Перейти к основному содержанию

Петербургские учёные изобрели метод, позволяющий снизить стоимость электроэнергии

подстанция
© Форпост Северо-Запад

Разработка уже получила золотую медаль престижной Международной выставки инноваций «HI‑TECH» и готова к внедрению в производство.

Как известно, тариф на электроэнергию складывается из великого множества составных частей. В их числе - себестоимость добычи природного газа или другого первичного энергоресурса, затраты на его транспортировку, расходы на содержание и строительство новых ТЭЦ, электроподстанций, распределительных сетей и прочего оборудования. Рост эффективности производства на всех вышеперечисленных этапах может привести к ошеломляющим экономическим результатам. Эксперты говорят о том, что за счёт энергосбережения отечественный ВВП способен вырасти, как минимум в 2 раза. Причём, в сравнительно сжатые сроки.

Один из компонентов, необходимый для реализации такой стратегии,– увеличение сроков межремонтной эксплуатации газовых трансформаторов, которые медленно, но верно вытесняют аналоги, работающие на масле. Уникальные изоляционные свойства элегаза (SF₆, фторид серы), позволяющие применять его в высоковольтных распределительных устройствах, были открыты ещё советскими учёными. Их инновация позволила снизить массу и габариты изделий, необходимых для надёжной работы электростанций и подстанций. Плюс повысила их безопасность, исключив вероятность пожаров и взрывов.

Постепенно эта технология стала применяться в качестве диэлектрика не только в СССР, но и во всём мире, и сейчас считается наиболее прогрессивной. Впрочем, нет ничего совершенного.

элегазовый выключатель
© sib-el.ru

«Корпус трансформатора выполнен из алюминия, он представляет собой герметичную конструкцию, куда закачивается элегаз. Проблема в том, что в процессе его сварки образуется естественная оксидная плёнка, температура плавления которой в 4 раза выше, чем у самого алюминия – около 2 тысяч градусов. В связи с этим она не расплавляется, а остаётся в кромке шва, автоматически превращая его в слабое звено всего устройства. Именно в этом месте вследствие внутреннего давления чаще всего происходит разгерметизация, ведущая как к дополнительным расходам на ремонт или замену оборудования, так и к выбросам в атмосферу опасного парникового газа, которым является фторид серы», - пояснила суть научной проблемы аспирант 4 года обучения Санкт-Петербургского горного университета Ирина Филипенко.

В соавторстве со своими коллегами с кафедры машиностроения она разработала метод, позволяющий посредством магнитно-абразивной обработки повысить качество кромок изделий из алюминиевых материалов. Инновация уже прошла все необходимые испытания, получила несколько патентов на изобретение и положительные отклики со стороны заказчиков - производителей электротехнической аппаратуры.

Филипенко
© Форпост Северо-Запад

«В данный момент при обработке кромок нередко используются «дедовские» способы. Зачастую рабочие затирают швы вручную - шкуркой. Конечно, это не даёт того эффекта, на который рассчитывает бизнес. К тому же, чем выше температура, а при трении она, как вы понимаете, существенно увеличивается, тем объёмнее становится оксидная плёнка. Магнитно-абразивная обработка перед сваркой проводится при 30-40 градусах, то есть метод является холодным, что даёт дополнительные преимущества», - подчеркнула Ирина Филипенко.

Показатели эффективности разработки учёных петербургского вуза говорят сами за себя. Прочность сварного соединения, благодаря её применению на практике, повышается в 1,6 раза, а работа разрушения, то есть время, необходимое для того, чтобы давление привело к трещине и разгерметизации оборудования – в 4,5 раза.

Само собой, область применения инновации не ограничивается лишь трансформаторами. В данный момент в Горном университете разрабатывается станок, который позволит изучать воздействие методики на алюминиевые изделия любых размеров, что в перспективе позволит использовать её для повышения качества эксплуатационных поверхностей в самых разных отраслях народного хозяйства, вплоть до самолёто- и ракетостроения.

Существует и ещё одна составляющая этого проекта, не менее важная, чем экономическая. Как известно, внедрение трансформаторов с элегазовой изоляцией в конце ХХ века позволило не только минимизировать число пожаров и взрывов на подстанциях, но также значительно сократить случаи разлива масла, ведущие к загрязнению почвы. В то же время утечки SF₆ пагубно воздействуют на атмосферу Земли, то есть в данном случае решение одной экологической задачи автоматически привело к возникновению новой, которая также требует срочного урегулирования.

Максаров
© Форпост Северо-Запад

«Изначально никто не думал о том, что фторид серы в процессе эксплуатации разлагается и неизбежно попадает в воздух. Но, что самое удивительное, о его негативном воздействии на окружающую среду мало кто задумывается и сегодня. Экоактивисты, например, ни разу не устраивали митинги против использования шестифтористой серы в качестве изоляционного материала в ветрогенераторах. А зря, ведь её эмиссия с территории ЕС и Великобритании аналогична появлению на дорогах дополнительных полутора миллионов автомобилей с двигателями внутреннего сгорания. Уровни выбросов растут - это в том числе и следствие развития «зеленой» энергетики. В то же время каждая молекула гексафторида серы сохраняется в атмосфере Земли очень длительное время, нагревая планету в течение тысячи лет. Я рад, что внедрение результатов нашего научного исследования в производство позволит снизить остроту этой проблемы», - резюмировал руководитель проекта, декан механико-машиностроительного факультета Горного университета Вячеслав Максаров.

Отметим, что в мае Санкт-Петербургский горный университет был удостоен трёх золотых и трёх серебряных медалей XXVIII Международной выставки инноваций «HI‑TECH», которая состоялась в Санкт-Петербурге. Одним из её лауреатов стала именно разработка «Технологическое повышение качества кромок изделий из алюминиевых материалов перед сваркой посредством магнитно-абразивной обработки» (авторы: Максаров В.В., Кексин А.И., Филипенко И.А., Щеглова Р.А.).

Хай тэк
Все шесть проектов, представленных учёными вуза, получили медали и дипломы этой престижной экспозиции.