Сегодня в нашем университете прошла защита кандидатской диссертации по специальности «Электроэнергетика». Работу на тему «Совершенствование системы плавки гололёда на проводах и грозозащитных тросах воздушных линий электропередачи» диссертационному совету представил молодой ученый-энергетик Александр Сергеевич Засыпкин. Вместе с коллегами и под руководством заведующего кафедрой «Электрические станции и электроэнергетические системы» Владимира Ивановича Нагая он ведет исследования в интересной и востребованной области – создает и совершенствует системы защиты линий электропередач от обледенения в холодное время года.
- Одним из важнейших звеньев электрической сети являются линии электропередачи, это своего рода «артерии», соединяющие друг с другом электростанции, подстанции и потребителей. Однако сами линии - наиболее ненадёжный элемент электрической сети. В силу специфики своей конструкции – расположения проводов на открытом воздухе – воздушные линии электропередачи крайне уязвимы перед климатическим воздействием, - рассказал ученый. - В число основных причин повреждений воздушных линий в осенне-зимний период входит образование гололеда на проводах линии электропередачи, когда при «удачном» определенном стечении погодных условий на проводе образуется ледяная муфта, под весом которой провода рвутся, а в особо тяжелых случаях - не выдерживают и опоры линий. Многие жители Ростовской области в декабре 2023 на себе ощутили, что воздействие гололедной стихии имеет серьёзные последствия, а своевременное предотвращение гололедных аварий требует серьезной предварительной подготовки.
Для того, чтобы устранить гололёд, провода нагревают электрическим током. В результате наледь плавится и опадает, что предотвращает обрыв электроснабжения. Но процесс этого нагревания должен быть строго контролируемым, ведь малейшая неточность в подборе длительности или температуры воздействия моментально приведет к оплавлению изоляции и порче провода. Именно над созданием и совершенствованием таких высокотехнологичных систем и работают ученые.
Интересно, что научное направление, посвященное поиску методов предотвращения гололёдных аварий в электрических сетях, развивается в ЮРГПУ (НПИ) еще с семидесятых годов прошлого века! Именно тогда ученые энергетического факультета Новочеркасского политеха впервые стали искать способы защитить провода от пагубного воздействия наледи и поняли, что нужны доступные, стабильно работающие установки для плавки гололеда прямо на проводах. Конечно же, пятьдесят лет назад ученые могли только мечтать о современной установке с удаленным управлением и системой высокочувствительных датчиков. Но основной задел сделали именно они. Один из основоположников той, старой школы «гололедного направления» на энергофаке НПИ – … Александр Сергеевич Засыпкин.
- Да, так вышло, что я пошел по научным стопам деда, с которым к тому же являюсь полным тезкой. Зачастую молодой аспирант вливается в уже текущее научное направление. Так получилось и у меня, - рассказывает Александр Сергеевич-младший. - Думаю, что вполне могу считать себя потомственным энергетиком. Отец (сейчас ведущий инженер отдела АСКУЭ филиала ПАО «Россети Юг» - «Ростовэнерго») трудится в энергетике более двадцати лет. Дед – профессор и один из основоположников гололёдного направления на кафедре, с общим стажем работы более шестидесяти лет. После моего поступления на энергетический факультет авторитет Александра Сергеевича-старшего оказал своё влияние на студента и внука в одном лице, и направление для научной работы мной было выбрано соответствующее.
Заниматься наукой под руководством Александра Сергеевича-профессора Александр Сергеевич-студент начал со второго курса. К моменту окончания магистратуры 2018 году у него уже был опыт, хороший научный задел. Именно тогда, работая над статьями, молодой Засыпкин стал делать приписку «мл.» после своей фамилии. Иначе как различить работы двоих ученых-энергетиков в одной и той же области, если зовут этих ученых совершенно идентично?
- В 2018 году я поступил в аспирантуру и принял решение продолжать исследования в уже начатом направлении, но уже под руководством Владимира Ивановича Нагая, заведующего нашей кафедрой ЭСиЭЭС, - рассказал Александр. Преемственность и династии – это, конечно, хорошо, но в научных кругах формально не положено.
