В НГТУ НЭТИ разрабатывают физическую модель для предотвращения аварий на электросетях

22.07.2022 212

Младший научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории моделирования и обработки данных наукоемких технологий факультета энергетики Новосибирского государственного технического университета НЭТИ Александр Ридель получил грант при поддержке Российского научного фонда по проекту «Механизмы инициирования разрядных процессов в изоляционных жидкостях, содержащих включения».

Пробой жидкого диэлектрика определяется как процесс резкого возрастания тока в определенных веществах при приложении сильного напряжения или напряжения выше критической нормы.

«Мой научный руководитель, профессор Сергей Миронович Коробейников, всю жизнь занимается изучением пробоев жидкого диэлектрика, это также является и темой его докторской — “Классическая картина пробоя по пузырьковому механизму”. И вот последние 5—6 лет мы активно работаем с командой из Института гидродинамики по данному направлению. У нас был грант Российского научного фонда на 6 миллионов в год, и на протяжении 6 лет мы занимались этой тематикой. Основной целью нашей работы было построение физический модели пробоя жидкого диэлектрика. Существует несколько различных теорий, ни одна из которых не доказана до сих пор. Поэтому при исследовании этой работы уже несколько лет мы пришли к выводу, что пробой может зарождаться с пузырьков, отчего написание работы основывалось как раз таки на этой теории. Иными словами, это пробой жидкого диэлектрика с микровключениями, а микровключениями могут быть как пузырьки воздуха, так и капли влаги, какие-то проводящие и непроводящие частицы и т.д., жидкий диэлектрик — это непосредственно само масло, а разрядный процесс — пробой. И вот пробой — это уже конечная стадия, и мы стараемся выяснить, с чего он начинается», — рассказывает Александр Ридель.

По его словам, частичные разряды являются своего рода сигнализаторами негативных процессов, развивающихся в высоковольтном маслонаполненном электрооборудовании. Увеличение их активности может привести к пробою жидкого диэлектрика в трансформаторах и конденсаторах, что может стать причиной серьезной аварии на электроподстанции или в электрической сети и привести к массовым отключениям электрической энергии как в малых поселках и городах, так и в мегаполисах. В процессе эксплуатации оборудования в жидкой части изоляции неизбежно образуются пузырьки газа, влага, проводящие включения и другие микро- и нанообъекты. Их роль в инициировании пробоя жидкости неоднократно исследовалась, однако детальной картины, в особенности при воздействии переменного напряжения, сформировано не было.

«Наше открытие заключается в том, что с одного пузырька может начаться пробой при очень низком напряжении в момент, когда предполагается, что в чистой идеальной жидкости его быть вовсе не должно. Но, как нам известно, на практике идеальной жидкости не бывает, потому что, как только ее залили куда-то, происходят различные включения: попадает пыль, влага, воздух и т.д. Поэтому мы исследуем всё это на стандартных маслах, которые применяются в оборудовании. Мы искусственно создаем негативные условия, которые могут снизить электрическую прочность, пытаемся дать физическую картину исследования, то есть обосновать, что действительно необходимо избегать попадание воздуха в масло. Наша рекомендация заключается в том, что при заливке трансформатора масло должно закодироваться и заливаться при разрешении, чтобы исключить образование пузырьков воздуха. Конечно, были и случаи, которые документально зафиксированы, когда новый трансформатор ставили на подстанцию и он уже через неделю взрывался. При вскрытии и исследовании было доказано, что в трансформаторе был воздух. Попасть он мог туда только при одном условии: когда его заливали, плохо дегазировали масло. И мы с моим научным руководителем как раз занимаемся обоснованием подобных процессов», — дополняет Александр Ридель.

Проект направлен на создание физической модели предразрядных процессов в жидкой изоляции различных видов (минеральные трансформаторные масла, синтетические сложные эфиры и их смеси) при переменном напряжении. Такая модель позволит связать микропроцессы в жидкости: образование и рост микровключений в объеме и на поверхности, их деформацию, образование  и поведение эмульсий, перенос заряда в жидком диэлектрике, изменение распределения электрического поля в изоляции вследствие частичных разрядов, влияние частичных разрядов в соседних полостях друг на друга, с характеристиками частичных разрядов, измеряемыми во внешней цепи (их амплитудой, длительностью и формой импульсов, статистикой, фазовым углом, мощностью и другими). А также со значениями электрической прочности жидкости.

Выделенные Российским научным фондом средства будут направлены на дальнейшее развитие лаборатории: закупку научного оборудования и вовлечение в исследовательскую среду молодых специалистов.



Назад к списку


Добавить комментарий
Прежде чем добавлять комментарий, ознакомьтесь с правилами публикации
Имя:*
E-mail:
Должность:
Организация:
Комментарий:*
Введите код, который видите на картинке:*