Cтратегии улучшения работы выключателей

Cтратегии улучшения работы выключателей

Оборудование высоковольтных выключателей — всегда большой объем инвестиций для компании. Когда нужно их обслуживать или заменять, необходимо рассматривать все возможные варианты. Зачастую самым выгодным из них является полное обслуживание оборудования специалистом со стороны поставщика. Обслуживая оборудование, он будет применять самые передовые технологии и всеми силами пытаться продлить срок эксплуатации, например, модифицируя или заменяя отдельные компоненты. Иногда наиболее оптимальным решением бывает радикальное обновление технологий и оборудования. Благодаря дистанционному мониторингу и передовым способам проверки вроде радиографии, часто отпадает потребность в инвазивных программах обслуживания или в проведении преждевременных замен оборудования. Компания ABB разработала стратегию обслуживания, обеспечивающую самые разные виды обслуживания и замены оборудования, характерные для высоковольтных выключателей.

Модификация оборудования — замена отработавших свое частей, не затрагивающая первоначальную конфигурацию предприятия и оборудования. Часто на подстанциях в замене нуждаются только подвижные части выключателей, а оборудование вроде корпусов и шин остается в рабочем состоянии долгое время. Механическое оборудование изнашивается намного быстрее, чем стационарные элементы. Модификация продлевает срок эксплуатации без больших затрат, основательного демонтажа и долговременных простоев, неизбежных при полной замене оборудования. Эту работа можно делать поэтапно, распределяя затраты по времени и уменьшая объем демонтажа.

Часто новый выключатель оказывается несовместимым со старым оборудованием. Для таких случаев комания ABB разработала особые переходники, помогающие быстро устанавливать выключатель, не прибегая к переделке изначальной конструкции.

Модификации выключателей и их приводов, выполняемые компанией ABB, обеспечивают потребителю долговременную надежность оборудования, передовые технологии и сведение к минимуму времени простоя по весьма невысокой цене.

Примеры модификаций

Не проводя детальной и затратной проверки существующего оборудования, фирма ABB предложила нескольким своим клиентам заменить свое оборудование КРУЭ. Предлагаемые выключатели всегда были более передовыми и оптимальными, а технические параметры вроде межфланцевого расстояния полностью соответствовали клиентским. Например, в Нидерландах (подстанция Rijswijk) т в Швейцарии (подстанция Katz) КРУЭ первого поколения ECKS были успешно заменены новыми выключателями ELK SP 2-1 с приводами AHMA. Причиной замены послужило ухудшение экспертной оценки уровня ремонтопригодности и проблемы с получением запасных частей. На подстанции La Foretaille в Швейцарии была сделана подобная замена (в данном случае выключатель типа ELK SN был заменен выключателем ELK SP 2-1), но здесь мотивом послужили предполагаемо высокие затраты на реконструкцию.

Однако не для всех старых выключателей существуют новые аналоги. Поэтому компания ABB специально создала серию модернизированных выключателей, подходящих для замены более старых — SL211, SL2-2, SN212, SL3-2 и SN312. Они успешно прошли проверку на соответствие современным европейским стандартам, и были сделаны на собственном заводе ABB.

Такой усовершенствованный выключатель был впервые установлен на подстанции 380 кВ Filisur в Швейцарии. Клиент вначале хотел заменить только привод HKA 8, но потом решил установить новый привод HMB 8. Компания ABB также предложила провести полную замену выключателя SL3-2 вместе с приводом на специально разработанный для модификации выключатель SP 3-1. Он имеет одну простую дугогасящую камеру — репрезентующую состояние технологии КРУЭ на данный момент — и поэтому требует наличие меньшего привода HMB 4. Клиент согласился на это, не раздумывая долго. Данное решение повысило срок действия оборудования, обеспечило доступность запасных элементов и делало эксплуатацию гоаздо выгоднее. На замену выключателя было затрачено всего два дня и, через которые работа оборудования продолжилась в полном объеме.

Другой способ — замена только одного привода, не затрагивающая весь выключатель. На испанской подстанции наливного водохранилища La Muela была проведена замена старого привода HKA 8 в выключателе SL 3-2. Привод HKA был демонтирован с полюса выключателя, и вместо него был установлен новый привод HMB 8 с демпфированием. После замены привод был протестирован на соответствие.

Удовлетворившись результатом, клиент (фирма Iberdrola) решил повторить успешное решение на других отсеках той же подстанции. На финских подстанциях Seinäjoki и Tammisto приводы были заменены аналогичным способом.

Замена

Оборудование может подлежать полной замене по окончанию его срока эксплуатации, или когда в широком доступе появляется новая, модернизированная технология. В случае выключателей для генераторов, обновление турбины и генераторов также требует и замены выключателя. Такие выключатели могут быть заменены, если при недоступности запасных частей или плохихинженерных решениях они морально устаревают.

В качестве примера можно привести гидравлические пружинные приводы выключателей на пяти трансформаторных подстанциях в городе Кувейте, принадлежавшие Министерству Электроэнергии и Воды Кувейта и использовавшиеся им же. Принимая во внимание растущую критичность ситуации с запасными частями для имеющихся приводов, возраст которых составлял примерно 30 лет, компания ABB предложила заменить существующие устройства на 40 приводов HMB-8. Это предложение было одобрено министерством. Ключевым аспектом данного решения была гарантия качества ABB, и гарантированная доступность соответствующих запчастей. В результате, министерство было обеспечено достаточным количеством запасных частей, большим уровнем надежности и готовности подстанций, безопасностью работы персонала, удобной адаптацией и заменой, и, конечно, упрощение работы.

