуют быстрые океанические муссоны, ветряная энергетика на базе аэродинамики воздушного винта попросту невыгодна. Если вспомнить средневековую историю, то ветряные мельницы можно было наблюдать только в Западной Европе. Чем восточнее, тем их все меньше, пока они совесм не исчезают. И это вполне закономерно, однако этот момент энергетики Украины не учли, провалив план ветрогенерации. Сейчас они пытаются реабилитироваться, поспешно выдвигая не менее странные идеи. При кризисах, даже местного масштаба, иногда теряется здравый смысл, что и произошло в случае с украинцами, которые всяко должны знать о 100-кратном превышении энергетического потенциала атмосферных потоков над генерирующими возможностями всех водных запасов Земли.

Как справедливо считает гендиректор НП «ИНВЭЛ» Эдуард Наумов, перед модернизацией встала необходимость учета погодных и территориальных ограничений, которые без действенных технологических решений по приспособлениб инноваций к российским условиям сдерживают готовность государства денежно поддерживать масштабные проекты в сфере ВИЭ, он же обратил внимание на усиливающуюся тенденцию к самоизоляции широкого потребителя электроэнергии в ответ на рост энерготарифов.

Оба руководителя, положительно упомянутых в данной статье, заметили, что «детский» период технологического подражательства не дал и не мог дать никаких результатов. Этот этап модернизации лучше завершить и больше не возвращаться к нему. Сейчас на повестке дня стоят вклады в российские НИОКР, создание тестовых установок с выходом на основные промышленные модели.

Подмена фактов и понятий

Наиболее анти-продуктивным был материал в RBCdaily от 23.11.2012 с характерным названием «Участники энергорынка не готовы строить ветряки». Там было написано, что исполнительная власть навязывает стране ветряную энергетику, главное предприятие по проблеме возобновляемых источников энергии ОАО «РусГидро» фактически является сторонником энергетической Стратегии России в этой сфере, эксперты предсказывают невыгодность ВИЭ, сообщество потребителей энергии открыто высказывает недовольство, промышленники обращают внимание на административно-правовой прессинг и некорректные способы государственного регулирования.

Если вышеприведенные выводы агентства отнести к ветрякам, то следует признать справедливость всех утверждений. Но зададимся вопросом, а что же означает слово «ветряк»? Традициионно под ним имеют в виду маломощный ветрогенератор около 1-1,5 кВт, применяемый индивидуальным потребителем электроэнергии или одним деревенским участком, согласно терминологии Росгосстата. Такие сооружения безнадежно невыгодны из-за быстрого старения оборудования при сильных изменениях скорости и направления ветра, что часто наблюдается на материковых территориях, таких, как наша страна. Но разве создание малой ветроэнергетики является единственным направлением освоения ВИЭ в целом? Это не прописано ни в Энергетической стратегии РФ, ни в целевых постановлениях, распоряжениях Президента, Правительства России.

То есть, вышеупомянутый материал, настолько уверенно претендующий на детальный, озабоченный анализ, на самом деле лишь сбивает нас с толку, тенденциозно излагает проблему, мало затрагивает суть вопроса, искажает понятия. Подозревать здесь наличие тайного лобби попросту смехотворно, ведь в России не существует влиятельного ветроэнергетического машиностроения, которое могло бы им быть.

От анти-ветроэнергетической позиции RBCdaily камня на камне не оставляет сам факт проведения и результаты I специализированной форум-выставки «Собственная генерация на предприятии: ставка на энергоэффективность, бесперебойность и снижение затрат» [6], что по оценке организаторов сильно заинтересовала российских производителей. Здесь же стоит еще раз вспомнить точку зрения НП «ИНВЭЛ» о происходящей переоценке потребителями достоинств автономного энергоснабжения.

Учет собственного опыта

Вызывают одобрение попытки отечественного менеджмента воспринять успехи мировых лидеров в сфере экологически чистых источников энергии. Говоря точно и профессионально — избегая острых углов. Здесь никак не обойтись без критического анализа, придерживаясь при отборе сведений правила, проверенного временем: «мне не все полезно, что другим полезло».

