Электричество

Системные проблемы отечественной электроэнергетики и пути их комплексного решения

Николай Васильевич Арефьев — 2025-03-27

Статья посвящена анализу ключевых проблем отечественной электроэнергетики, их последствий и путей решения на среднесрочный и долгосрочный периоды. Показано, что главными причинами проблем послужили либеральная «реформа» электроэнергетики, дезинтеграция системы управления единым процессом производства, передачи, распределения и потребления электроэнергии, перенос целевых ориентиров с социальной направленности топливно-энергетического комплекса (ТЭК) с обеспечения доступного, надёжного, качественного и экономичного энергоснабжения потребителей на достижение инвестиционной привлекательности, конкурентоспособности и получение прибылей. Отмечено, что преодоление проблем и объективных трудностей возможно только на основе системного и комплексного подхода к совершенствованию и развитию технологической, структурной, организационной и нормативно-правовой базы ТЭК, к обеспечению технологического и государственного суверенитета. Перечислены основные принципы этого системного подхода. Предложен ряд первоочередных мер по повышению эффективности развития и функционирования отечественной электроэнергетики, в том числе возобновляемой, распределённой и космической энергетики, нормативных документов по стимулированию обеспечения надёжности и качества энергоснабжения потребителей, производства и применения инновационной и энергосберегающей техники и технологий. Особое внимание уделено необходимости повышения роли государства в управлении Единой энергетической системой страны и ТЭК в целом, которые в бывшем СССР были самыми надёжными и эффективными в мире, Такими они должны быть и в новой России: с новыми возможностями техники и технологий и с учётом лучших отечественных и мировых практик. При этом большое значение в новых условиях имеет развитие государственно-частного партнёрства для инновационного развития на основе цифровой трансформации отрасли, возрождения конкурентной отечественной электротехнической и приборостроительной промышленности для создания новых рабочих мест и привлечения в электроэнергетику талантливой молодёжи.

Калининградской области: переход к изолированному режиму работы и оценка перспектив развития

Валерий Феодосиевич Белей — 2025-03-27

В феврале 2025 г. страны Балтии отключились от энергообъединения ЕЭС/ОЭС (IPS/UPS) и начали синхронную работу с энергообъединением континентальной Европы, из-за чего энергосистема Калининградской области перешла к изолированному режиму работы. Электростанции Калининградской области работают на газе и угле – ресурсах, поставляемых в регион морским путём или через территорию Литвы, поэтому проблема обеспечения энергетической безопасности Калининградской области актуальна как никогда. В статье дана характеристика энергообъединений Европы, энергосистем стран Балтии, Калининградской области. Показаны особенности выхода стран Балтии из ЕЭС/ОЭС и изоляции энергосистемы Калининградской области. Рассмотрены перспективы развития изолированной энергосистемы Калининградской области с учетом трендов развития мировой энергетики: использования местных энергетических ресурсов, возобновляемых источников энергии, накопителей энергии. Проведен анализ возможности использования энергии ветра, солнца, твердых коммунальных отходов, торфа и других энергоресурсов с целью снижения зависимости Калининградской области от поставок газа и угля и повышения её энергетической безопасности. Рассмотрены перспективные технологии в области накопления энергии: натрий-ионные аккумуляторы, ветрогидроаккумулирующие электростанции, гравитационные накопители.

Совершенствование расчета электрической нагрузки многоквартирных домов по их удельной мощности