Как защитить батареи конденсаторов

Как защитить батареи конденсаторов

Конденсаторные батареи предназначены для компенсации реактивной энергии, производимой нагрузкой электрической системы. Иногда на их основе создаются фильтры, уменьшающие гармоническое напряжение.

Они призваны повышать качество электрической системы. В зависимости от уровня напряжения и нагрузки системы, их соединения могут принимать форму звезды, треугольника или двойной звезды.

Конденсаторная батарея имеет вид корпуса, в верхней части которого находятся изолированные выводы. Она состоит из отдельных конденсаторов с лимитированным наибольшим значением напряжения (например, 2250 В), и объединенных в последовательные группы, чтобы выдержать нужное напряжение. Для получения необходимого значения мощности составляющие батареи соединяются параллельно друг другу.

Конденсаторы делятся на 2 типа:

1. С отсутствующей внутренней защитой

2. Оснащенные внутренней защитой: все конденсаторы в батарее оборудованы специальными предохранителями

Разновидности отказов

Наиболее частые виды отказов конденсаторных батарей бывают следующими:

1. Перегрузка

2. Короткое замыкание

3. Каркасный отказ

4. Короткое замыкание компонентов конденсатора

1. Перегрузка

Перегрузка случается в результате временного или постоянного переизбытка тока. Постоянный происходит из-за роста напряжения на источнике питания или потока гармонического тока, вызванного наличием нелинейной нагрузки (например, статические преобразователи — ректификаторы, двигатели с переменной скоростью, а также дуговые печи и т.д.)

Временный сверхток может появиться в момент подачи электричества на конденсаторную батарею.

Перегрузки вызывают чрезмерное нагревание, разрушающее сопротивление диэлектрика и ускоряющему износ конденсатора.

2. Короткое замыкание

Короткое замыкание — это внутреннее или внешнее замыкание между компонентами конденсатора, находящимися под током. Короткое замыкание случается как между фазами, так и между фазой и нейтралью. Это зависит от способа соединения емкости — в форме треугольника или звезды.

Появление газа в герметичном корпусе конденсатора приводит к чрезмерному давлению, которое может послужить причиной потери герметизации корпуса и утечки изолирующего материала.

3. Каркасный отказ

Каркасным отказом называют созданное металлическим корпусом внутреннее замыкание между компонентами конденсатора, находящими под током, и каркасом. Как и при внутреннем коротком замыкании, наличие газа в герметичном корпусе конденсатора вызывает повышенное давление, результатом которого станет разгерметизация корпуса и утечка диэлектрика.

4. Короткое замыкание компонентов конденсатора

Короткое замыкание компонентов конденсатора, как правило, вызывается пробоями отдельных емкостей.

Не имеющие внутренней защиты: соединенные параллельно отдельные конденсаторы шунтируются отказавшей единицей:

— изменяется импеданс конденсатора

— подаваемое напряжение распределяется на последовательность, в которой на одну группу меньше.

— на каждую группу приходится более серьезная нагрузка, что может отразиться на дальнейшей работе устройства, становясь

причиной каскадных отказов и даже полноценного короткого замыкания.

Оборудованные внутренней защитой: расплавление внутреннего предохранителя выводит из строя отказавший конденсатор. Сама батарея продолжает функционировать, но на ее импедансе это сказывается весьма негативно.

Устройства защиты

Не стоит подавать на конденсаторы ток, если перед этим они не были разряжены. Повторная подача энергии должна происходить через определенный временной промежуток, дабы предотвратить скоротечные перенапряжения. Естественная разрядка конденсаторной батареи обычно занимает всего 10 минут.

Для ускорения разрядки можно применять специальное устройство быстрой разрядки.

Перегрузки

Нельзя допускать наличие тока перегрузки, связанного с повышением напряжения источника питания, на протяжении долгого времени. Для этого применяется защита от перегрузки, контролирующая напряжение электросистемы. Этот тип защиты бывает напрямую связан с конденсатором, но, как правило, он является общей защитой электрической системы.

Принимая во внимание тот факт, что конденсатор чаще всего способен перенести напряжение в 110% от его номинального напряжения на протяжении 12 часов, необходимость в этом типе защиты возникает не всегда.

Ток перегрузки, вызванный потоком гармонического тока и сохраняющийся долгое время, выявляется защитой от перегрузки, которая разделяется на 2 типа:

— Тепловая перегрузка

— Перегрузка задержки времени

при условии, что система защиты учитывает гармонические частоты.

Величина тока перегрузки за небольшой временной промежуток из-за подачи энергии на конденсаторную батарею ограничивается последовательно установленными импульсными дросселями.

Короткие замыкания

Короткие замыкания вычисляются прибором защиты от тока перегрузки времени задержки. Параметры величины тока и длительности задержки позволяют иметь дело с максимальным разрешенным током нагрузки для закрытия шагового реле.

Каркасные отказы

Каркасные отказы зависят от системы заземления. При заземленной нейтрали, как правило, применяется устройство защиты от отказов заземления при временных задержках.

Короткие замыкания компонентов конденсатора: Выявление подобного замыкания базируется на изменении импеданса, созданного коротким замыканием компонентов конденсатора, не оснащенного внутренней защитой, или в результате отключения отдельных сбойных компонентов для конденсаторов с внутренними предохранителями.

Если конденсаторная батарея имеет соединение по типу двойной звезды, то дисбаланс, вызванный изменением импеданса в одной звезде, приведет к движению тока через соединение между нейтральными точками. Это выявляется защитным прибором, чувствительным к току перегрузки.