Но в то же время было бы весьма полезно хотя бы иногда обращать внимание на достижения своих, российских ученых, в основном в фонды Роспатента (хотя не стоит ограничиваться только ими). Тем временем, недавно начали появляться весьма интересные технические решения на уровне изобретений по обустройству континентальных ветрогенераторов. Усиленно-каркасные модели виндроторов (патенты RU 2452869, 2476717), то есть ортогональных турбин вертикально-осевого вращения, отлично решают проблему достижения промышленных мощностей, не требуя при этом ориентации на ветер, что является супер-задачей в неустойчивой материковой атмосфере и при погодных ограничениях. Их минус — слишком массивные турбины, нуждающиеся в высоко-скоростном ветровом напоре, совершенно ликвидируется использованием поливиндроторного блока (патент RU 2482328), где обойма из легких вертикальных роторов выдает общие энергомощности от 30-40 до 150-200 кВт. Механизм действует при помощи средне-скоростных ветров 6-9 м/с изменчивой направленности, что как раз подходит большей части регионов России и где такой ветрогенератор обеспечит выработку из ВИЭ семи (в перспективе 15) ГВт. По данным форума «Атомэнерго-2012» общий региональный запрос на ВЭУ составлял 10 ГВт и нет сомнений в том, что за истекший период он существенно вырос.

У поливиндроторной системы осталось снизить цену использования, а также увеличить ее безопасность и повысить надежность. Все эти проблемы вполне решаемы на практике, поэтому и нужно заниматься ими совместно, не преклоняясь бездумно перед зарубежными авторитетами, для которых главное — продать свои разработки, даже и не думая приспосабливать их к российским реалиям и особенностям. Таким образом, мы наблюдаем поучительный отрицательный пример международных модернизационных связей Украины, забывать который не следует.

Вместо послесловия

Нельзя не отметить жесткую последовательность в работе Президента, Правительства РФ и Минэнерго России по теме применения ВИЭ. Медленнее, чем хотелось бы, но приетворяется в жизнь Энергетическая стратегия страны,совершенствуется и пополняется становится нормативно-правовая база, багаж и многообразие рыночного стимулирования.

Да, мы все еще отстаем, но тем паче не стоит метаться из крайности в крайность, сомневаться без причины, искажать, менять и проводить ревизии в вопросах государственной энергетической политики. Мы сейчас на том моменте, когда следует начать доверять национальным силам и перестать пренебрегать собственным интеллектуальным продуктом.

Отражающая теплоизоляция в энергосберегающем строительстве

Отражающая теплоизоляция в энергосберегающем строительстве

Больше всего энергии из секторов экономики в странах первого мира потребляет строительство – на него затрачивается 40-50% всей энергии. 40–60% из нее является тепловой. Теплоизоляция – важенйшая часть стратегии энергоэффективности в строительстве.

Новые энергосберегающие требования по удельному энергопотреблению ставят перед проектировщиками невероятно трудную задачу наилучшего выбора действенной теплоизоляции. Из практики видно, что главным условием эффективности применения стандартной теплоизоляции ограждающих контрукций является ее сухость в любую погоду. Выполнение этого требования отчасти достигается с помощью паро- и воздухонепроницаемой мембраны с внутренней и ветро- влагонепроницаемой, паропроницаемой мембраны с наружной стороны утеплителя. В то же время теплоизоляционный материал (ТИМ) должен базироваться на допущении «старения» или фактора риска деградации ТИМ. Сейчас интенсивно реализуется технология навесных вентилируемых фасадов и системы фасадной теплоизоляции «влажного» или «скрепленного» типа с тонким слоем штукатурки. Главным минусом проветриваемых фасадов можно назвать их высокую цену. В России с середины 90-х годов широкую популярность получил влажный способ (в Германии он используется с 60-х годов). Но оба метода, в которых обычно задействована стекло- и минеральная вата или пенополистирол в роли теплоизоляции, нуждаются в проведении надежного тестирования на долговечность в российских погодных условиях. Поэтому сейчас активно ведутся работы по улучшению классических и поиску новых высокоэффективных теплоизоляционных материалов.

