Время замены трансформатора

Время замены трансформатора

Печально, но оборудование электрических распределительных сетей России в своем большинстве было установлено ранее 1990 года. Большая база находящихся в работе силовых трансформаторов стареет и изнашивается. Продлить срок их службы или произвести замену оборудования — ключевая составляющая стратегии каждой электросетевой компании, направленной на сохранение стабильного состояния системы.

Современные масляные трансформаторы – не самый эффективный элемент в энергетической цепочки между производителями электроэнергии и конечными потребителями. Как известно, все детали в трансформаторах статичны, а их к.п.д. преобразования напряжения стремится к 100%. Следовательно, срок их службы в теории может измеряться десятками лет.

Однако внезапное повреждение трансформатора может повлечь за собой серьезные затраты на его ремонт или замену, особенно если аппарат повреждается неожиданно, и не представляется возможным провести плановое отключение.

Как можно избежать подобных ситуаций? Как можно распознать предаварийное состояние трансформатора? Как выявить процессы, послужившие его причиной, чтобы пресечь их и больше не допускать? Сперва ответим на третий вопрос.

В современных масляных трансформаторах в качестве изоляции проводников применяется термостойкая промасленная целлюлоза. Также она используется для изоляции между слоями, обмотками, различными элементами под током и земли в пределах магнитного кругооборота. Целлюлоза без воды и газа, находящаяся в масляной среде — лучший изолятор из всех известных на данный момент.

Но в то же время это самое слабое место в изоляционной системе. Этот факт люди знают уже давно. Еще в апреле далекого 1920 года «The Electric Journal» писал: «влажность и высокая температура — заклятые враги надежной изоляции».

Химики наибольшей угрозой считают влажность. Инженеры-электрики же полагают, что опаснее всего повышенная температура. И то, и другое справедливо. Влага в сочетании с излишним теплом разрушительно действуют на изоляцию. Контроль за влажностью и теплом — главное, что поможет удлинить срок действия трансформатора.

Влажность в надежной изоляции возникает из-за трех вещей: 1) плохо сделанная, неэффективная просушка при изготовлении трансформатора; 2) выделение влаги при распаде целлюлозы; 3) наличие скрытой воды в масле.

Перегрев изоляции же возникает от режимов нагрузки трансформатора, и, таким образом, принадлежит к внешним факторам. Также он возникает из-за падения эффективности нормально протекающего конвективного процесса охлаждения в результате уменьшения масляного потока. Оно, в свою очередь, вызвано забитыми путями охлаждающей системы и снижением способности радиатора к охлаждению, а также утечка масла и критический спад его уровня.

Для надлежащего функционирование Вашего трансформатора нужно проводить следующие меры:

— регулярное плановое обслуживание, включающее визуальный поиск утечек масла,

— регистрация изменений температурных режимов и значения наивысшей температуры, возникшей из-за перегрузок, согласно показаниям термометра.

Так как в 90% случаев целлюлоза распадается в результате перегрева, время от времени требуется проводить инвентаризацию подключенной нагрузки, чтобы избежать новых подключений, а значит, и роста нагрузки, превышающей номинальную мощность (нагрузочную способность) трансформатора. Известно, что нагревание от перегрузок больше 140 °С вызывает образование газовых пузырьков, отрицательно влияющих на изолирующие свойства материала. Из-за этого может возникнуть короткое замыкание и силовой трансформатор раньше времени выйдет из строя.

Если же Вы боретесь с нагревом трансформатора при помощи вентиляторов охлаждения или масляных насосов, удостоверьтесь, что они смогут остановить рост температуры и предотвратить перегрев.

Работа по понижению влажности трансформатора начинается еще с проектирования и изготовления прибора. Инженеры и производители должны разработать такую конструкцию, чтобы в наружной оболочке агрегата вокруг прокладок не могла собираться влага.

Нужно вести тщательную борьбу с утечками масла, ведь они вызовут не только его вытекание и попадание в окружающую среду, но и приведут к попаданию влаги в трансформатор и накоплению ее внутри. То же можно сказать и про повреждение диафрагмы вспомогательного устройства сброса давления, или нарушения в закрытии его клапана. Но последнее случается достаточно редко.

При производстве трансформаторов следует комбинировать высокотемпературную просушку с вакуумной в целях минимизации остаточной влажности изоляции во время сборки. При сборке изоляция, подвергаясь влиянию окружающей среды (роса, конденсат, дождь, снег и т.д), и не просушиваясь после этого, может увеличивать свой вес на 10% из-за влажности. В то время как всего 1% влажности бумажного изоляционного материала, в 10 раз ускоряет износ и старение изоляции. Исследователи единогласно уверены, что значения влажности изоляции нового трансформатора допустимые пределы влажности изоляции, никогда не должны занимать больше 1% от ее веса. Поэтому для достижения влажности изоляции перед пропиткой маслом до 1% нужна сухая горячая атмосфера (примерно 100 °С) и вакуум уровня приблизительно 1 — 3 торр.

Когда требуется менять трансформатор?

В первую очередь, если, согласно Вашей информации, трансформатор часто перегружается, нужно вместо него поставить более мощный. Использование же того прибора, который есть, может быть чревато его перегревом и поломкой. И не исключено, что это произойдет неожиданно и в самый неподходящий момент.

Если в Ваш регламент техобслуживания не включены отборы и анализ масла, Вам следует исправить этот недочет и начать отбор образцов масла и проводить анализ на наличие влаги в нем. Тогда Вы будете обладать надежными данными об уровне ее влажности наряду с измерениями сопротивления или коэффициента прочности (стойкости). Если трансформатор старый, то его коэффициент прочности изоляции вряд ли превысит 4% от изначального. И это, скорее всего, происходит в результате влажности изоляции.