Вентильно-индукторный привод — опыт разработки и применения

Вентильно-индукторный привод - опыт разработки и применения

В настоящее время партнерские отношения ряда российских компаний обеспечили возможность выпуска в широкое производство комплектных многосекционных вентильно-индукторных электроприводов с независимым возбуждением на мощности 315, 400, 630 и 1250 кВт, спроектированных для бесперебойной работы механизмов районных тепловых станций г. Москвы: сетевых насосов, вентиляторов и дымососов. Эти приборы несут особую ответственность, ведь выход из строя даже некоторых из них на несколько секунд приведет к отключению котла тепловой станции и нарушит теплоснабжение.

Приводы очень надежны и обладают непревзойденной отказоустойчивостью в результате секционирования двигателя и его работы сразу от двух отдельных вводов питающего напряжения, а также благодаря модульному построению управляющей части и силовых преобразователей и реализации уникальной системы бездатчикового векторного управления (диапазон регулирования скорости до 75:1). Данный электропривод гарантирует бесперебойную работу ответственных механизмов РТС при отключениях электропитания по одному из двух вводов сети и отказах в любой части электронного преобразователя.

Первый опытный образец электропривода ВИП-630 был испытан на РТС «Коломенская», где он действует и поныне. На базе данной разработки впоследствии был выпущен ряд приводов различной мощности для РТС «Пенягино», РТС «Отрадное» и РТС «Жулебино», все из которых принадлежат ОАО «МОЭК» (г. Москва). Ведутся проектные работы по оснащению такими же электроприводами других теплостанций ОАО «МОЭК». Кроме этого, продолжается разработка и проектирование новых и модернизированных ВИП-315, 400, 630, 800, 1250 кВт на меньшие скорости.

Задача стимулирования производства и применения энергоэффективных светотехнических изделий

Задача стимулирования производства и применения энергоэффективных светотехнических изделий

Светотехнический рынок следовало бы преобразовать так, чтобы повысить рост производства потребления наиболее энергоэффективных изделий. Сделано это должно быть рыночными, а не силовыми методами. Оптимальное решение — проведение системы организованных мер, поддерживаемых правительством. Вот некоторые из них:

1. Стандарты энергоэффективного освещения, нормативно-правовая и институциональная основа

1.1. Нужно пересмотреть СНиП, МГСН, СанПиН и др. нормативные документы, вписав в них следующие пункты:

а. Введение наибольших разрешенных удельных мощностей освещения как для зданий, так и для помещений в них, варьирующихся в зависимости от их вида и функций, а также для осветительных приборов, расположенных на открытом воздухе.

б. Введение лимита на применение осветительных приборов с малой световой отдачей в зависимости от положенных по стандартам уровней освещения, наработки прибора за год и стандартов качества освещения. Обычно не стоит использовать лампы, имеющие световую отдачу ниже 50 лм/Вт, индекс цветопередачи менее 80, соs j > 0,9 и срок окупаемости < 2,5 лет, которые способные функционировать не более 4 тыс. часов.

в. Ограничения применения светильников, обладающих большим спадом светового потока, предназначенное обеспечить возможности быстрого понижения нормируемого коэффициента запаса в целях снижения заданной мощности осветительных установок.

г. Запрет на использование светильников с разрядными лампами и электромагнитными ПРА с высоким уровнем потерь мощности, перевод производства светильников на электронные ПРА с потерями менее 10%.

д. Внедрение строгих требований к режимам эксплуатации светильников (их очищения и замены ламп), чтобы сделать возможным снижение коэффициента запаса и рост качества освещения.

е. Введение строгих правил касательно качества светотехнических изделий, не ограничивающихся безопасностью их применения (в отличие от документации МЭК), но и по таким параметрам, как КПД, световая отдача, соs j, потребление мощности и изменение характеристик во время использования.

ж. Обязательное использование в больших световых установках функции автоматического отключения и включения освещения при нормальном природном освещении или в зависимости от наличия людей.

1.2. Систематическое отслеживание развития рынка, в том числе анализ соблюдения новых правил и норм, оценка степени контроля качества светотехнических изделий в немногочисленных высококлассных сертификационных центрах. Строгий контроль качества КЛЛ у изготовителей. Внедрение комплекса штрафных мер за продукцию, не отвечающую требованиям.

1.3. Строгий таможенный контроль присутствия сертификатов у продукции, ввозимой из-за рубежа. Они должны быть получены исключительно в специальных сертификационных организациях. В светильниках, обладающих такими сертификатами, нужно использовать только те детали (патроны, клеммные колодки и др.), которые прошли сертификацию в тех же центрах.

1.4. Создание отдельных высокопрофессиональных советов из крупнейших специалистов для отслеживания энергоэффективности и экологической безопасности проектов осветительных приборов для различных зданий и строений.

1.5. Введение символа «энергоэффективное изделие» для маркировки товаров, отвечающих новым требованиям.

2. Поддержка цепи поставок элементов энергоэффективных осветительных установок

2.1. Налаживание прочных международных связей контактов с организациями по энергосбережению ряда ведущих (в данном плане) государств (таких, как ФРГ, Великобритания или Китай) для идентификации нормативов в области энергосбережения и рычагов влияния на предприятия, производящие продукцию ненадлежащего качества.

2.2. Оказание научно-технической поддержки иностранным поставщикам ввозимой продукции, деталей и узлов ради повышения ее качества.

2.3. Превращение Московского Дома Света в центр информации по энергосбережению в световых приборах и пропаганды энергоэффективного освещения.

3. Эффективное освещение в жилых и общественных зданиях Москвы

3.1. Периодическая плановая проверка муниципальных зданий, школ, вузов, больниц, поиск некачественных световых установок и планирование их реконструкции (в соответствии с утверждёнными способами энергоаудита).