Одним из таких решений на основе вспененных полимеров является отражающая теплоизоляция (ОТИ). Чтобы присутствовал отражающий эффект для излучательной составляющей общего теплового потока, ОТИ устанавливается с воздушным зазором, термическое сопротивление которого включается в полное термическое сопротивление системы ОТИ + замкнутое воздушное пространство (ЗВП). Материал основы, на которую нанесен высокоотражающий слой (фольга), создает дополнительное термическое сопротивление R = δ/λ, где δ – толщина основы, м, λ – коэффициент теплопроводности основы, Вт/м·K.

Расчетные значения термического сопротивления одиночных отражающих ЗВП [1], получивших экспериментальные подтверждения в различных испытательных лабораториях и натурных испытаниях П.Н. Умнякова [2], при излучательной способности фольги ε<0,1 составляют Rвп = 0,4–0,6 м2K/Вт. Сравнение значений термического сопротивления ЗВП с массивной теплоизоляцией с λм = 0,05–0,06 Вт/м∙K показывает, что отражающие ЗВП толщиной более 3–5 см не рациональны. Эффективные системы ОТИ могут содержать до пяти ЗВП.

Теплоизоляция зданий может значительно уменьшить потребление тепловой энергии без сильного роста капитальных расходов. Поэтому наблюдается сложная динамика между стратегией ремонта и постройки новых сооружений. Ремонт изоляции и остекления может свести энергопотребление к минимуму на 30–40%. Новые строения способны сокращать до 80–90% использования тепловой энергии по сравнению со среднестатистической современной, если дома строятся по инновационной технологии. То есть дополнительное утепление старого жилого фонда, построенного до 1995 года, и теплоизоляция новых зданий согласно новым нормативам является ключевым фактором удачно проведенной реформы ЖКХ. При этом дополнительное утепление классическими ТИМ (стекло- и минвата, пенопласт и т.д.), широко представленными на отечественном рынке (80%), потребует огромных материальных издержек и значительной трудоемкости строительного процесса из-за короткого срока их использования. Освоение производства новых материалов в строительных конструкциях сильно ускорит процесс строительно-монтажных работ, повысит качество строительной продукции, позволит эффективнее затрачивать энергоресурсы, минимизировать эксплуатационные расходы. Например, применение инновационных высокоэффективных ТИМ на основе вспененных полимеров типа ОТИ «Пенофол» может стать технологическим решением проблемы энергосбережения и реформирования ЖКХ. При утеплении старого жилого фонда необходимо соблюдать нормативы по удельному энергопотреблению, а не сопротивлению теплопередачи, т. к. если нет проверенных способов определения долговечности ТИМ и устойчивости к внешним эксплуатационным воздействиям, весьма сложно оценить физическое состояние ремонтируемого строения и его теплотехнические показатели. Такие правила сейчас находятся в стадии разработки и скоро вступят в силу.

При реконструкции существующего жилого фонда эффективнее использовать системы внутреннего утепления, чтобы сохранить фасады, обладающие исторической и культурной ценностью. Помимо этого, оставляя в целости наружную отделку здания, такое утепление можно осуществлять избирательно, что довольно трудно при внешнем утеплении. При внутреннем утеплении наружных стен применение ОТИ не приводит к ряду отрицательных явлений, которые случаются при использовании массивной теплоизоляции. Т.к. ОТИ является пароизоляционным и воздухонепроницаемым слоем, то ее использование не уменьшает сопротивления теплопередачи стены из-за диффузии пара и инфильтрации воздуха. При этом важнейшим условием использования дополнительной теплоизоляции при внутреннем утеплении является правило: термическое сопротивление несущей стены должно быть не ниже значения термического сопротивления слоя дополнительной теплоизоляции:

ΔRкдоп≤ Rв + (tв /tн) (Rн +Rк ) (1),

где tв и tн – расчетные температуры внутреннего и наружного воздуха, соответственно, оС, Rк – термическое сопротивление несущей стены, м2 оС/Вт, Rв и Rн – сопротивление теплоотдачи на внутренней и наружной поверхностях стены, соответственно, м2 оС/Вт. Т.к. Rк>>Rн, то условие (1) можно представить в виде:

ΔRкдоп≤ Rв + (tв /tн) Rк (2).

