©
P-Reliz.ru - агрегатор пресс-релизов

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.

Проблемами защиты электросетей от последствий электромагнитных явлений в Тольяттинском госуниверситете 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.

– Их частота намного меньше номинальной частоты переменного тока 50 Гц, принятой в России, то есть ГИТ практически эквиваленты постоянным токам, защита от которых электросетевого оборудования в нашей стране не предусмотрена. Возникнув в проводах электросетей, такие токи способны вызвать перегрузку и повреждения силовых трансформаторов, что приводит к аварии, – говорит Вера Вахнина. – При этом масштабные отключения электричества могут происходить даже при геомагнитных возмущениях умеренной интенсивности.

В 1989 году в Канаде из-за геомагнитной бури более чем на 9 часов отключилась энергосистема Гидро-Квебек, и миллионы людей остались без электричества. После этого случая в Северной Америке начали активно следить за ГИТ и принимать защитные меры – устанавливать на силовых трансформаторах специальные устройства – блокираторы для предотвращения протекания ГИТ.

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 мы предлагаем, 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, – отмечает Вера Вахнина. – Как показала авария в Северной Америке, повреждение высоковольтных трансформаторов – это не только отключение электричества. В запасе таких трансформаторов нет, а время изготовления каждого – примерно 1,5 года, то есть, это очень серьёзная проблема. По нынешним ценам ущерб от аварии в Гидро-Квебеке составил бы несколько миллиардов долларов.

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.

Результаты этой работы профессор ТГУ представила на Международной научно-практической конференции «Электротехника, электроника и управление в электротехнических системах: тренды, технологии, исследования» (ICEE-2025), организованной Консорциумом содействия развитию науки и технологий (AST Consortium) при участии международных партнёров. Представленные на конференции исследования будут включены в сборник материалов по её итогам и опубликованы в британском периодическом научном журнале «Journal of Physics: Conference Series» (индексируется в Scopus и Web of Science).

Также статья войдёт в книгу Recent Trends and Innovation in Electrical Engineering, Applied Electronics, and Control in Electrical Systems, которую планирует издать по материалам научно-практической конференции международное издательство Springer.

P-Reliz.ru - аггрегатор пресс-релизов

Другие пресс-релизы Федеральное государственное бюджетное учреждение высшего образования "Тольяттинский государственный университет"


Новое решение против шумных авто

Транспортный шум можно уменьшить сразу на несколько процентов, если при конструкции автомобилей применить техническое решение, предложенное учёным Тольяттинского государственного университета (ТГУ). Разработка доцента института инженерной и экологической безопасности ТГУ Игоря Дерябина заключается в уменьшении энергии звуковых волн, излучаемых корпусными элементами впускной системы двигателя.


«Умная химера»: как учёные превращают яд в лекарство

Исследователи из Санкт-Петербургского государственного университета (СПбГУ) и Тольяттинского государственного университета (ТГУ) в кооперации с ведущими научными центрами Германии и США разработали новые молекулы, которые открывают путь к созданию противораковых препаратов без тяжёлых побочных эффектов. Исследование посвящено технологии PROTAC – это одно из самых прорывных направлений в современной фармакологии.


Преподаватели ТГУ учат китайских студентов IT

Программа открылась курсом по операционной системе Linux от доцента ИЦТ ТГУ Татьяны Радченко. Он заложил фундамент для дальнейшего обучения. Продолжением стал курс доцента Елены Ерофеевой «Основы информационных технологий», ключевая особенность которого – сквозной билингвальный подход, применяемый на всех этапах обучения: во время лекций, практических занятий, опросов и даже самостоятельной работы.


Первая защита в диссовете ТГУ по педагогике

Первая кандидатская диссертация по педагогике защищена в диссертационном совете Тольяттинского госуниверситета (ТГУ). Целевой аспирант Александра Орлянская представила свою научную работу на тему «Подготовка педагогов к обучению детей безопасному поведению на дорогах в условиях социального партнёрства». Исследование молодого учёного – наглядный пример того, как вузовская наука решает конкретные жизненные задачи.


Умный «сторож» для силовых трансформаторов создан в ТГУ

Группа учёных Тольяттинского государственного университета (ТГУ) разработала уникальный способ защиты силовых трансформаторов от пагубного воздействия геоиндуцированных токов при геомагнитных бурях. Его применение должно обеспечивать стабильную работу электросети во время геомагнитных возмущений, которых, как показывает практика, в последнее время становится всё больше.


ТГУ представил инженерные разработки для ВС РФ

Ультразвуковой хирургический прибор, созданный в Тольяттинском госуниверситете, презентовали на XIII Московском международном инженерном форуме (ММИФ – 2025). Участники выставки отметили актуальность и своевременность такой разработки. Применение инновационного прибора значительно ускоряет реабилитацию при проведении операционных вмешательств, что в современной медицине очень ценно.


ТГУ поможет ТОАЗу за три недели

Грант в 500 000 рублей получила на реализацию академической мобильности аспирант кафедры «Химическая технология и ресурсосбережение» Тольяттинского госуниверситета Мария Богданова. Она стала победителем конкурса, в котором приняли участие более 130 заявителей из 17 университетов.