3.2. Внедрение системы банковского кредитования реконструкции световых установок с кредитами, выплачиваемыми за счёт денег, полученных при экономии электроэнергии.

3.3. Частичная выдача сэкономленных денег (не менее 50%) в течение 3-х лет после выплаты кредита банка людям, работающим в зданиях и сооружениях, поддержавших модернизацию освещения и экономию электроэнергии.

3.4. Создание демонстрационных (пилотных) световых установок в 2-3-х московских школах, 2-х больницах, 3-х детских садах и 2-х университетах (включая их территории).

Организация на основе данных объектов (зон их демонстрации) собраний работников школ, больниц, университетов, а также разработчиков и инженеров этих конструкций.

3.5. Написание и выпуск большим тиражом доступного печатного издания, посвященного пилотным проектам энергоэффективного освещения и достигнутым результатам.

3.6. Прогнозирование развития до 2020 г. освещения публичных и жилых зданий в нашей стране с опорой на систему новейших научно-технических достижений.

4. Общие меры по развитию экономии энергии в световых установках

4.1. Государство издает закон, обязывающий:

— все госучреждения в течение 3 лет за счёт бюджета перейти на КЛЛ и ЛЛ Т5 с ЭПРА;

— разрешить изготовителям КЛЛ и ПРА не выплачивать НДС;

— внедрить требование, чтобы тендер на снабжение бюджетных организаций осветительными приборами выигрывали только предприятия, соблюдающие п. 1.1, а также по цене не более 75 рублей за КЛЛ со световой отдачей 50 лм/Вт, 100 руб. — при 60 лм/Вт, 125 руб. — при 70 лм/Вт, обеспечивающих окупаемость затрат за срок < 3-х лет.

4.1.2. Электросетевые фирмы понижают счет за электричество потребителям, экономящим не менее 30% энергии в результате использования КЛЛ, ЛЛ Т5, ЭПРА.

4.1.3. Из средств фонда поддержки бедных граждан и пенсионеров возрастом свыше 65 лет каждый год субсидиантам бесплатно раздаётся по 3 КЛЛ.

4.1.4. Предоставляются под гарантии государства банковские кредиты со сниженной процентной ставкой и увеличенным сроком выплаты.

4.1.5. Переводится часть средств, выделенных бюджетом на введение новых генерирующих мощностей на стимулирование производителей КЛЛ с целью снижения их цены и усовершенствования технологии производства.

4.2. Поощряется создание «некоммерческих партнёров» специальных проектных, торговых, монтажных, энергосервисных предприятий и соответствующих банковских структур с целью многостороннего и профессионального выпуска «экономных» световых приборов, в которых нуждаются потребители. Данная идея принадлежит А.В. Савельеву (компания «Космос-Энергосервис»).

4.3. Поощряется создание предприятий малого бизнеса, ставящих своей целью увеличение энергоэффективности световых приборов для государственных и жилых зданий.

4.4. Развиваются схемы финансового стимулирования госорганизаций к увеличению экономии энергии.

4.5. Налаживается лизинговая торговля КЛЛ.

4.6. В крупных торговых центрах проводится акция (как посредством СМИ, так и прямо «на месте»), заключающаяся в продаже КЛЛ за полцены там, кто за один раз купит 5 КЛЛ или более.

4.7. Широко и открыто обсуждается комплекс мероприятий по стимулированию экономичности световых приборов в периодическом издании «Светотехника».

Обнародованием данных идей мы хотели бы начать обсуждение этого вопроса, т.к. не считаем некоторые из них единственно верными и универсальными для каждого аспекта проблемы.

Аморфные сплавы и экономия

Аморфные сплавы и экономия

В современной электроэнергетике стало модным минимизировать затраты и заботиться об экологии. Аморфные сплавы в магнитопроводах силовых трансформаторов начали использовать не так давно. Что же это за сплавы и помогают ли они энергетикам оставаться «в тренде»?

Аморфный сплав — разновидность прецизионного сплава. От сплавов кристаллической структуры, таких, как электротехническая сталь, он отличается целым комплексом физических и химических свойств. Одна из его основных характеристик — отсутствие периодичности в расположении атомов. Помимо этого, такие сплавы более устойчивы к коррозии, прочнее в несколько раз и обладают лучшими электромагнитными параметрами.

С помощью химического подбора и метода охлаждения, проводящегося со скоростью выше скорости кристаллизации (на быстро вращающийся диск выливается готовый расплав), достигается аморфное состояние металла. Попадая на крутящийся диск, расплав моментально охлаждается со скоростью около 106К/ с. Структура таких сплавов напоминает структуру стекла и имеет форму ленты толщиной 15÷60 мкм. Из нее делают магнитопроводы, набирая их в стержни, навивая в кольцевые сердечники или изготовляя сердечники U образной формы. Современные технологии сделали возможным получение сердечников различных диаметров — от нескольких миллиметров до полуметра. Путем термомагнитной обработки сплавам придают различные свойства (можно получить петлю гистерезиса определенной формы). Структуру можно сделать частично кристаллизованной, полностью аморфной или даже нанокристаллической.

В 1988 году инженеры фирмы Hitachi Metals разработали специальный нанокристаллический сплав. По всей магнитопроводной ленте сердечника в нем расположены кристаллиты диаметром от 10 до 20 нм, что дает ему наибольшую магнитную проницаемость и наименьшую коэрцитивную силу. Из-за значительного удельного сопротивления (от 110 мкОм/см. до 120 мкОм/см.) и тонкости ленты можно добиться наименьшей коэрцитивной силы и наибольшей магнитной проницаемости.