Это условие обеспечит тепловое состояние слоя дополнительной теплоизоляции в зоне положительных температур. При термическом сопротивлении несущей стены Rк = 1 м2 оС/Вт и расчетных значениях температур воздуха внутреннего tв = +20 оС и наружного tн = -30 оС, величина ΔRкдоп не должна превышать значения ΔRкдоп = 0.8 м2 оС/Вт. Термическое сопротивление дополнительной теплоизоляции из Пенофола типа А, замкнутой воздушной прослойки (Rвп = 0.5 м2 оС/Вт) и облицовочного ГКЛ 12,5 мм составляет величины ~ 0,7–0,8 м2 оС/Вт, что является допустимым в соответствии с условием (1). В случае внешнего утепления условием не допущения промерзания пограничного слоя будет ΔRкдоп > (tн /tв )Rк .

ЗАО «ЛИТ» совместно с НИИСФ РААСН разработана конструкция дополнительной теплоизоляции наружных стен с применением ОТИ «Пенофол». Конструкция состоит из слоя ОТИ толщиной 3-10 мм, замкнутой воздушной прослойки толщиной 10–20 мм, обрешетки и гипсокартонного листа (ГКЛ) толщиной 12,5 мм. Проведенные тесты такой конструкции в климатической камере показали эффективность применения Пенофола в качестве добавочной теплоизоляции при утеплении существующего фонда жилых зданий, т.к. позволяет повысить в 1,5–2 раза теплозащиту наружных стен при минимальном изменении объема помещений. Поскольку реконструкция фонда жилых зданий предполагает и замену остекления на двухкамерные стеклопакеты (Rост =0,55 м2∙оС/Вт) и также проводится на наружной стене, то и тот, и другой процесс (утепление и остекление) можно соединить благодаря легкости установки конструкции внутреннего утепления, относительной дешевизне работ и возможности проводить их избирательно, что весьма затруднительно при утеплении снаружи. В конце следует также отметить, что каким бы качественным не был ТИМ, если он установлен не по технологии, то его лучшие качества могут не проявиться.

Перспективы развития ваккумных выключателей

Перспективы развития ваккумных выключателей

В сетях средних классов напряжений (до 35 кВ) вакуумные выключатели являются самой перспективной областью развития коммутационных аппаратов (особенно для условий частых коммутаций).

Причина этого — целый ряд преимуществ вакуумных коммутационных аппаратов.

Отсутствие необходимости в замене и пополнении дугогасящей среды для работы вакуумных дугогасительных камер.

Достаточно высокая прочность вакуумных дугогасительных камер к износу и их контактов при коммутации номинальных токов отключения. Количество отключений номинальных токов, допустимое без ремонта вакуумных дугогасительных камер выключателя, доходит до 10 — 50 тыс. Количество отключений номинального тока отключения — до 200 раз в зависимости от материала контактов и значения силы тока. Для сравнения приведем количество отключений других выключателей, допустимое без проверки камер: для маломасляных выключателей 500 — 1000 отключений номинальных токов и 3 — 10 отключений номинальных токов отключения; для воздушных 1000 — 2500 и 6 — 15 отключений соответственно.

Неприхотливость в обслуживании. Обслуживание вакуумных выключателей ограничивается смазкой механизма привода и проверкой износа контактов по меткам или шаблону один раз в 5 — 10 лет или через 5000 — 10 000 циклов ВО. Замена вакуумных дугогасительных камер осуществляется через 20 — 25 лет или после 20 — 50 тыс. циклов ВО.

Снижение эксплуатационных издержек. Замена масляного выключателя на вакуумный в сетях электроснабжения крупных городских объектов уменьшает издержки на обслуживание и значительно понижает ущерб от недоотпуска электроэнергии потребителю.