Кроме того, Вам необходимо проводить детальный анализ образцов масла на наличие газа (DGA). Если на целлюлозу, опущенную в масло, воздействует высокая температура, ее свойства ухудшаются, приводя к формированию воды, кислот, углекислого газа и угарного газа. Благодаря анализу можно выявить присутствие нескольких газов, которые могут быть индикаторами и других имеющихся проблем, и на которые тоже следует обратить внимание. Однако наличие СО2 и / или СО свидетельствует о перегреве, а значит, и опасности для нормального функционирования трансформатора.

Продление полезного использования трансформатора — главнейшая и ключевая стратегия повышения надежности инфраструктуры энергопоставляющих компаний. Ведь предполагается, что силовые трансформаторы должны работать долго и качественно.

Достигая 20-30-летного «возраста», трансформаторы зачастую еще находятся в рабочем состоянии. Но если управление им осуществлялось неверно и он подвергался неблагоприятным факторам, перегрузкам, нарушалась герметичность емкости с маслом он будет «жить» гораздо меньше.

Понятно, что замена трансформатора обычно стоит недешево. Но Вы затратите больше денег, если поломка произойдет неожиданно, и менять его придется во время незапланированного и дорогостоящего отключения электроэнергии.

Выполнение же вышеперечисленных несложных советов может обеспечить Вам долгую и надежную работу трансформатора на протяжении многих лет.

Битва за киловатт

Битва за киловатт

Борьба за место под солнцем в российской энергетики никогда не кончается. Однако в последний год противостояние настолько обострилось, что, кажется, дальше уже некуда. Вот-вот накал страстей достигнет пика, после чего пойдет на убыль. Есть ощущение, что все это началась еще с момента, когда Владимир Путин перед президентскими выборами 2011 года обвинил ряд руководителей энергокомпаний во взяточничестве, подозрительных приобретениях и выводе средств через офшоры. «Ну хоть чувство самосохранения должно быть какое-то?!» — гневно высказал он главам энергетических предприятий. Было совершенно очевидно, что после таких заявлений будут приняты определенные меры. Но мало кто ожидал структурных изменений — казалось, по прошествии избирательной кампании, как всегда, все забудется.

Правда, слегка настораживающим выглядело то, что Игорь Сечин, вообще не склонный часто озвучивать намерения, в открытую пригрозил руководителям энергокомпаний уголовными делами («Если материалы будут свидетельствовать не только о конфликте интересов, но и о нарушениях Уголовного кодекса»…). Но изменения, повлиявшие бы на саму идеологию энергетической реформы, все-таки мало кто ожидал.

Постепенно, однако, это стало происходить. Причем тихо и относительно незаметно — как бы поэт выразился, методом «не кузнечного молота, но кузнечного пресса».

Начали с самого главного, решив воссоединить части электросетевого комплекса. 22 ноября 2012 года Путин подписал соответствующий указ, и уже через полгода в Единый государственный реестр юридических лиц была внесена запись об открытом акционерном обществе «Российские сети».

По сути, данное решение затрагивало самую сердцевину энергетической реформы: ведь основная ее идея, наоборот, построена на делении. Понятно, что это пришлось не по вкусу тем, кто яростно отстаивает преобразования, воплотившие главный постулат европейской Энергетической хартии — «сегментировать вертикально интегрированные компании». Не будем гадать, что больше привлекало идеологов — сама по себе идея либо коррупционные выгоды, которые она сулила (судя по всплывающим иногда фактам реформа в этом плане оказалась весьма эффективной…)

Функции «защитника реформы» в условиях нынешнего скрытого противостояния, как утверждают многие эксперты, взял на себя замминистра энергетики Михаил Курбатов. Почти на каждой конференции или Круглом столе с участием СМИ он говорит: «Это единственная инфраструктурная реформа, которая удалась».

Главным достижением реформы Курбатов считает «разделение гиганта «РАО ЕЭС России» на виды деятельности — сети, сбыт, генерацию». Далее традиционно идет следующая фраза: «Газпром» мы не трогаем, РЖД сконцентрировались только на собственности, не влезая в регулирование, а в электроэнергетике, плохо или хорошо, но удалось сделать всё вместе»…

В отличие от Минэнерго, организации с «западно-просвещенной» идеологией, противоборствующий лагерь, возглавляемый, как утверждают эксперты, Игорем Сечиным, практически не слышно. Хотя у них нашлось приличное число сторонников, действующих по идеологическим мотивам, а это, как правило, весьма упорные люди.

Роль главного идеолога здесь выполняет председатель комитета Госдумы по энергетике Иван Грачев — яростный противник реформы Чубайса, всегда ратующий за государственное регулирование энергетики. Порой на одном и том же совещании звучат прямо противоположные оценки. Курбатов измеряет инвестиции чуть ли не триллионами, утверждая, что они якобы привлечены благодаря реформе. Грачев сразу же оспаривает эту цифру, говоря, что после вычета из данной суммы средств, по сути, принадлежащих государству — ничего в ней не остается…

Впрочем, весьма возможно, что непреклонность Грачева была оценена — ведь именно Игорь Сечин посоветовал его Путину на место руководителя межпарламентской рабочей группы по энергетике Госдумы и Европарламента…

Второй этап: кто главный в «сетях»?