За время аспирантской подготовки молодому ученому удалось провести обширные изыскания. Были исследованы электротепловые процессы в проводах и усовершенствованы методики расчёта нагрева и охлаждения проводов в повторно-кратковременном режиме (как раз такой режим нагрева проводов использует установка, разрабатываемая на кафедре). Исследованы особенности плавки гололёда на грозозащитных тросах, разработана и предложена методика расчёта уставок релейной защиты схем плавки. Была разработана система автоматического регулирования температуры тросов при профилактическом подогреве наведённым током от проводов ВЛ. Предложены и исследованы способы совершенствования электрооборудования и методик его расчёта для схем плавки гололёда, а также создан новый блок питания аппаратуры на потенциале провода, использующий электротепловой принцип работы.
В целом за несколько десятилетий работы над этой тематикой на кафедре защищены пять кандидатских и две докторские диссертации. Материалы диссертаций опубликованы в статьях, монографиях, учебных пособиях, используются в дисциплине для магистрантов «Предотвращение гололёдных аварий в электрических сетях ЭЭС», внедрены на предприятиях ОЭС Юга РФ, а разработанный политехниками программный комплекс «ГОЛОЛЕД» внедрён и успешно эксплуатируется в ФСК ЕЭС, МЭС Юга, многих энергосистемах и диспетчерских управлениях страны.
В последние годы коллектив кафедры «Электрические станции и электроэнергетические системы» ЮРГПУ (НПИ) работает над созданием дискретно управляемой выпрямительной установки плавки гололёда, с помощью которой можно удалять наледь с проводов и тросов в повторно-кратковременном режиме. В результате в распоряжении предприятий отрасли окажется установка, обладающая рядом преимуществ по сравнению с существующими системами плавки: одновременным завершением плавки гололёда на трёх фазах воздушной линии электропередачи, пофазным регулированием тока плавки, сокращением времени плавки гололёда, увеличением диапазона длин проплавляемых воздушных линий электропередачи, экономией электроэнергии на плавку.
Именно совершенствованием этой системы плавки и занимается Александр Засыпкин в ходе своих исследований. В 2020 году на диссертационные исследования ученый выиграл двухлетний грант РФФИ «Аспиранты», в рамках которого была разработана интеллектуальная технология дистанционного контроля гололёдообразования и окончания плавки гололёда на воздушной линии электропередачи. Технология предполагает метод контроля обобщённого параметра плавки, основанного на изменении температуры и сопротивления провода в процессе плавки.
- Исследования предложенного метода заняли два года. Пришлось самостоятельно собирать климатическую камеру, морозить гололёдные муфты и отрабатывать предложенную технологию на физической модели, сравнивая результаты с математическим и компьютерным моделированием, - рассказывает молодой ученый. - Собственно, необходимость закрытия гранта, условием которого является защита диссертации, и мотивировала меня завершить работу и выходить на защиту сейчас, а не ждать «подходящего момента».
И вот – решающий момент. Диссертационный совет в сборе, будущий кандидат наук – взволнован, но собран. Идет защита диссертации! Она прошла успешно!
- Научная работа – это, однозначно, работа в коллективе. И как бы ни был силен соблазн сказать, что я всего добился сам – это не правда. Я закончил работу над диссертацией только благодаря тем людям, которые били со мной рядом и поддерживали на этом пути. Хочется искренне поблагодарить моего научного руководителя Владимира Ивановича Нагая за его наставничество и хорошее отношение, Александра Сергеевича Засыпкина, за то что именно он привёл меня в науку и поддерживал всё это время правильный настрой, Александра Дмитриевича Тетерина, с которым мы совместно четыре студенческих года ставили эксперименты и писали статьи, Артёма Николаевича Щурова, коллегу, с которым мы вместе собирали установки и участвовали во множестве мероприятий, и, конечно же, декана энергетического факультета Игоря Викторовича Троценко, за его поддержку.