автореферат диссертации по энергетике, 05.14.02, диссертация на тему:Повышение надежности и эффективности транспорта электроэнергии в условиях Севера

Российская академия наук Сибирское отделение Институт систем энергетики им. Л.А. Мелентьева

На правах рукописи

Кобылин Виталий Петрович

ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ И ЭФФЕКТИВНОСТИ ТРАНСПОРТА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В УСЛОВИЯХ СЕВЕРА

05.14.02- Электростанции и электроэнергетические системы

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

\

ИРКУТСК - 2003

Работа выполнена в Институте физико-технических проблем Севера Якутского научного центра СО РАН

Научный консультант

доктор технических наук, профессор Ушаков В.Я.

Официальные оппоненты

Ведущая организация

■ доктор технических наук, профессор Фишов А.Г.

■ доктор технических наук, профессор Хрущев Ю.В.

• доктор технических наук, профессор Гамм А.З.

Сибирский научно-исследовательский институт энергетики

Защита состоится « 17 » июня 2003г. в 09-00 час. на заседании специализированного совета Д 003017.01 при Институте систем энергетики им. Л.А. Мелентьева СО РАН (664033, Иркутск-33, ул. Лермонтова, 130).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института систем энергетики им. Л.А. Мелентьева СО РАН.

Автореферат разослан «___»_2003г.

Ученый секретарь специализированного совета доктор технических наук

Клер А.М.

е/б'О^- ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Неблагоприятные природные и экономические условия Севера: суровый климат, наличие многолетнемерзлых грунтов, очаговый характер освоения территории, почти сплошное бездорожье и исключительно слабые сезонные транспортные связи с центральными районами страны приводят к значительным затратам финансовых и материальных ресурсов при строительстве и эксплуатации энергетических объектов. Прежде всего это касается электросетевого хозяйства: надежности и эффективности работы протяженных воздушных и кабельных линий, устройств преобразовательной техники, деревянных конструкций опор и подвесной линейной изоляции, работы подстанционного оборудования и открытых распределительных устройств, устройств заземления, грозоупорности воздушных линий и возгорания деревянных деталей опор от токов утечки, гололедообразования и вибрации проводов, переходов воздушных линий (ВЛ) через водные преграды, защиты металлоконструкций от коррозии и гниения древесины опор, а также работы нетрадиционной малой энергетики - ветро-, гидро- и гелиосистем и других устройств.

Актуальной является задача увеличения пропускной способности существующих и перспективных воздушных линий, живучести систем * транспорта электроэнергии в условиях холодного климата на основе достижений в области создания новых материалов, элементов линий электропередачи, новых инженерных решений, опирающихся на современные научно-технические разработки.

В связи с мапоизученностью свойств многолетнемерзлых грунтов и процесса теплопереноса в них неоправданно расходуются большие материальные и финансовые средства на сооружение фундаментов опор ВЛ. Дифференцированный подход к заглублению опор по всей протяженности линии позволит получить значительный экономический эффект за счет снижения объема земляных работ. Большое количество отказов и дефектов имеется в работе линейной изоляции из фарфора и стекла. Только в АК «Якутскэнерго» ежегодно заменяются около 11 тысяч изоляторов.

Таким образом, необходима комплексная проработка целого ряда ключевых задач, определяющих проблему надежности, живучести и эффективности систем транспорта электроэнергии в экстремальных условиях Севера.

Указанная проблема решалась в соответствии с планами основных научных исследований Института физико-технических проблем Севера СО РАН в рамках программ фундаментальных исследований АН СССР, РАН, ГКНТ: 1.9.3.3. «Исследование тенденций научно-технического прогресса в энергетике Азиатского Севера», 1.9.3.9. «Исследование технических, экономических и экологических особенностей развития

I з .»А

^ • ■

энергетики на Севере», «Разработка основных положений энергетической стратегии районов Севера и изучение особенностей развития топливно-энергетических отраслей», «Технико-экономические и экологические аспекты развития топливно-энергетических комплексов Севера с учетом межрегиональных и межгосударственных связей».

Целью работы является разработка научных основ повышения надежности, живучести и эффективности систем транспорта электроэнергии в экстремальных условиях Севера, включая, во-первых, решение режимных вопросов протяженных воздушных линий с применением преобразовательной техники для снижения потерь напряжения и мощности в условиях холодного климата; во-вторых, методику и способы повышения надежности работы элементов воздушных линий и открытых подстанций. Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

• на основании обобщения результатов исследования режимов работы протяженных ВЛ Севера выявлены характерные для них наиболее слабые звенья; найдены и реализованы методы их устранения;

• разработаны методические основы создания устройств стабилизации напряжения и наиболее эффективные методы их применения в экстремальных условиях Севера;

• комплексного исследования работы оборудования открытых подстанций и элементов ВЛ на основе анализа повышения их эксплуатационной надежности в условиях холодного климата;

• разработана методика прогнозирования температурных полей в мерзлых грунтах на трассах ВЛ и оптимизации конструкций опор и их фундаментов.