Александр Иванович Федотов — 2025-03-27

Пересмотр нормативных документов, направленных на совершенствование проектирования систем электроснабжения городов, делает актуальным критический анализ используемых методов расчета электрических нагрузок, определяющих количество и мощность трансформаторных подстанций, сечение питающих кабелей, а также расчетную мощность технологического присоединения. Используемая при проектировании системы электроснабжения жилого микрорайона методика ориентирована на использование общей жилой площади многоквартирных домов. Её достоинство заключается в простоте расчетов, но отсутствие адаптации к снижению фактической удельной нагрузки на единицу площади при её росте плюс завышенное фиксированное нормативное значение дают недостоверный итоговый результат. В статье предлагается скорректировать его в сторону приближения результатов расчета суммарной мощности многоквартирных домов на шинах подстанции к фактическим значениям нагрузки. Проведен мониторинг суточных графиков нагрузки многоквартирных домов типовых проектов с электроплитами в диапазоне 11–25 этажей. Измерения выполнялись на вводных распределительных устройствах. На получасовых интервалах времени фиксировалось электропотребление квартир, электроприёмников общедомовых нужд, а также относительно небольшая коммерческая нагрузка. Статистическая обработка измерений показала допустимость объединения в общий кластер многоквартирных домов 11–18 этажей и 19–25 этажей по максимальной удельной нагрузке. Посредством комбинаций суточных графиков нагрузки различного количества многоквартирных домов построена зависимость удельной нагрузки от суммарной площади зданий. Показано соответствие результатов расчета суммарной нагрузки многоквартирных домов результатам её расчёта на основе удельной нагрузки (квартир), учитывающей общедомовые нужды и коммерческую нагрузку.

Ограничение внутренних перенапряжений в сетях с изолированной нейтралью с малым числом присоединений

Андрей Иванович Попов — 2025-03-27

Однофазные замыкания на землю являются наиболее распространенным видом неисправностей в сетях с изолированной нейтралью. Для систем электроснабжения предприятий горнорудной промышленности данный режим является аварийным и требует отключения поврежденного участка. В статье на примере малоразветвленной карьерной сети с изолированной нейтралью проведен анализ эффективности классических методов борьбы с перенапряжениями в режиме однофазных замыканий на землю. Проанализирована существующая российская нормативная база в области требований к выбору работы нейтрали электрических сетей. Показана необходимость в разработке системного критерия, регламентирующего способ выполнения нейтрали с учетом особенностей электрических систем и их режимов. Предложены нестандартные методы снижения перенапряжений на элементах электроустановок, а также токов в обмотках измерительных трансформаторов напряжения в целях обеспечения их термической стойкости. Для оценки эффективности предлагаемых технических решений использованы математические модели в среде MATLAB Simulink. Даны рекомендации к повышению надежности работы релейной защиты от замыканий на землю и выбора критерия её работы в сетях с малым числом присоединений. Приведены осциллограммы характерных режимов для исходной и усовершенствованной схем

Оценка влияния частичного затенения на мощность фотоэлектрического модуля по вольт-амперной характеристике

Ирина Михайловна Кирпичникова — 2025-03-27

Важной задачей при эксплуатации фотоэлектрических модулей является снижение влияния затенения на эффективность преобразования энергии. Современные подходы в большинстве случаев основаны на применении шунтирующих диодов, встраиваемых в конструкцию модуля. Такое решение позволяет обеспечить альтернативный путь тока между незатененными солнечными ячейками (элементами), предотвращая их перегрев. Приведена классификация основных встречающихся неисправностей шунтирующих диодов. Статья посвящена анализу вида вольт-амперной характеристики при различных вариантах 95 % затенения ячеек. Новизной исследований является метод сравнительного анализа значений точек максимальной мощности и тока короткого замыкания со значениями контрольной вольт-амперной характеристики, построенной без учета затенения в нормальном режиме работы с применением программного комплекса «IV Swinger 2». Рассмотрена реакция фотоэлектрического модуля на частичное затенение его элементов в условиях городской среды города Челябинска. Полученные вольт-амперные характеристики позволяют наблюдать снижение вырабатываемой мощности при разных условиях. Затенение даже одной ячейки способно снизить эффективность работы на 31 %. Данное исследование вносит вклад в обсуждение вопросов, связанных с оптимизацией работы фотоэлектрических модулей и подчеркивает важность применения вольт-амперных характеристик в качестве основного инструмента для анализа эффективной работы модулей. Полученные результаты позволят лучше понять влияние затенения на производительность модулей и помогут разработать новые варианты для обеспечения нормальной работы в различных условиях окружающей среды.