Процесс объединения ФСК и МРСК в единые «Российские сети» оказался не чем иным, как тонкой аппаратной интригой. Результатом слияния стала крупнейшая в России и мире энергокомпания, обеспечивающая передачу и распределение электроэнергии. Вкратце скажем, что МРСК, что расшифровывается как «межрегиональные сетевые компании», полностью явилась порождением пресловутой реформы. Кадры, сосредоточенные там, — серьезная опора для сторонников продолжения функционирования российской энергетики по образцу европейско-американской Энергетической хартии. Поэтому для многих стало неожиданностью, когда за основу при объединении была принята вначале именно она, а не ФСК (Федеральная сетевая компания), организация с гораздо болшим уклоном в инженерию и производство. Однако главная интрига все же оставалась впереди. Предстояла борьба за место руководителя объединенной компании. Тут начали использоваться приемы, откровенно напоминающие о 90-х годах. Есть версии, что в ход шли даже слежка и клевета.

Дело в том, что главным претендентом на место генерального директора Российских сетей стал Олег Бударгин, возглавлявший до этого именно ФСК (а не МРСК). И судя по заверениям информированных СМИ, он — как раз человек Игоря Сечина. Сечин же известен как противник Энергетической хартии. Как и Бударгин с Грачевым, он считает положения этого документа неприменимыми к современным реалиям. Потому кандидатура Бударгина на данной должности не могла удовлетворить людей с фундаменталистским по отношению к хартии мышлением. Правда, ему так и не смогли предъявить существенных обвинений кроме нечетких кадров в Интернете, совсем не связанных с темой вопроса и не интересных никому в наше время… Впрочем, после избрания, были еще и попытки в СМИ приписать новому гендиректору проступки «кадров из МРСК», с кем, ради достижения компромисса, он сейчас вынужден работать. С этим тоже пока ничего не получилось. Но реформаторы способны на многое.

Третий этап: схватка за звание поставщика

Между тем по России полным ходом шла чистка гарантирующих поставщиков электроэнергии. Статус гарантирующего поставщика (ГП) дает право торговать энергией, закупая ее на оптовом и сбывая на розничном. Сетям долго отказывали в этом праве, и это именно тот главный пункт, на коем и основана вся реформа. Она призвана создать конкуренцию — «принципами поступиться невозможно».

Чистота и незапятнанность идея должны сохраняться, даже вопреки здравому смыслу — для промышленности, территорий и в целом для страны. Однако в жизни слишком часто в число ГП попадают обыкновенные посреднические фирмы, без всякого имущества и к тому же пользующиеся нечестными схемами для увода денег. Например, если верить СМИ, в Твери додумались создать новое предприятие для укрытия крупных сумм, задолжав самим себе!.. Подобных «относительно честных» способов множество. Расплачивается же за все промышленность. И, как всегда, обычные граждане.

В феврале этого года сетевые компании, расположенные на территориях ценовых зон оптового рынка, впервые получили статус гарантирующих поставщиков электроэнергии. Причина — предыдущие гарантирующие поставщики не смогли рассчитаться по долгам с генерирующими компаниями. А многие просто проворовались.

В результате замены была налажена стабильная работа в регионах, платежи на оптовом рынке фактически достигли 100 процентов — за последние несколько лет это был беспрецедентный случай.

Губернаторы регионов стали направлять официальные обращения в Минэнерго, правительству и даже президенту,прося закрепить статус гарантирующих поставщиков за сетевыми организациями. Работать с ними гораздо надежнее — ведь у них есть имущество, недвижимость, производственные объекты. Но главное — исключается возможность всех этих мелких банкротств, ибо трудно представить себе обанкротившимися как в целом ОАО «Российские сети», так и какую-то их часть. Короче говоря, субъектам РФ это выгодно. Иначе вряд ли бы губернаторы Ярославской, Тверской, Курской, Брянской и других российских областей, имеющие дело напрямую с населением, защищали такую схему на уровне государства. К тому же сети, если они гарантированно смогут напрямую выйти к потребителю, готовы разобраться и с проблемами, связанными с «перекрестным регулированием», когда промышленность оплачивает часть расходов населения. Глава «Российских сетей» Олег Бударгин пообещал: «Мы готовы работать в условиях сохранения тарифа на электроэнергию на уровне инфляции».

Однако, когда в Минэнерго России подписали приказы о проведении очередных конкурсов на присвоение статуса гарантирующего поставщика на территориях 11 субъектов Российской Федерации, ОАО «Российские сети» в число участников не включили. Между сетями и потребителем снова возникают посредники — либеральная идеология, как всегда, перевесила здравый смысл. Тем самым на данный момент чаша весов временно качнулась в сторону фундаменталистов от энергетики.

Но противостояние продолжается. На днях председатель Комитета Госдумы по энергетике Иван Грачев пообещал внести поправки к закону, позволяющие сетям напрямую подключаться к потребителю. И мы еще обязательно продолжим освещение этой темы.

Зеленая энергетика в России — система, построенная на мощностях

Зеленая энергетика в России - система, построенная на мощностях

Система, построенная на мощностях: беспрецедентный, но неопробованный подход

В мае 2013 года правительство РФ приняло Постановление №449 «О механизме стимулирования использования возобновляемых источников энергии на оптовом рынке электрической энергии и мощности». Оно стало своеобразным итогом поправок, внесенных в 2010 году в федеральный закон «Об электроэнергетике» для организации нормативно-правовой базы, формирующей новые принципы поддержки экологически безопасной энергетики в России. Она разительно отличается от системы надбавок, согласно которой спонсирование объектов инфраструктуры возобновляемой энергетики зависит от количества вырабатываемой ими энергии. Новая же модель основывается на оптовом рынке электроэнергии и мощности, то есть на той сфере, в которой электростанции получают финансовую компенсацию в зависимости от их готовности производить электричество. Эта схема поистине уникальна: большинство государств мира поддерживает объекты «зеленой» энергетики, опираясь на количество электроэнергии, получаемое от них сетью, то есть по объему их производства, измеряемому в МВт∙ч, а не по установленным мощностям, которые исчисляются в МВт или МВт∙месяц.