Методы исследований. В работе используются методы анализа экспериментальных данных, системного анализа, математического моделирования сетей, преобразовательной техники, техники высоких напряжений, статистики, теории вероятности.

Научная новизна работы:

• методические основы комплексного решения задач обеспечения надежности, живучести и эффективности систем транспорта электроэнергии в условиях Севера;

• токовое управление вольтодобавочным каналом с искусственной коммутацией ключей на переменном токе для снижения потерь напряжения в протяженных линиях электропередачи;

• обоснование применимости ультрадисперсных порошков природных технических алмазов, обработанных по специальной технологии, в качестве присадки к смазкам, используемым в узлах трения электрооборудования при экстремально низких температурах;

• использование незамерзающих электропроводящих слоев для снижения и стабилизации сопротивления заземления в многолетнемерзлых фунтах;

• методика испытаний фарфоровых и стеклянных изоляторов (как дополнение к стандартным методам), выявляющая изменения их термомеханических характеристик в процессе транспортировки и хранения;

• методика прогнозирования деформации грунтов на действующих и перспективных линиях электропередачи, учитывающая сезонную миграцию влаги на трассе;

• разработка новых конструкций опор ВЛ и обоснование эффективности их применения при прохождении участков трасс со сложными грунтовыми условиями.

На защиту выносятся следующие полученные автором новые научные результаты и положения:

■ метод компенсации потерь напряжения в линиях электропередачи на основе вольтодобавочного канала;

■ метод снижения трения, износа и отказов узлов шарнирных соединений в электрическом оборудовании и машинах, работающих в условиях экстремально низких температур;

■ метод снижения и стабилизации сопротивления заземления в многолетнемерзлых грунтах;

" методика испытаний фарфоровой и стеклянной изоляции как дополнение к стандартным методам;

■ методика прогнозирования деформации грунтов на трассах линий электропередачи;

■ обоснование эффективности применения новых видов конструкций опор ВЛ при прохождении участков трасс со сложными грунтовыми условиями.

Совокупность полученных результатов представлена в диссертации как теоретическое обобщение и решение важной научно-технической проблемы, имеющей большое хозяйственное значение.

Достоверность и обоснованность научных положений обеспечены применением современной экспериментальной техники и методик и подтверждены результатами натурных испытаний и производственной эксплуатации.

Практическую ценность работы составляют разработанные: • метод и устройство снижения потерь напряжения на основе трансформаторно-тиристорного управления режимами стабилизации напряжения ВЛ, обеспечивающие перегрузочную способность тиристорных ключевых элементов по току до 50% в условиях низких температур (г < -60 °С);

• оригинальная технология обработки ультрадисперсных порошков природных технических алмазов и рецептура низкотемпературных смазок на их основе, снижающих коэффициент трения в 2 раза;

• новый метод обеспечения круглогодичного малого и стабильного сопротивления заземления за счет создания высокоэффективных конструкций, прошедших испытания в натурных условиях;

• методика испытаний подвесной фарфоровой и стеклянной изоляции в полевых условиях, обеспечивающая отбраковку дефектных изоляторов перед монтажом;

о технические условия на применение в условиях Северных регионов линейной подвесной изоляции из кремнеорганической резины;

• методика прогнозирования деформации грунтов, которая внедрена в практику проектирования ВЛ для работы в условиях Севера;

• конструкции фундаментов опор линий для трасс со сложными грунтовыми условиями.

Апробация работы. Основные положения работы и результаты исследований докладывались и обсуждались с 1990 г. на 22 симпозиумах, российских и республиканских конференциях, в том числе 15 на международном уровне, использованы в учебном процессе, внедрены в проектные проработки и в практику электроснабжающих предприятий.

Публикации. По теме опубликовано более 40 работ, получено 5 авторских свидетельств на изобретения, выпущено более 20 научно-исследовательских отчетов.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка, приложений. Диссертация включает 274 страницы машинописного текста, 38 рисунков, 22 таблицы, список литературы из 239 наименований.

В первой главе обобщены результаты современного состояния эксплуатационной надежности систем транспорта электроэнергии и влияние экстремально низких температур на работу электрического оборудования и элементов электросетевого хозяйства Севера. Обоснованы цель и задачи исследований.

Во второй главе рассмотрен метод токового управления вольтодобавочным каналом с искусственной коммутацией тиристорных ключей на переменном токе для компенсации потерь напряжения в протяженных линиях электропередачи. Описаны методы распределения напряжения по тиристорам в цепочечных структурах, повышения быстродействия, помехозащиты системы управления, оценена перегрузочная способность регулирующего органа при экстремально низких температурах.

В третьей главе изложены результаты исследования режимных задач энергосистемы с регулятором напряжения тиристорной системы, показателей качества электроэнергии подстанции с РСНТ.