Весьма оперативное восстановление электрической прочности межконтактного промежутка. Скорость восстановления электрической прочности межконтактного промежутка вакуумных дугогасительных камер в течение первых микросекунд после гашения дуги составляет 10 — 50 кВ/мкс.

Возможность обесточивания развивающихся аварий и многократных грозовых импульсов. При появлении короткого замыкания в процессе отключения малого тока, когда подвижные контакты прошли уже значительную часть хода, вакуумный выключатель надежно нейтрализует опасность аварии. В масляном выключателе подобная ситуация закончилась бы взрывом. = В отличие от других видов аппаратов, вакуумные выключатели могут много раз отключать разрядный ток при пробое грозовыми перенапряжениями межконтактного промежутка отключенного выключателя. Эти качества приводят к повышенному экономическому эффекту при использовании вакуумных выключателей в распределительных сетях районов с частыми грозами.

Абсолютная взрыво- и пожаробезопасность вакуумных дугогасительных камер, а также способность к функционированию в агрессивных средах обеспечивается герметичным исполнением камер и отсутствием окисления контактов.

Широкий спектр температур окружающей среды, в котором могут функционировать вакуумные дугогасительные камеры: 70 — 200 °С.

Высокая сопротивляемость ударным и вибрационным нагрузкам из-за небольшой массы и компактной конструкции прибора.

Произвольная ориентация вакуумных дугогасительных камер в пространстве, что позволяет по-разному компоновать аппараты, размещая на стенках, потолках, в кабельных колодцах под любыми углами.

Отсутствие шума, легкость в эксплуатации, безвредность для обслуживающего персонала, экологичность.

Достаточно малая масса, габаритные размеры (особенно высота) и небольшие динамические нагрузки на конструкцию и фундамент в результате малых хода и массы подвижных частей.

Высокое быстродействие вакуумных дугогасительных камер. Выключатель на номинальное напряжение 10 кВ имеет ход контактов 5—10 мм, на 35 — 45 кВ — 19 — 30 мм, на 84 кВ — 60 мм. Масса подвижного контакта 0,5 — 0,7 кг.

Возможность организации высокоавтоматизированного производства.

Результатом вышкеуказанных достоинств является повышенная надежность вакуумных аппаратов, безопасность использования, минимизация времени на монтаж и обслуживание.

Факторами, усложняющими развитие вакуумной коммутационной аппаратуры, являются:

трудности проектирования и изготовления вакуумных дугогасительных камер, вызванные требованием наличия особо чистых контактных материалов, сложностью технологии изготовления камер, склонностью металлов к сварке в вакууме;

большие денежные затраты, нужные для выпуска вакуумных дугогасительных камер, из-за чего наладить массовый выпуск вакуумных дугогасительных камер под силу только достаточно мощным электротехническим фирмам.

По этим причинам стартовая цена вакуумных аппаратов выше, чем масляных и электромагнитных. Но при достаточно большом объеме производства вакуумные выключатели лишь на 5 — 15 % дороже маломасляных, и не дороже электромагнитных.

Принимая во внимание тот факт, что затраты на монтаж и обслуживание вакуумных коммутационных аппаратов в несколько раз ниже, чем для масляных выключателей и электромагнитных контакторов, применение вакуумных выключателей и контакторов дает высокий экономический эффект.

Благодаря тому, что габариты вакуумных аппаратов значительно меньше, чем габариты аппаратов других видов, возможно размещать в одном шкафу КРУ стандартных размеров два — три вакуумных выключателя или три — четыре вакуумных контактора, а также — в несколько ярусов.

Плавающие ветряные турбины для сбора зеленой электроэнергии

Плавающие ветряные турбины для сбора зеленой электроэнергии

Генерация

В сегодняшнем мире энергия ветра стала одним из наиболее динамично развивающихся источников энергии. Она не только соперничает с другими традиционными ресурсами, но и становится менее шумной и более эффективной.

Кардинальное изменение сектора производства электроэнергии на основе энергии ветра произошло с появлением плавающих ветряных турбин. Эту концепцию впервые выдвинул в 1972 году профессор Уильям Иеронимус (William. E. Heronemus) из Университета Массачусетса, находящегося в городе Амхерст.