Отечественный подход, базирующийся на принципе платы за мощность, на первый взгляд выглядит абсурдным. Большая часть ВИЭ на самом деле характеризуются неравномерным (прерывистым) производством электроэнергии, поскольку зависят от естественных внешних условий (силы ветра, уровня солнечного излучения), что усложняет расчет их готовности выпускать электроэнергию. А это ключевой фактор, от которого зависит объем спонсирования электростанций на современном отечественном рынке электроэнергии и мощности. Для борьбы с угрозой такого несовпадения Россия внесла коррективы, касающиеся предоставления мощности и неравномерность функционирования «зеленых» источников энергии. Согласно новым правилам, строгие требования о настоящем объеме выпускаемой энергии, регулирующие финансирование обычных электростанций, не подходят к возобновляемым источникам энергии, характеризующимся неравномерным объемом производства. Однако при этом в целях снижения рисков чрезмерного развития инфраструктуры в ущерб эффективному производству экологичной энергии правила о предоставлении мощности задают наименьший обязательный уровень производства электроэнергии (коэффициент использования производственных мощностей) для гарантии инвестирования в источники возобновляемой энергии. Этот минимальный уровень пересчитывается каждый год, и таким образом генерирующие объекты, функционирующие на базе возобновляемых источников энергии, становятся способны придерживаться заданных требований.

Этот уникальный подход, который был избран Россией для продвижения возобновляемых источников энергии, связан с определенным риском для инвесторов в связи с отсутствием опыта практического применения. Тем не менее он соответствует особенностям институциональной структуры российского рынка и может способствовать успешному выполнению органами власти установленных требований.

Батарейные накопители могут стать конкурентами генераторам

Батарейные накопители могут стать конкурентами генераторам

Увеличение числа батарейных накопителей энергии, согласно последнему отчету HSBC, знаменует проблемы для стандартных генераторов электроэнергии. Наряду с энергией ветра и солнца они почти не оставляют старым генераторам шанса восстановить тот уровень прибыльности, что был у них десять лет назад.

Инвестиционные фирмы сообщают о том, что этот аспект носит глобальный характер, поскольку традиционные электростанции в Европе и Австралии, использующие ископаемое топливо, также скоро достигнут предела своих возможностей.

Как предполагают в глобальном банке инвестиций, этот заметный сдвиг в сторону применения батарейных накопителей энергии начнется в Германии, после чего продолжится в Калифорнии и Китае.

Традиционно главным препятствием для внедрения новых технологий была их цена, но HSBC говорит, что это можно преодолеть. В ряде областей в мотивацию потребителей входят не только счета за электроэнергию. Некоторым из них нужна чистота и экологичность их энергии.

“Мы уверены, что в таких странах, как Германия, жильцы домов идеологически готовы начать двигаться в сторону возобновляемых источников энергии, и хотят большего контроля над собственными источниками энергии и ее потреблением”, говорится в отчете.

Еще важнее тот факт, что фотогальванические системы солнечной энергии наряду с батарейными накопителями к 2020 году в Германии достигнут равенства по цене с современными затратами на бытовую электроэнергию. Согласно мнению HSBC, снижение этих цен является сигналом происходящего в Соединенных Штатах и по всему миру.

Отчет наглядно демонстрирует, что накопители энергии будут, помимо обеспечения нужд жилых домов, могут стать частью более крупных проектов использования возобновляемых источников энергии.

Выбор подходящих аппаратов защиты

Выбор подходящих аппаратов защиты

Замена кабельных линий — весьма дорогой процесс, который даст возможность снизить потери компании и сделать ее более энергоэффективной. Помимо замены кабельных линий нужна и их последующая защита. Такие процессы, как перегрузка и короткие замыкания, разрушительны для кабельных линий и вызывают преждевременный износ изоляции, лишние потери и выход из строя.

«В целях экономии бюджета иногда при замене кабелей оставляют старые коммутационные аппараты. Но подобный подход не совсем верен, поскольку оборудование со временем изнашивается и технически устаревает. Кроме того, зачастую новый кабель подразумевает другие токовые характеристики и требуется установка и настройка новых электрических аппаратов. Современные аппараты уже не просто выполняют защитные функции, но и благодаря своим характеристикам могут стать одним из звеньев в цепи по снижению энергоёмкости предприятия», — полагает Антон Малюк, аудитор в системе РИЭР, директор сервисного центра компании «НИИЭлектромаш». (РИЭР — это система добровольной сертификации организаций в области рационального использования и сбережения энергоресурсов).

Коммутационные аппараты, например, автоматические выключатели и выключатели нагрузки с предохранителями, имеют ключевое значение в предохранении не только кабельных линий, но и всего технологического оборудования в целом. Принцип действия этих устройств различен, а значит, отличаются и черты их работы, и вклад в энергоэффективность.

