В ТГУ разработан метод защиты силовых трансформаторов
Учёные Тольяттинского государственного университета (ТГУ) предложили систему мониторинга и защиты силовых трансформаторов для предотвращения аварий и повышения надёжности электрических сетей.
Одним из известных источников природных электромагнитных воздействий являются геомагнитные бури, которые вызывают изменения в магнитном поле Земли. При этом в длинных проводах воздушных линий электропередачи индуцируются дополнительные токи — геоиндуцированные. Эти токи могут перегружать и повреждать оборудование, особенно силовые трансформаторы, приводя к авариям и сбоям в работе электросетей.
Как сообщили в университете, проблемами защиты электросетей от последствий электромагнитных явлений в ТГУ занимается научный коллектив кафедры «Электроснабжение и электротехника» института химии и энергетики. Руководит кафедрой доктор технических наук, профессор Вера Вахнина.
– По данным ПАО «ФСК ЕЭС», в 2010-2022 гг. в электрических сетях высокого напряжения (220 кВ и выше) происходило около 1,5–3,5 тысяч аварий в год, нанося ущерб на сумму от 340 до 760 млн рублей ежегодно. При этом среднее за год время ликвидации аварийного режима довольно существенно выросло, в частности, в 2011 году оно составляло 7 часов 35 минут, в 2020 году – уже 15 часов 40 минут. Вероятно, несмотря на ввод нового оборудования, увеличивается доля оборудования старого, отработавшего нормативный срок эксплуатации, и это одна из причин такой неприятной статистики,
– поясняет Вера Вахнина.
Кроме того, последствия аварийных отключений в высоковольтных электрических сетях могут усиливаться из-за природных электромагнитных воздействий – повышенной геомагнитной активности, разрядов молний. Они вызывают на поверхности земли геоиндуцированные токи (ГИТ) низких частот, которые втекают в гальванически связанные с землёй протяжённые электрические сети.
Исследования учёных Тольяттинского госуниверситета показали высокую вероятность развития системной аварии при повышенной геомагнитной активности не только для высокоширотных регионов, но и для электроэнергетической системы Центра России. Выяснилось, что применяемые в электрических сетях переменного тока современные микропроцессорные устройства релейной защиты от перегрузок и коротких замыканий при протекании геоиндуцированных токов не срабатывают. Специалисты ТГУ уверены: в России давно пора принять соответствующие стандарты и внедрить методы защиты трансформаторов от геомагнитных бурь.
В своём исследовании учёные выяснили, от каких факторов зависит величина ГИТ и как именно такие токи влияют на работу силовых трансформаторов, после чего разработали новые технические решения по их защите, основанные на современных достижениях силовой электроники и микропроцессорной техники.
Для предотвращения аварий они предлагают, во-первых, создать по всей России сеть геофизического мониторинга, чтобы внимательно с отслеживать и регистрировать геомагнитную активность и связанные с ней токи. Во-вторых, на нейтралях трансформаторов в наиболее уязвимых местах электрической сети нужно установить специальные защитные устройства.
Работу таких трансформаторов также необходимо поставить на особый контроль, уверены специалисты, а выявление уязвимых мест в электросети они предлагают проводить с помощью компьютерного моделирования. Кроме того, необходима интеграция систем мониторинга и защиты с автоматизированными системами управления электросетями (АСУ ТП), чтобы быстро реагировать на опасные ситуации.
– Всё это позволит улучшить эффективность работы электросетей и значительно повысит надёжность их защиты,
– уверена Вера Вахнина.
Новости Тольятти Городские ведомости
