В Новосибирском государственном техническом университете НЭТИ будет организовано мелкосерийное производство устройств защиты оборудования подстанций от импульсов высокочастотных перенапряжений. Разработанное учеными университета устройство позволит продлить срок службы дорогостоящего оборудования путем подавления импульсов перенапряжения.
Как объяснил член исследовательской группы, доцент кафедры безопасности труда НГТУ НЭТИ кандидат технических наук Валентин Ломан, опасность высокочастотных импульсов перенапряжений заключается в том, что к ним очень чувствительна изоляция обмоток трансформаторов и генераторов. Периодическое воздействие подобных процессов постепенно разрушает изоляцию, негативно влияя на срок службы оборудования. Со временем, при повышении нагрузки на энергетическом объекте изоляция может не выдержать, в результате чего возможно возникновение аварийной ситуации.
В рамках работы по данному направлению учеными НГТУ НЭТИ были изготовлены промышленные образцы частотно-зависимых устройств (ЧЗУ), характеристики которых были подтверждены высоковольтными импульсными измерениями, моделирующими реальные условия, отмечает руководитель работ, доцент кафедры безопасности труда кандидат технических наук Александр Ридель.
«При нормальном режиме работы катушка не вносит никаких изменений в параметры воздушной линии — устройство ведет себя подобно фазному проводу. При возникновении высокочастотного импульса перенапряжения (его источником могут быть коммутации, грозовая активность и обратные перекрытия изоляции), в ЧЗУ из-за скин-эффекта увеличивается сопротивление протеканию тока. Резкое увеличение сопротивления в сочетании с индуктивностью устройства, выполненного в виде катушки, позволяет снизить амплитуду и увеличить длительность импульса. Это приводит к снижению его крутизны. Подавленный импульс уже не представляет опасности для изоляции высоковольтного оборудования. После прохождения импульса сопротивление устройства уменьшается и оно ведет себя как обычный проводник», — рассказал Валентин Ломан.
Ученые НГТУ НЭТИ разработали уникальную схему, использование которой позволяет моделировать высокочастотные импульсы с различными параметрами. Это позволило создать серию высоковольтных импульсов с различной частотой и проанализировать влияние ЧЗУ на их параметры. Проведенные эксперименты продемонстрировали высокую эффективность применения ЧЗУ как устройства защиты от импульсов высокочастотных перенапряжений.
Кроме подстанций воздушных линий, разработка актуальна и для возобновляемых источников энергии (ветровых электростанций). Зачастую они находятся в труднодоступных и удаленных местах (побережье, высокогорье и т. д.), что ограничивает возможность их постоянного мониторинга, контроля и ремонтных работ. В то же время ветрогенераторы расположены на открытой местности и на большой высоте, что увеличивает вероятность прямого удара молнии и возникновения высокочастотных перенапряжений. Исследования, направленные на адаптацию разработанного защитного устройства применительно к ветровым энергообъектам, проводились при поддержке гранта Российского научного фонда, добавил Валентин Ломан.
В настоящее время НГТУ НЭТИ с целью организации мелкосерийного производства ЧЗУ заключен лицензионный договор с АО «Россети Тюмень». Ведутся работы по подготовке к аттестации устройств для подтверждения соответствия, надежности и безопасности оборудования требованиям отраслевых стандартов, корпоративных регламентов и нормативной документации.