Сопоставление автоматических выключателей и устройств с предохранителями

а) Автоматический выключатель

б) Предохранитель

Критерий 1. Вероятность отказа

а) Из-за особенностей конструкции могут происходить сваривания контактов, заедание механизма срабатывания, что мешает нормальному срабатыванию защиты

б) Отказы сведены к минимуму благодаря простоте конструкции и принципу действия

Критерий 2. Влияние внешней среды

а) Уязвимы к воздействию вибрации и запыленности — возможны ложные срабатывания

б) Устойчивы к воздействию вибрации и пыли

Критерий 3. Простота эксплуатации

а) Необходима регулярная проверка автоматов на соответствие заявленным характеристикам

б) Не требует дополнительных тестов и настроек

Критерий 4. Влияние на энергоэффективность

а) Из-за горения дуги на поверхности контактов возникает нагар, повышающий переходное сопротивление контактного соединения, что вызывает дополнительные энергетические потери

б) Контактная группа коммутационного оборудования — самозачищающаяся. Свойства не меняются во время эксплуатации, следовательно, энергопотребление увеличиваться не будет

Из вышесказанного становится понятно, что в условиях промышленного предприятия для защиты кабельных линий лучше использовать аппараты с предохранителями, так как они надёжны и неприхотливы в обслуживании. Специалисты выделяют ещё одно серьезное преимущество предохранителей: качественно иная степень безопасности персонала. Даже при включении аппарата на короткое замыкание, находясь в непосредственной близости от распределительной панели, человек не получит ожог и другие часто случающиеся электротравмы.

Денис Гришкин, специалист компании Mars Inc, рассказывает про обустройство электросетей на заводе компании по производству шоколада: «Поначалу в проекте на электроснабжение нашей фирмы был заложен тип защиты, предполагающий использование предохранителей. Это было вызвано тем, что такая система проще в эксплуатации, чем автоматические выключатели, которые, например, необходимо каждый год прогружать с помощью специального испытательного комплекса. В качестве защитных устройств были выбраны выключатели нагрузки с предохранителями серии SlimLine SR от АББ, сейчас доступно новое поколение аппаратов — серия SlimLine XR. Могу утверждать, что профессионалы нашей службы эксплуатации полностью удовлетворены выбранными аппаратами. Они не требуют настройки и проверки уставок срабатывания перед вводом в эксплуатацию. Достаточно установить предохранители требуемого номинала и включить аппарат с помощью рукоятки, компактно складывающейся во включённом и выключенном состоянии. Удобно, что рукоятку можно заблокировать навесными замками. Благодаря двойному разрыву в каждом полюсе аппарата замена предохранителей не несет никакой угрозы для обслуживающего персонала».

Газообразные диэлектрики

Газообразные диэлектрики

Газообразные диэлектрики подразделяются на два вида: натуральные и синтетические.

Натуральные газообразные диэлектрики. Самым часто применяемым из них по понятным причинам, является воздух, даже тогда, когда его наличие в изоляции не приветствуется.

Воздух — смесь газов с электрической прочностью £ПР = 3,2 кВ/мм (при 0,1 МПа и 20°С), плотностью— 1,293 кг/м3. Епр воздуха по большей части определяется расстоянием между электродами, давлением, теплотой и влажностью. Данная величина соответствует +20°С, давлению 0,1 МПа и расстоянию между электродами 10 мм. Через воздух утекает очень малое количество тока, поэтому tgδ у него фактически не существует.

В воздушных линиях электропередачи, сухих трансформаторах, коммутационных аппаратах, распределительных устройствах и т.п. воздух выступает в роли главной изоляции. Во многих электрических объектах он, напротив, дополняет твердые и жидкие диэлектрики.

Азот по электрическим характеристикам похож на воздух, но не имеет в своем составе кислорода, окисляющего те материалы, которые с ним контактируют.

Водород — очень легкий газ, хорошо проводящий тепло и обладающий высокой удельной теплоемкостью. Благодаря этому он является отличной альтернативой воздуху в качестве охлаждающей среды. Использование его в электрических машинах позволяет минимизировать издержки электрической мощности на трение и вентиляцию. К тому же он не обладает окисляющим действием, из-за чего органическая изоляция стареет гораздо медленнее.

Гелий — инертный газ, применяется как низкотемпературный хладагент, в том числе для получения сверхпроводимости.

Синтетические газообразные диэлектрики. Это, например, элегаз, хладоген 12 и др. Наиболее интересен из них, пожалуй, элегаз. Он неядовит, химически устойчив, не распадается при температуре 800°С, широко распространен в конденсаторах, кабелях и пр.

В электровакуумных лампах и приборах часто применяются инертные газы и пары ртути, в качестве охлаждающей среды — водород, для получения сверхпроводимости — жидкий гелий.

Зеленая энергетика в России1

Зеленая энергетика в России1

«Лакировка» действительности, протекционизм или действительно эффективные меры по уменьшению числа выбросов СО2?

Начиная с 1990-х гг. ведущие политики обсуждают возможность продвижения возобновляемой энергетики на территории России. Несмотря на то, что в отечественном законодательстве по этому вопросу наблюдается явный прогресс, многое еще впереди. В 2014 году в России все еще не было эффективной системы, способной поддержать широкое применение энергии, безвредной для окружающей среды. Конечно, появились некоторые законы и нормативно-правовые акты, согласно которым Россия де-юре взяла курс на развитие экологичных источников энергии. Но на самом деле инвесторов, специализирующихся на «зеленой» энергетике, поджидает множество препонов — например, незакрытые дыры в законодательстве, высокие протекционистские барьеры и слишком малая денежная поддержка. Все это мешает созданию равенства возобновляемой и классической электро- и теплоэнергетики. Без эффективной системы поддержки экологичной энергетики может случиться так, что Россия выпадет из «зеленой революции» и сильно отстанет в данной сфере от других стран, например, развитых государств или динамично развивающегося блока БРИКС.Более того, игнорирование Россией мощного потенциала экологически чистой энергии означает угрозу подорожания традиционного топлива для клиентов, сильнее всего — в обособленных энергосистемах.

Снижение целевых показателей в области развития возобновляемых источников энергии: с 4,5% до 2,5% и далее до…?