В магнитопроводах из феррита, пермаллоя и электротехнической стали удельные магнитные потери намного выше, чем у магнитопроводов, сделанных из нанокристаллических и аморфных сплавов. У этих сердечников относительно высокая начальная и максимальная проницаемость и такая же высокая индукция насыщения при работе на высоких частотах. Благодаря своим уникальным характеристикам магнитопроводы из аморфных сплавов нашли широкое применение в метрологии при изготовлении измерительных трансформаторов напряжения и тока и силовых трансформаторов. В них обычно используется сложенная впятеро лента из аморфного сплава (железо — 78%, бор 13% и кремний 9%).

Снижение потерь

По данным Metglas, потери за год в силовых трансформаторах распределительных сетей с магнитопроводами из электротехнической стали, составляют около 8% их изначальной цены. Применение в магнитопроводах аморфных материалов, вместо стандартной трансформаторной стали позволяет снизить потери холостого хода в 4-5 раз. И, хотя, такие трансформаторы стоят дороже, в конечном счете они оказываются гораздо более выгодными.

Ключ к умным городам

Ключ к умным городам

Ключ к «умным» городам: начать с конца

Как прогнозирует аналитическая фирма Frost & Sullivan, к 2025 году на Земле будет насчитываться свыше 26 «умных» городов. При этом более половины из них будет находиться в Европе и Северной Америке. По сути, согласно прогнозам Frost & Sullivan, к 2020 году объем рынка «умных» городов достигнет 1.565 триллиона долларов.

По заверениям аналитиков, к 2025 году население городов вырастет до 4.6 миллиарда человек, что составит 58 процентов всего человечества. В развивающихся регионах и странах количество городских жителей может дойти до 81 процента всего населения. Это ставит серьезные задачи перед планировщиками городов, которые будут вынуждены радикальным образом менять организацию ключевых услуг, которыми город обеспечивает свое население.

Правительства умных городов отказываются от классической схемы организации башенного типа, в пользу более общей, интегрированной модели предоставления услуг. Города будут взаимодействовать между собой, укрепляя связи для развития новых технологий.

«Способствовать предоставлению интегрированных услуг также будет объединение технологии и экосистемы, совместной работы и партнерства между акционерами таких непохожих друг на друга областей, как энергетика и инфраструктура, информационные технологии, телекоммуникации и менеджмент», — отметил Айвен Фернандес, директор Frost & Sullivan по анализу промышленности в Австралии и Новой Зеландии.

Умные города, базирующиеся на «интеллектуальных» и «инновационных» решениях и технологиях, поспособоствуют принятию, как минимум, пяти из этих восьми параметров:

— умная энергетика,

— умные здания,

— умная мобильность,

— умное здравоохранение,

— умная инфраструктура,

— умная технология,

— умное управление,

— умное образование и умные граждане.

Самая бурно развивающаяся часть рынка умных городов — интеллектуальная энергетика. Ее развитие буде усиливаться в результате широкомасштабного принятия умных сетей и интеллектуальных энергетических технологий. К 2025 году она займет 25 процентов общемирового рынка умных городов. А среднегодовой темп ее роста в период с 2012 по 2025 годы, как предсказывает Frost & Sullivan, составит 28.7 процента.

К началу 2014 года количество умных счетчиков использования электричества, установленных в рамках проекта Викторианской умной сети, достигло свыше 90%. На сегодняшний день в жилых и офисных зданиях на территории всей страны запущено в эксплуатацию более 2.5 миллионов подобных приборов. За последние 10 лет распределенный выпуск электроэнергии вырос больше чем в 2 раза. Значительное увеличение темпов роста прогнозируется в 2020 году, когда свыше половины всей энергетики станет интеллектуальной.

«Огромное значение будет иметь накопление и хранение электроэнергии. Оно будет подспорьем в ситуациях пиковых нагрузок, увеличит долю экологичных источников энергии и поспособствует развитию инфраструктуры электромобилей», — утверждает Фернандес.

Но для должного функционирования умных городов нужно провести большой объем работ.

«Правительствам стоит основать Группу акционеров умных городов, поддерживая открытое сотрудничество и развивая цифровую инфраструктуру, такую как eServices и mHealth. Частный сектор, с другой стороны, должен оценить свое собственное место в сфере рынка интеллектуальных городов. Для этого необходима стратегия «город, как потребитель», поиск возможных партнеров, разработка планов бизнеса и консорциумов. Нужно развивать возможности изучения информации, услуги облачного типа, и развивать услуги в качестве модели бизнеса, — заявил Фернандес. — Чтобы умные города функционировали, необходимо начинать с конца. Надо приспособить технологию к городской ДНК. Это единственный путь, альтернативы которому не существует».

Вентильно-индукторный привод — основные достоинства

Вентильно-индукторный привод - основные достоинства

Основные достоинства вентильно-индукторного электропривода заключаются в следующем:

1. Стабильность работы, надежность, возникающая за счет одновременной работы секций машины от разных электрических вводов.

2. Большая надежность в связи с отсутствием коллектора (бесконтактность).

3. Простота и технологичность модели.

4. Возможность приспособления к наиболее передовым компьютерным способам управления и проектировки векторной системы управления с надлежащим уровнем контроля электромагнитного момента и скорости.

5. Возможность осуществления перспективных методов бездатчикового векторного управления с наблюдателями состояния и отказа от самого «слабого звена» в данной электромеханической системе — датчика положения ротора.

6. Хорошие энергетические показатели двигателя — например, КПД свыше 98% или коэффициент мощности 1, достигаемые благодаря полноценному векторному управлению прибором с автоматической минимизацией тока статора независимо от нагрузки и скорости вращения.

7. Увеличение зоны регулирования скорости двигателя вверх в 3-5 раз за счет еще одного контура управления возбуждением.