Первая морская ветряная турбина, сконструированная на основе этой концепции, была установлена в море недалеко от Апулии (Италия) в 2008 году компанией Blue H Technologies, и являлась прототипом глубоководной платформы с турбиной мощностью в 80 кВт. После сбора нужных испытательных данных о ветре и морских условиях, в 2008 году она была выведена из эксплуатации. Затем появилась первая в мире работающая ветряная турбина морского базирования, Hywind, с мощностью 2.3 МВт. Она была установлена в 2009 году в Норвегии компанией Statoil.

За ней последовали множество удачных реализаций этой идеи от таких венчурных компаний, как Wind Plus.

Ветряная турбина, базирующаяся в море

Как все мы знаем, вне берега ветры дуют намного сильнее, и более постоянны. Поэтому, размещение турбины в море предоставляет инженерам больше шансов для удовлетворения в значительной степени стремительно растущего спроса на электроэнергию. При этом оказывается меньше влияние на эстетику местности.

Существует формула P =1/2 ρ A V3, где

P = энергия ветра,

ρ = плотность воздуха,

A = площадь, очерчиваемая лопастями турбины,

V = скорость ветра

Следовательно, мощность ветра пропорциональна кубу скорости ветра. Поэтому скорость ветра над морем выше, чем над сушей. А значит, над морем энергии получить можно больше.

Вначале, технологические ограничения давали возможность конструировать ветряные установки только на участках с неглубоким дном. Но сегодня стали вполне реальными установки в глубоких и даже очень глубоких местах, что позволяет получить доступ к более плотным ресурсам. Ветряная турбина устанавливается на плавающей платформе, прикрепляющейся якорями к океанскому дну.

Ветряная турбина морского базирования состоит из следующих частей:

— Лопасти ротора,

— Гондола,

— Вышка,

— Плавающая площадка,

— Якорные канаты.

Помимо этого, на вершине турбины ставится анемометр для фиксации скорости и направления ветра. Самыми распространенными являются три основных способа постановки этих турбин на якорь: система натяжного вертикального крепления, крепление на цепи, и крепление на цепи с применением балласта.

Платформы с натяжным вертикальным креплением (TLP) предназначаются для вертикальной швартовки плавающей конструкции. Этот подход по сути устраняет вертикальные движения конструкции. Плавающая платформа постоянно зафиксирована группой фалов, называемых натяжным креплением, каждый фал крепится к одному из углов платформы.

Данный тип фиксации платформы является выгодным с точки зрения затрат. Но в мелких водах более распространенным является крепление на цепи, так как сам вес этих цепей швартовки придает возвращающую силу, и тем самым эффективно удерживает плавающую конструкцию на месте.

Для повышения устойчивости платформы, к ней добавляется балласт, увеличивающий дополнительное натяжение кабеля, а значит, и жесткость плавающей конструкции.

Hywind, первая в мире плавающая «ветряная ферма»

Для получения большого количества энергии нужно применять несколько ветряных турбин, работающих вместе и объединяющихся в плавающие электростанции, получившие название «ветряных ферм». Энергия, производимая такими электростанциями, передается в электрические сети на берегу через подводные кабели.

По сути, вращающиеся лопасти соединены с ротором, который прикреплен к валу, соединяющим его с вращающейся частью генератора. Все это вместе заключено в гондолу.

Энергия, полученная ветряной турбиной, спускается вниз по вышке через кабель, и поступает на трансформаторную платформу, находящуюся в каждой ветряной ферме. Наконец, собранная таким образом энергия передается в электрические сети на суше при помощи подводных кабелей, и уже оттуда идет к местным потребителям.

Однако применению ветра присуща проблема, связанная с непредсказуемостью ресурса ветряной энергии. Для ее решения в 2011 году фирма SeaTwirl спроектировала свою первую плавающую сеть, в которой кроме ветряных турбин имелся и маховик, предназначенный для накопления энергии, для того, чтобы поддерживать непрерывную поставку энергии, когда ветер переставал дуть. Это еще одна веха в развитии морских ветряных турбин.