Через 8 лет после провальных попыток принять в 1999 году федеральный закон «О государственной политике в сфере использования нетрадиционных возобновляемых источников энергии» была принята правовая база для развития «зеленой» энергии в рамках федерального закона «Об электроэнергетике». Власти пообещали утвердить государственные целевые показатели в сфере возобновляемой энергетики. Согласно принятым в 2009 году «Основными направлениями государственной политики в сфере повышения энергетической эффективности в электроэнергетике на основе использования возобновляемых источников энергии на период до 2020 года» правительство Российской Федерации утвердило целевой показатель, согласно которому возобновляемая энергия к 2020 году должна занять 4,5% от всей отечественной энергетики. Властями был разработан ряд программ с описанием мер, нужных для претворения этого показателя в жизнь. Темпы осуществления этого плана сильно отстают от заданных сроков, что порождает серьезные сомнения в том, что этот показатель может быть достигнут в запланированное время.

Нужно сказать, что в апреле 2013 года в рамках программы «Энергоэффективность и развитие энергетики» был объявлен другой целевой показатель — 2,5%. Это означает, что правительство значительно сократило свои планы в сфере возобновляемой энергетики. Поскольку в распоряжение от 2009 года «Основные направления государственной политики в сфере повышения энергетической эффективности в электроэнергетике на основе использования возобновляемых источников энергии на период до 2020 года» не было внесено никаких изменений, предусматривающих пересмотр показателя 4,5%, можно сделать вывод, что сокращение целевого показателя до 2,5% распространяется не на весь рынок, а только на его определенную долю, а говоря точнее — на оптовый рынок электроэнергии и мощности. Из-за отсутствия конкретной трактовки данного показателя потенциальным инвесторам в отечественную «зеленую» энергетику необходимо получить от российских властей надежное подтверждение официального показателя и обязательств по его реализации. Как говорится в директиве ЕС о возобновляемой энергетике, «концепция, которая включает в себя обязательные показатели, должна быть направлена на обеспечение долгосрочной стабильности, в которой нуждается деловое сообщество для осуществления рациональных и устойчивых инвестиций в сектор возобновляемых источников энергии». Закрепление целевого показателя РФ по возобновляемой энергии в федеральном законе «Об электроэнергетике» могло бы сильно поднять его рейтинг доверия.

Большие проблемы малых котельных

Большие проблемы малых котельных

Ценовая политика «Газпрома» выдвигает новые, повышенные требования к энергетической безопасности Республики Беларусь. К решению этой проблемы нужно подходить комплексно, вкладывая огромные временные и денежные затраты. Переход на местные виды топлива, а именно на дрова и торфобрикет вместо природного газа и мазута весьма затруднителен без решения множества технических, экономических и организационных вопросов.

Во-первых, в больших городах — с населением свыше 100 тыс. чел. — заменить природный газ углем, торфом или дровами не представляется возможным по экологическим причинам. Например, городу Барановичи при уличной температуре -20 градусов Цельсия за сутки понадобится 6 тыс. т угля или 14 тыс. т торфобрикета. Уголь и торф содержат серу, и, когда они сгорают, она выпадает в виде слабого раствора серной кислоты. К тому же, придется ежедневно каким-то образом утилизировать 600 т шлака или 1400 т торфяного пепла.

Другое дело — сельские населенные пункты. Как правило, там находятся достаточно маломощные котельные — от 0,5 до 3 МВт. Они обеспечивают теплом школы, детские сады, медицинские учреждения, предприятия социально-бытового сектора и определенный процент жилых домов. В Барановичском районе таких котельных 30, из них 8 используют местные виды топлива (МВТ).

Торфобрикет и дрова — основные виды МВТ, использующиеся в деревенских котельных. Сопоставительный анализ себестоимости 1 Гкал тепла, полученной от сжигания природного газа и МВТ, демонстрирует финансовую невыгодность применения местных видов топлива. Себестоимость 1 Гкал, вырабатываемой на блочной газовой котельной д. Севрюки Барановичского района, составляет 48,5 тыс. руб. = 22,7 долл. США (здесь и далее по статье суммы приведены в белорусских рублях и долларах США, 1 руб. РФ равен приблизительно 85 руб. РБ — прим. ред.). В то же время 1 Гкал на котельной местной деревни Молчадь, где используются дрова и торфобрикет, обходится в 139,7 тыс. руб. (65,3 долл. США).

Тепловая энергия в котельных, использующих МВТ, так дорога потому, что технология сжигания топлива фактически не изменилась за сто лет. Остались почти такими же и аппараты (котлы) для сжигания этих видов топлива. Старыми методами осуществляется и заготовка дров. Для них в основном используются малокалорийные ель и сосна. Сваленные длинномеры доставляются на базу районного ЖКХ или напрямую в котельные, где их распиливают и колют. Расколотые на большие куски дрова доставляются к котлам при помощи тачек. Золу удаляют также при помощи лопаты и тачки.

Недочеты в составлении технического задания и проектировании видны на примере реконструированной котельной, обеспечивающей теплом и горячей водой дом-интернат для детей-инвалидов в г. п. Городище Барановичского района. Перевод котельной с мазута на МВТ стоил около 300 млн руб. (140,3 тыс. долл. США). Но хуже всего то, что проект реконструкции не был подготовлен вовремя. Генеральный подрядчик (предприятие «Евростройсервис», г. Барановичи) проводил реконструкционные работы, не имея законченного проекта. Проектная организация (НП ООО «Пром ЭП», г. Минск) выдавала части рабочих схем, в соответствии с которыми и проводились строительно-монтажные работы.