8. Универсальность и разносторонность в создании любых нужных механических характеристик привода.

9. Совместимость с традиционными, спроектированными для асинхронного электропривода, преобразователями частоты. Для этого нужна лишь прошивка в них специализированного программного обеспечения.

10. Функция гибкого наращивания мощности при помощи увеличения числа секций двигателя и использования стандартных модулей системы управления и силовых преобразователей.

11. Переход с уровня питания 6, 10 кВ на питание 0,4 кВ, что позволяет размещать силовые шкафы на минимальном удалении от исполнительных механизмов, непосредственно в машинном зале без необходимости выделения или строительства специального помещения для них.

Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что вентильно-индукторный электропривод по многим характеристикам оптимальнее остальных разновидностей электропривода и из-за этого имеет перед собой отличные перспективы массового применения. Вместе с тем его фактическое применение далеко не соответствует возможностям. Однако пройдена основная и, может быть, самая трудная часть пути: найдены, обоснованы и проверены основные технические решения, устраняющие главные препятствия в развитии ВИП; создана и проверена экспериментально методика проектирования ВИП; наработан и испытан программный продукт, оптимизирующий алгоритмы работы системы управления ВИП. Все это позволяет уверенно перейти к стадии инновационных проектов с применением ВИП в различных областях.

Из-за высококлассных функциональных характеристик и регулировочных свойств ВИП — таких, как большие моменты при низких скоростях, гибкое управление скоростью, простая реализация тормозных режимов вплоть до нулевой скорости, этот привод является достаточно привлекательным для массового использования.

Защита подстанций от пожара

Защита подстанций от пожара

Возможность возникновения пожара на подстанциях не очень высока, но он может привести к разрушительным последствиям. Возгорания на подстанциях означают крупный риск для энергоснабжения потребителей, прибыли и активов сетевой компании. К тому же пожары могут представлять опасность для работников, аварийных бригад и просто случайных прохожих. Осознание возможности возгорания и соблюдение надлежащей техники безопасности уменьшат вероятность их возникновения и минимизируют негативные последствия пожара и играют одну из важнейших ролей в разработке и использовании подстанций.

Обзор, приведенный ниже, поможет проектировщикам подстанций выявить необходимые меры противопожарной защиты и рассчитать выгоду от их применения на практике. Этот обзор весьма краток, он не претендует на полноту и охват каждого нюанса. Более детальную информацию, касающуюся данного вопроса, можно найти в нормативной документации.

Источники пожарной опасности

Физические объекты или условия, способные вызвать воспламенение, называются пожароопасными. Ниже приведен список возможных пожарообразующих факторов и степени их частотности в процентах.

Масляные высоковольтные выключатели — 14.0

Трансформаторы тока — 14.0

Силовые трансформаторы — 9.3

Работы, при которых могут возникнуть искры и нагрев (сварка, резка и шлифовка) — 9.3

Трансформаторы напряжения — 7.8

Машинно-управляемые генераторы — 7.0

Поджог — 6.3

Курение — 6.0

Молния — 4.7

Хранение или работа с легковоспламеняющимися жидкостями — 3.1

Терроризм — 1.6

Другое — 15.8

Важнейший шаг в проектировании новых и анализе уже имеющихся подстанций — выявление основных причин возгораний. Как только пожароопасные факторы разрабатываемой или действующей подстанции обнаружены, можно внедрять меры противопожарной защиты, минимизируя риск возникновения пожара или и вовсе избавляясь от него.

Существует множество разновидностей и причин пожаров на подстанциях. Типы пожаров варьируются в зависимости от приборов и установок, стоящих на подстанциях. Пожары, возникшие из-за применения трансформаторного масла как изоляционного или дугогасящего материала, снижение температуры синхронных компенсаторов при помощи водорода или кабели, заполненные маслом, обычно хорошо документированы и официально считаются пожароопасными. Многие другие факторы, способствующие возникновению пожара на подстанциях, задокументированы гораздо хуже.

В таких источниках, как правила пожарной безопасности, «Руководство по защите подстанций от пожаров», IEEE 979, «Рекомендуемая практика по противопожарной защите электрических генерирующих и конверторных станций»; и СИГРЭ TF 14.01.04, — можно почерпнуть данные о других причинах пожаров и способах их предотвращения. Помимо этого, «Руководящие принципы для анализа пожарной опасности электроэнергетического оборудования (действующего или разрабатываемого)», электротехнический институт им. Эдисона, 1981 г., излагают основные принципы для процесса изучения пожарной опасности.

Электрические кабели, находящиеся под током, обадающие легковоспламенияющейся изоляцией и оболочкой могут представлять наибольшую опасность, ведь они соединяют в себе причины появления искры и источника возгорания. Если кабель поврежден, может выделиться большое количество тепла, достаточное для воспламенения изоляции кабеля, способной продолжать гореть и, помиом тепла, испускать большое количество токсичных газов. Использовать маслонаполенные кабели еще более рискованно. Очевидно, что оборудование с изоляцией трансформаторным маслом, например, трансформаторы, реакторы, выключатели в больших объемах горючей жидкости, весьма пожароопасно и может загораться при повреждении. Основными причинами возникновения искр в минеральном изоляционном масле являются попадание влаги, авария главной изоляции, внешних токов короткого замыкания, а также повреждение РПН. Это искрение может произвести выделение газов пробоя, например, водорода или ацетилена.