Одним из самых больших достоинств подобных плавающих конструкций является то, что они могли бы гасить силу ветра сталкивающихся с ними ураганов, понижая пиковую скорость ветра. Эти ветряные турбины, фактически, замедляют внешний вращающий ветер урагана и уменьшают высоту волны, что, в свою очередь, затормаживает движение урагана и быстрее рассеивает его энергию. В результате снижаются издержки, связанные с повреждениями на берегу.

Кроме того, согласно результатам исследований, турбины с вертикальной осью еще более выгодны по сравнению с турбинами, имеющими горизонтальную ось. Это дает возможность компенсировать большие затраты по установке. Тщательное проектирование таких турбин может десятикратно увеличить генерируемую мощность по сравнению с турбинами того же размера, имеющими горизонтальную ось.

Ветряные турбины Darrieus, имеющие вертикальную ось, могут производить вдвое большую мощность, чем ветряные турбины с вертикальным расположением лопастей пропеллера.

Более того, турбины с вертикальной осью компактнее, поэтому на выделенном пространстве их можно разместить больше. Наконец, они работают тише.

С целью снижения затрат, почти все монтажные работы проводятся на берегу, и собранные конструкции транспортируются на место при помощи специальных судов.

Достоинства:

— Экологически чистая электроэнергия

— Меньшее влияние на внешний вид местности

— Новое место обитания для живущих на морском дне существ

— Сопротивление ураганам, как природым катастрофам

— Более мощный ресурс

— Компьютерное и масштабное моделирование позволяет избежать дорогостоящих ошибок.

Недостатки:

— Влияние на миграцию рыб, хотя и не сильное

— Дороговизна установки и обслуживания

— Определенные угрозы, связанные с безопасностью на море.

Производимая таким способом электроэнергия является совершенно экологически чистой, ведь для ее выработки не требуется сжигать никакого топлива, что приводит к выделению парниковых газов. Поэтому, продолжаются исследования, направленные на поиск действенных способов снижения расходов, и обеспечения поставки в будущем этой экологически чистой электроэнергии в миллионы домов.

Поиск эффективного способа монтажа

Поиск эффективного способа монтажа

Зачастую главным источником потерь энергии являются электрические контакты. Соответственно, эффективность защитных элементов зависит от устройств соединения и коммутации.

«Минимальные потери наблюдаются при использовании втычной контактной системы. По результатам исследований, снижение потерь может достигать 20% за счёт более чем двукратного сокращения контактных соединений в шинной разводке. Кроме того, установка защитных аппаратов на шинах дает возможность сократить габариты низковольтного комплектного устройства (НКУ) и уменьшить металлоёмкость конструкции шинопровода. Экономия трудозатрат и оборудования может доходить до 40%», — утверждаетАлексей Кокорин, менеджер по группе изделий компании АББ, ведущей компании по выпуску силового оборудования и технологий для электроэнергетики и автоматизации.

Схемы распределения в шкафах с монтажом на силовых шинах намного проще перестраивать при усовершенствовании или реконструкции предприятия. То есть говорить можно не только об удобстве сейчас, но и о вероятных изменениях в будущем.

С точки зрения установки аппаратов, втычная система контактов обеспечивает наименьшее время монтажа предохранительногооборудования. К примеру, для установки выключателя SlimLine XR в подготовленный для этого шкаф TriLine® (АББ), потребуется меньше минуты — нужно всего лишь задвинуть аппарат по направляющим до конца и закрепить двумя винтами на вертикальных профилях. При этом вне шкафа остаётся только пластиковая передняя часть выключателя с элементами управления и индикации, имеющая степень защиты IP41, из-за чего отпадает необходимость в установке двери. На самом модуле аппарата сверху и снизу есть направляющие, упрощающие установку последующих выключателей. Втычные выключатели нагрузки с предохранителями можно ставить и извлекать с шинных сборок, находящихся под током. Такое решение позволяет монтировать выключатели после установки и подключения шкафа прямо на объекте.