К концу 2006 г., по завершении проекта и после прохождения им строительной экспертизы, заказчик, генеральный подрядчик и субподрядчики на техническом совете были в настоящем шоке. Во-первых, то, что получилось, было неким гибридом — из паровых котлов Е1/9Т, предназначенных для газового топлива, были сделаны водогрейные с применением твердого топлива. КПД таких котлов не мог превысить 60%. Это уровень XIX века. Но при этом регуляторы температуры и приборы учета тепла отвечали всем современным нормам.

Во-вторых, многие технические решения, которые были применены в реконструкции котельной, показали свою неэффективность. Проект, в осуществление которого были вложены такие большие деньги, оказался не чем иным, как странной смесью XIX и XXI вв. Системы очистки дымовых газов попросту не было, что увеличило уровень вредных выбросов в атмосферу. Ситуация абсурдна еще и тем, что в г. п. Городище подведен природный газ при отсутствии в окрестностях лесов, где бы можно было заготавливать дрова.

Кампанейщина в вопросах замены природного газа на местные виды топлива приводит только к отрицательным последствиям. Вот еще один яркий пример. За отопительный период 2006-2007 гг. в упомянутой выше котельной дома-интерната было сожжено 906 т торфобрикета и 357 м3 дров. Автомобили, доставлявшие их, проехали 4260 км. Соответственно, требуются средства на амортизацию автомашин и заработную плату водителям. Используя переводной коэффициент 0,208, из 357 м3 дров получаем 74,25 т у.т. При сжигании это дает 519 Гкал тепла. Учитывая КПД котлов 60%, получаем 311,4 Гкал полезной тепловой энергии.

Если же 357 м3 дров переработать на древесно-стружечную плиту (ДСП), то получим 204 м3 ДСП. Стоимость 1 м3 плиты составляет 296 тыс. руб. (136,2 долл. США). Следовательно, от реализации 204 м3 ДСП получаем 60,4 млн руб. (28,3 тыс. долл. США). За вырученные деньги можно купить 194,8 тыс. м3 газа. При его сжигании в котлах с КПД 90% получим 1402 Гкал полезной тепловой энергии. Соотношение 1:4,5 говорит о том, что за счет переработки эффективность древесины, предназначенной на топливо, можно поднять в несколько раз.

Изучая проблемы, касающиеся энергосбережения, автор статьи попросил генерального директора ОАО «Ивацевичидрев» Б. Михнюка озвучить свои мысли по вопросам перехода на МВТ.

«Несмотря на оргомные леса Евросоюза, вместо использования древесного топлива они дорого покупают в России газ. Стоимость древесины при рациональном хозяйственном подходе всегда будет превышать стоимость природного газа. Перерабатывать в топливо можно только те отходы, которые не годятся ни на что другое — такие, как сучья, ветки, кору, пни и корневища. Если же на предприятии гордятся тем, что отапливают его отходами производства — дубовыми опилками, значит, они по сути, топят его деньгами. Из этих опилок можно изготовить такую плиту, продажа которой была бы намного выгоднее.

В Европе 1 кубометр березы стоит 62 евро, или с НДС в переводе на белорусские рубли — 220 тыс. руб. На эти деньги можно купить 703 м3 природного газа. При его сжигании получим 56 Гкал тепла, при сжигании же 1 м3 березовых дров получим максимум 1,2 Гкал. Как говорится, без комментариев», — заключил Б. Михнюк.

Подводя итоги, можно сказать следующее. При отсутствуют газовых сетей, разумеется, использование местных видов топлива неизбежно. Но оно должно сжигаться в котлах с КПД не ниже 85-90%.

Сжигать же древесину, держа газ в качестве «запасного» топлива — совершенно невыгодно. Судя по опыту последних лет, нужно прекратить использование «чудовищных» газовых котельных с круглосуточным обслуживанием и большим количеством персонала. Необслуживаемые модульные блочные котельные позволяют уменьшить цену 1 Гкал на 30-40% из-за отсутствия административно-технических работников. Сейчас разработаны и твердотопливные котлы, загружающиеся топливом один — два раза в сутки, с автоматическим поддержанием температуры и удалением продуктов сгорания.

Выбор правильной конфигурации подстанции

Выбор правильной конфигурации подстанции

Нужная конфигурация подстанции — главное, что должны рассматривать фирмы, имеющие отношение к тяжелой промышленности, чтобы гарантировать, что подстанция буден способна справиться с их энергетическими потребностями. Для выполнения этого важного шага конструкторы обязаны понимать систему или процесс, который они собираются обеспечить электроэнергией. Они также должны представлять, какие нагрузки ожидаются в системе, и как будет осуществляться их обеспечение. Это означает знание того, нужны ли электрические двигатели, а также то, какие их типы доступны (синхронные или асинхронные).

Например, крупные электродвигатели способны вызвать проблемы с падением напряжения, если система не обладает достаточными возможностями, чтобы справляться с нагрузками включения двигателей. Это может вызвать проблемы с качеством электроэнергии, вопросам совместимости с требованиями подключения к сети снабжения электрической энергией, срабатыванию реле отключения. Поэтому проектирование подстанции должно включать защитные средства, позволяющие избежать этих проблем. К таким средствам относятся применение электрического оборудования соответствующей мощности, конденсаторных батарей, статических синхронных компенсаторов, и других средств, осуществляющих стабилизацию напряжения.

Помимо размеров электродвигателей, при разработке подстанции следует учитывать типы методов включения оборудования, используемых в данном случае. Это, например, прямые запуски при полном напряжении, частотно-регулируемые электроприводы, и плавные пуски. Выбор метода запуска оборудования важен потому, что он влияет на выбор мощности трансформаторов, и тех подходов, которые изготовители электрического оборудования используют для регулирования напряжения.