В зависимости от разновидности аварии и ее серьезности газы могут создать сильное давление, способное разрушить бак или высоковольтные вводы трансформатора. Как только начинается их повреждение, возникает немалый риск возгорания или даже взрыва. Последний может нанести непоправимый ущерб. Из-за протечек трансформаторного масла пламя может занять большое пространство. Конечно, это зависит от таких вещей, как объем масла, наклон площади подстанции и разновидность ее поверхности (гравий или почва). Высокотемпературное излучение и конвекция от горящего трансформаторного масла способны серьезно повредить объекты, находящиеся рядом с очагом возгорания или выше него.

Пожароопасные факторы на подстанциях бывают и общепромышленными, например, применение и хранение горючих газов в сжатом состоянии или горючих жидкостей, огневые работы, нахождение вблизи нагревательных приборов, а также складирование опасных грузов. Локальные правила пожарной безопасности могут быть полезны при поиске возможных источников возгорания.

Источники пожароопасности на ОРУ

На ОРУ подстанций наиболее частыми являются следующие причины пожаров:

Масляные трансформаторы и выключатели

Наполненные маслом концевые кабельные муфты

Охлаждаемые водородом синхронные компенсаторы

Хранение бензина или других жидких горючих веществ

Растения

Легковоспламеняющиеся части зданий и строений

Хранение пестицидов и опасных грузов

Склады

Запасной дизель-генератор

Авария некоторых важнейших компонентов, например, трансформаторов или выключателей, может непосредственно вызвать потерю прибыли или активов. Другие компоненты ОРУ могут просто представлять повышенную угрозу (например, горючие элементы зданий и конструкций, находящиеся вблизи от подстанции или ЛЭПа).

Пожароопасные факторы в закрытых помещениях подстанций

Пожары в закрытых помещениях подстанций, распределительных устройствах и помещениях щитов управления могут возникать по некоторым из причин, рассмотренных выше.

Воспламенение приборов с изоляцией трансформаторным маслом, маслонаполненные кабели, и HVDC (линии электропередачи высокого напряжения на постоянном токе) способны вызвать серьезные пожары, приводящие к крупным материальным убыткам и отключениям электроснабжения.

Главные риски крупных пожаров в помещениях подстанций — опасность взрыва, сильное повышение температуры и возникновение дыма, могут иметь следующие последствия:

Повреждение взрывом конструкции здания;

Тепловое повреждение конструкции здания;

Повреждение дымом других приборов.

Аэровысотная ветроэнергетика — всегда ли нужны большие мощности

Аэровысотная  ветроэнергетика - всегда ли нужны большие мощности

Жилищно-коммунальные потребности небольших городков и деревень России в мощностях представляют собой следующую картину: 47209 населенных пунктов нуждаются в мощностях 200 и менее кВт.

Таким образом не всегда нужно слепо гнаться за высокими мощностями, производимыми ВИЭ. Тем более, что в мировой практике ВЭУ мощностью менее 150 кВт занимают больше половины (64%) всех функционирующих ветряных установок.

Этот факт заставляет нас отступить назад и рассмотреть аэровысотную ветроэнергетику с точки зрения наиболее востребованных средних мощностей. Для подъема такого генератора по рассмотренной выше схеме АсВГ на высоту быстрых ветров над материковыми территориями нужна только одна плоско-выпуклая оболочка.

Также обсудим требуемые объемы гелия, имеющего особую важность в вопросе о стоимости постройки и обслуживания аэростатического ветрогенератора.

Доставка силового блока на заданную высоту 300 м и выше требует определенной плавучести аэростатной оболочки, для чего хватает небольшого превышения объема легкого газа над массой поднимаемого объекта, включая вес турбинно-генераторного узла, всех его гибких связей с землей и электрокабеля. Условие геостационарности АсВГ требует обеспечить значительное натяжение тросов, что повышает расход гелия как минимум на 20-30 процентов. Избавить конструкцию от этого перерасхода должен аэроплавательный виндротор (АПВ). Он же уменьшает прогиб и неравномерную растяжку причальных тросов, ликвидируя необходимость компьютерного управления наземными лебедками.

Характерной чертой устройства, отличающей его от предшественника (патент RU 2 535 427) является привязка АПВ к причальной тумбе особой конструкции с поворотным узлом, благодаря чему силовой блок, поднятый на заданную высоту, может объединять в себе качества аэростата и планера, свободно двигаясь под воздействием меняющего направление ветра по круговой траектории относительно закрепленной на земле центральной оси вращательного движения. Причальная тумба и силовой блок связаны как минимум тремя тросами, один из которых является трос-кабелем (стандартным тросом с подвешенным электрическим кабелем).Если нужно спустить силовой блок к земле, свободные троса отсоединяется от причальной тумбы и подключаются к барабану наземной лебедки, заранее помещенному под линию гибких связей.

Любая из рассмотренных систем аэровысотной ветроэнергетики значительно облегчает обслуживание и починку силовых и подъемных элементов, легко опускающихся к земле, полностью исключая зависимость ВЭУ от грузоподъемного оборудования и вертолетов. Их уникальной особенностью является мобильность — свободное перемещение на любые расстояния из одной точки привязки в другую.

Если вернуться назад к части I, то данный приведенный к 1 кВт показатель для поливиндроторов наземного базирования средней мощности 40 и 80 кВт оставит соответственно 25 и 12,5 тыс.рублей без учета стоимости фундаментов под 100-метровые мачты ВЭУ.

Вентильно-индукторный привод — перспективное направление развития современного регулируемого электропривода

Вентильно-индукторный привод - перспективное направление развития современного регулируемого электропривода

В начале 80-х гг. прошлого века в зарубежной научно-технической литературе начали печататься материалы об инновационном типе электрической машины с переменным магнитным сопротивлением (по западной классификации — SRM, «Switched Reluctance Motor») и основанного на ней электропривода — SRD (SR Drive), метящего на звание соперника традиционных регулируемых электроприводов.