Оценка влияния способов агрегации ветроэнергетических установок на эффективность краткосрочного прогнозирования выработки электроэнергии

Денис Алексеевич Снегирев — 2025-03-27

Переменный характер энергии ветра требует высокой точности прогнозирования выработки ветроэлектрических станций для оптового рынка электроэнергии. Мощность, выдаваемая отдельными ветроэнергетическими установками (ВЭУ), объединенными в ветроэлектрические станции, может значительно отличаться из-за эффекта «затенения» ветроустановок друг другом, препятствий и др. Для учета факта затенения и повышения точности прогнозов вместо построения одной модели для всей ветроэлектрической станции могут применяться несколько прогнозных моделей для групп ВЭУ и отдельных ВЭУ. В статье представлено исследование способов агрегации отдельных ВЭУ для повышения эффективности краткосрочного прогнозирования выработки ветроэлектрических станций. Предложен новый способ объединения ветроустановок в группы с помощью метода иерархической агломеративной кластеризации по расстоянию, основанному на методе динамической трансформации временной шкалы (DTW-расстоянию), который позволил снизить среднеквадратичную ошибку прогноза на 8,7 % по отношению к прогнозу на уровне ветроэлектрической станции.

Проектная система электромеханического привода электрогидравлического усилителя мощности

Дмитрий Сергеевич Ганджа — 2025-03-27

Испытания на стойкость к механическим воздействиям определяют надежность и срок службы выпускаемых изделий наземного, морского и воздушного базирования, космической техники и техники специального назначения. Наиболее сложными являются испытания для устройств, имеющих большую массу и габариты. Эффективным испытательным оборудованием в этих случаях могут быть мощные следящие гидроприводы, способные создавать ударные и вибрационные нагрузки, имитирующие условия транспортировки и эксплуатации. Основу следящих гидроприводов составляют электрогидравлические усилители мощности, сочетающие в себе электромеханический привод и золотниковый распределитель. За счет открытия и закрытия гидравлических каналов осуществляется пропорциональное механическое воздействие на рабочий орган следящего гидропривода. Статья посвящена разработке комплекса программных средств по проектированию электромеханического привода. Приводится описание реализующей эту задачу проектной системы, состоящей из подсистем синтеза и анализа. Подсистема синтеза рассчитывает оптимальную геометрию электромеханического привода для различных проектных ситуаций, взятых из реальной практики проектирования. Подсистема анализа с помощью Ansys Electronics Desktop оценивает электромагнитное состояние электромеханического привода перед принятием решения об изготовлении опытного образца. Работа актуальна в рамках импортозамещения изделий, попавших под международные санкции.

Электродинамические силы взаимодействия проводников с током в разных вариантах взаимного расположения

Михаил Юрьевич Антипов — 2025-03-27

Статья посвящена определению электродинамических сил между прямолинейными проводниками с током в разных вариантах взаимного расположения. Опубликованные работы в этом направлении требуют дальнейшей конкретизации с целью практического применения, в связи с отсутствием общей постановки задачи, теоретического обоснования и возможности рассмотрения всего многообразия исполнений. В статье представлены общие и частные результаты для определения электродинамических сил на прямолинейные проводники с током в векторной форме. Рассмотрены простые выражения для вырожденных и граничных случаев бесконечной и конечной длины проводников. Они дают представление о доминирующих силах и акцентируют внимание на важных аспектах взаимодействий. Показана разница в подходах при определении электродинамических сил между параллельными проводниками при непосредственном расчёте и определении этих сил с помощью энергетического метода (нахождение производной от коэффициента взаимной индукции по обобщённой координате). Рассмотренные случаи взаимного расположения проводников снабжены поясняющими рисунками и подробными выводами. Представленные выражения рекомендуются для практического использования, позволяют проводить расчёты ударных и вибрационных взаимодействий на шинопровод и отдельные жилы трёхфазных кабелей в местах присоединения к распредустройству в автономных системах электроснабжения, хотя и не исключают необходимости общей постановки вопроса.

Михаил Петрович Фёдоров (к 80-летию со дня рождения)

Редакционная статья — 2025-05-13

Сергей Леонидович Чернышёв (к 70-летию со дня рождения)

Редакционная статья — 2025-05-13