Помимо этого, нужно изучить и требования к надежности. В некоторых случаях даже очень небольшое прерывание подачи энергии может стоить компании миллионов рублей убытка, связанного с повреждением оборудования, или необходимостью отбраковки продукции. В таких случаях в системе должны иметься уровни избыточности.

Другим критичным соображением является тип энергии, доступный у поставщика электроэнергии. Промышленные пользователи должны задать себе следующие вопросы:

— Для поставки электроэнергии используется одинарный или двойной фидер?

— Двойной фидер относится к радиальному или кольцевому типу?

— Насколько надежной является система поставки электроэнергии (на какой уровень коротких замыканий она рассчитана)?

— Каковы условия соединения в случае падения напряжения или снижения качества электроэнергии?

Если этим требованиям не хватает гибкости, и система явно недостаточно сильна, то в качестве частичного решения может потребоваться дополнительная поддержка напряжения и использование фильтрующих устройств.

Есть большое количество конфигураций конструкций подстанций, которые должны обеспечить нужнуб мощность. Будь это двойная система шин с одинарным выключателем, полуторная схема, кольцевая система шин с четырьмя выключателями, или другая конфигурация, для принятия оптимального решения промышленные заказчики должны иметь представление об эксплуатации подстанций, а также четко осознавать собственные потребности. После выбора конфигурации подстанции ее производители могут переходить к анализу различных технологий применяемого оборудования и его воздействия на конструкцию подстанции.

Создание безопасной подстанции

Нефтехимическая промышленность, и в то числе нефегазодобывающая, отрасль не может позволить себе недооценить необходимость в повышенной безопасности, особенно после вызвавших общественный резонанс взрывов заводов, произошедших в недавнее время. Эти взрывы вызвали гибель и серьезные травмы персонала. Производственный риск после каждого такого события, увеличивает контроль, штрафы и стимулирует введение более строгих требований.

Сама по себе подстанция является источником множества угроз. Цель подстанции состоит в снижении высокого напряжения генерируемой электроэнергии до среднего уровня, применяемого на производстве. Работающий на коммутационном оборудовании персонал, находится вблизи возможных мест аварийного появления электрической дуги, взрыва трансформаторов и других источников опасности. Большая часть аварий и травм случается во время проведения работ по обслуживанию. При проектировании подстанции и применяемой техники изготовители подстанции могут несколько снизить количество времени, когда рабочие должны находиться в контакте с оборудованием — это значительное увеличение безопасности. Во многих случаях более безопасное оборудование может даже требовать меньшего уровня средств персональной защиты, что позволяет техническому персоналу работать эффективнее. Возможность предоставления более безопасных условий работы может также привлечь к обслуживанию высококвалифицированных инженеров и техников, которых, обычно, не хватает.

Изоляционные материалы

Изоляционные материалы

Изоляция электрических изделий может производиться из однородных диэлектриков, а также их сочетаний.

Важнейшие характеристики диэлектриков делятся на:

электрические — например, диэлектрическая проницаемость, удельные объемное и поверхностное сопротивление (R1 и Rs), тангенс угла диэлектрических потерь, электрическая прочность;

тепловые — устойчивость к нагреванию и охлаждению, способность проводить тепло;

механические — прочность на разрыв и сжатие, относительное удлинение;

остальные физико-химическим показатели — растворимость, устойчивость в химическом плане, гигроскопичность, влагопроницаемость, дуго- и короностойкость.

Для ремонта обычно главными из них являются электрическая прочность и нагревостойкость.

Электрическая прочность — отношение пробивного напряжения к толщине диэлектрика на участке его повреждения (МВ/м или кВ/мм): где Unр— критическое напряжение, при котором диэлектрики, пребывая в электрическом поле, лишаются изолирующих свойств (разрушаются), MB или кВ; Л — толщина диэлектрика (м или мм).

В электротехнике различают электрический и тепловой пробой диэлектрика. При электрическом причиной разрушения изоляции является только электрическое поле, при тепловом — и электрическое, и температурное. Электрическая прочность первого всегда выше, чем у второго. На механизмы пробоя диэлектриков влияют особенности их конструкции и агрегатного состояния.

При этом в обычных условиях жидкие диэлектрики электрически прочнее, чем говые. Если после пробоя отключить напряжение, то жидкие и газовые диэлектрики восстановять свои изоляционные свойства, а твердые — нет.

Отдельно стоит упомянуть такую разновидность пробоя, как перекрытие изоляции. Этот термин обозначает пробой диэлектрика с меньшей электрической прочностью по поверхности диэлектрика с большей электрической прочностью, если первый из них может возобновлять изолирующие свойства при отключении тока.

Стойкость к нагреванию — способность изоляционных материалов переносить в течение короткого или долгого промежутка времени повышенную температуру без снижения своего качества на протяжении всего срока функционирования. Согласно ГОСТу 8865-70 по максимально длительно допустимым рабочим температурам все диэлектрики, применяемые для изоляции электрических приборов и устройств, делятся на семь классов нагревостойкости, °С: У—90; А — 105; Е— 120; В — 130; F— 155; R — 180; С >180.

Это значит, что при данных температурах изоляция электрооборудования будет работать установленный целесообразный срок службы.

Срок службы изоляции — временной промежуток, за который ее прочность, постепенно снижаясь, достигает 15-20 % первичного значения (если на такую изоляцию нажать, то она осыпется) Зависимость между температурой и сроком службы изоляции т = Д/,°С) часто называют «кривой жизни изоляции».

Как показывают исследования, у органических диэлектриков наюлюдается следующее соответствие между тепловым старением и величиной температуры: снижение или повышение температуры на одинаковую величину соответственно уменьшает или увеличивает срок службы изоляции в два раза.