В российской литературе он получил сокращенное наименование ВИП — вентильно-индукторный привод. С тех пор до начала 2000-х годов стало резко возрастать число докладов по этой теме на различных конференциях, публикаций в журналах, увеличивалось количество институтов и предприятий, занимавшихся разработкой различных проектов в области SRD-технологии. В 1998 г. начал свою работу веб-ресурс www.brivit.com, предлагающий доступ к специализированной базе данных, включающей в себя подавляющее большинство издаваемых за границей работ по SRD, таких, как труды конференций, статьи, диссертации, патенты и т.д.

Если быть точными, «новым» вентильноиндукторный электропривод можно назвать очень приблизительно: на самом деле подобная технология существует очень давно. Возможно, это даже самая старая разновидность электропривода. Конструкция двигателя имеет магнитную систему с явно выраженной двойной зубчатостью и разным числом зубцов на статоре и роторе. Из-за этого при прохождении тока по катушкам одной фазы на диаметрально расположенных зубцах статора, близлежащие зубцы ротора примагничиваются к зубцам возбужденной фазы, вследствие чего происходит поворот ротора в так называемое согласованное положение. Последовательное переключение фаз дает возможность повернуть ротор на определенное число шагов. Двигатели являютсяиндукторными машинами с самовозбуждением (за счет постоянной составляющей тока статора). Соответственно, магнитное поле образуется при помощи рабочих катушек полюсов статора, получающего питание от нереверсивного инвертора.

Какие же достоинства ВИП привлекли внимание ученых и инженеров? Прежде всего, это элементарная, технологичная, доступная и в то же время надежная схема двигателя. Он не содержит постоянных магнитов, значительно усложняющих технологию изготовления, которые по стоимости иногда занимают половину всего электропривода. Не нужно осуществлять заливку ротора, которая обязательна в изготовлении асинхронных двигателей. Обмотки (катушки) статора отлично приспособлены к промышленному производству, сборка является несложной и, что важнее всего для массового использования, также проста разборка для ремонта или утилизации. Пропитываются только сами катушки, а не статор в целом, в отличие от других типов машин, благодаря чему также уменьшаются технологические затраты. Во-вторых, как утверждают многие авторовы, основываясь как на теоретических расчетах, так и на сравнительном практическом анализе двигателей, ВИП по массогабаритным и энергетическим показателям оптимальнее, чем частотно-регулируемый асинхронный привод.

В нашей стране развитие вентильно-индукторного электропривода связано с именем профессора Н.Ф. Ильинского в 1995 г., руководившего в МЭИ систематическими исследованиями и проектированием классических моделей ВИП, соответствующих мировому уровню (SRD).

Помимо SRD в России более 10 лет идет развитие технологии электропривода на основе вентильно-индукторных машин с самостоятельным электромагнитным возбуждением и дополнительной обмоткой возбуждения на статоре, являющейся источником магнитного поля. Данный подвид вентильно-индукторного электропривода (ВИП) или просто не затронут иностранными разработчиками, или надежно засекречен. За границей не существует публикаций о подобных электроприводах.

Перед авторами стояла цель проектирования исполнительных двигателей нового образца, избавленных от недостатков SRD. За прототип были взяты синхронные индукторные генераторы с электромагнитным возбуждением. Идея индукторного генератора была высказана еще П.Н. Яблочковым; индукторный генератор применяется с конца XIX века, являясь одним из самых простых и надежных устройств, прекрасно функционирующих в экстремальных условиях (таких, как армейская техника, суда, поезда, малой нестандартной энергетике. Схема этого агрегата была кардинально изменена — увеличилось число секций, и они стали более самостоятельными в электрическом и электромагнитном плане. Выдан патент на новый тип электрической машины — мощный секционируемый синхронный индукторный двигатель с независимым возбуждением, подходящий для широкодиапазонного, надежного контроля скорости и момента.

Была разработана теория проектирования синхронных индукторных двигателей, управления ими, модели «умных» широко-регулируемых электроприводов с векторным управлением, способных работать без перебоев.

Комплектный электропривод создан на основе инновационной, технологичной конструкции бесколлекторного синхронного электродвигателя с секционированной многофазной обмоткой статора, возбуждения на статоре и пассивным многопакетным ротором. Создана теория прямого цифрового векторного управления моментом и скоростью с применением силовых преобразователей, численно равных количеству секций двигателя. Все они оснащены встроенным высокопроизводительным контроллером на сигнальном процессоре с возможностью прямого цифрового управления силовыми ключами и сопряжения с датчиками.

Этот вентильно-индукторный электропривод обладает секционной структурой, дающей возможность питаться от нескольких самостоятельных источников энергии, что не позволяет возникнуть ситуации критической просадки технологических параметров и выводит устройство на более высокий уровень надежности объектов непрерывного производства. Между фазами ВИП нет магнитной связи, что обеспечивает каждой фазе способность функционировать отдельно от остальных. Обесточивание одной и даже нескольких фаз приводит только к пропорциональному уменьшению мощности на выходе и росту пульсаций момента, но сохраняет функциональное состояние привода. Спад мощности можно отчасти восполнить увеличением нагрузки на оставшиеся фазы при наличии надлежащего запаса по допустимым токам фаз и силовых ключей.

Привод обладает функцией гибкого формирования любых механических параметров с точным поддержанием скорости, момента или мощности, подстраиваясь под тот или иной технологический процесс, что позволяет в несколько раз снизить заданную мощность привода и удешевить его относительно классических решений. Благодаря структуре привода можно с легкостью повышать мощность на базе типовых узлов.