В четвертой главе рассмотрено влияние электронагрева, перфторированных жидкостей и присадок из ультрадисперсных порошков природных алмазов, приготовленных по методу вихревого дробления и смешения ингредиентов гомогенизацией ультразвуковым методом, на хладостойкость электроизоляционных и охлаждающих жидкостей и смазок, на эксплуатационную надежность работы подстанционного оборудования, а также исследовано влияние электронагрева и природных проводящих образований на снижение и стабилизацию сопротивления заземления в многолетнемерзлых фунтах. Описана методика испытаний фарфоровых и стеклянных изоляторов как дополнение к стандартным методам, выявляющая изменения термомеханических характеристик в условиях экстремально низких температур, и приведены результаты экспериментальной проверки предложенного метода; показана высокая стойкость подвесной полимерной изоляции к воздействию интенсивной солнечной радиации и резким годовым и суточным перепадам температур окружающей среды.

Пятая глава посвящена изучению влияния сезонной динамики многолетнемерзлых грунтов на надежность, живучесть и эффективность конструкций и элементов ВЛ; разработке методики прогнозирования деформации грунтов на трассах линий электропередачи, учитывающей сезонную миграцию влаги, а также обоснованию эффективности применения новых видов конструкций опор при прохождении участков трасс ВЛ со сложными грунтовыми условиями. Изложены результаты многолетних натурных исследований механизма устойчивости фундаментов к действию сил деформации грунтов.

В приложениях содержатся материалы для выполнения расчетных работ и акты о внедрении результатов диссертационной работы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Основы комплексного решения ключевых задач эксплуатационной надежности электросетевого хозяйства в зоне холодного климата

Наиболее суровыми и разнообразными природно-климатическими условиями на Азиатском Севере обладает регион Якутии, поэтому для него необходимо разработать новые методы, способы и технические решения, повышающие надежность электроснабжения.

Анализ исследований Аргунова Л.И., Войтковского К.Ф., Гальперина В.В., Грачева В.Н., Дордина Ю.Р., Ларионова В.П., Черского И.Н., Шумилова Ю.Н., Якупова B.C. и других показывает, что неблагоприятные

воздействия климатических факторов изменяют свойства конструкционных материалов и существенно ухудшают работоспособность оборудования электрических сетей и подстанций в зоне холодного климата; отмечается неудовлетворительная надежность работы деревянных конструкций ВЛ, подвесной полимерной изоляции из фарфора и стекла, коммутирующих аппаратов, трансформаторов открытых подстанций, заземляющих устройств. Разработанные авторами методы снижения влияния климатических факторов следует рассматривать как потенциальную возможность повышения эксплуатационной надежности систем транспорта электроэнергии. Одним из основных факторов, ограничивающих реализацию этой возможности, является отсутствие концептуальных положений, методологии и принципов комплексного решения конкретных технических задач.

В этой связи в концептуальном плане важно обосновать применимость методологии построения транспортных систем к задачам обеспечения надежности их работы и качества электроэнергии протяженных ВЛ. В практических разработках акцент полезно сделать на методическом и практическом направлениях этого подхода применительно к электротехническому оборудованию и элементам систем транспорта электроэнергии с учетом экстремально низких температур.

Целью методического направления развития, предложенного автором подхода, является создание эффективных методик повышения качества электроэнергии протяженных ВЛ и эксплуатационной надежности работы основного и вспомогательного оборудования и составляющих его элементов. В техническом направлении предполагается реализация устройств, обеспечивающих живучесть систем электроснабжения в условиях Севера, в частности, решение задач: дифференцированного подхода к заглублению фундаментов опор и оптимизации несущих конструкций ВЛ, подвесной изоляции, устройств заземления и низкотемпературных компонентов смазывающих и охлаждающих материалов применительно к условиям экстремально низких температур.

Проведенный в работе анализ эксплуатационной надежности электросетевого хозяйства Азиатского Севера основывается на информации, которая собиралась непосредственно на производственных и энергоснабжающих предприятиях, и содержит четыре основные группы сведений: об адресе (номер изделия, завод-изготовитель, предприятие, эксплуатирующее оборудование или конструкцию, тип дефектного элемента; параметры линии; фотографии объекта и элементов); о времени обнаружения дефекта; об условиях, при которых произошло повреждение (конструктивные особенности, наработка на момент повреждения, температура, при которой произошло повреждение); о технологических операциях оперативного персонала и о влиянии их на возникновение повреждений. Устанавливается изменение относительной частоты повреждений по месяцам года, а также выявляются технико-экономические

показатели отказов оборудования и элементов и основные причины, ответственные за отказ при низких температурах.

Показано, что основной причиной выхода из строя несущих конструкций ВЛ, электрооборудования и его элементов, эксплуатируемых при низких температурах, является влияние повышенной солнечной радиации и влаги в комплексе с резкими суточными перепадами температур, которые вызывают морозное разрушение железобетонных фундаментов опор ВЛ и подстанций, ускоренное старение и разрушение изоляторов, раскосов и траверс деревянных опор. Происходит их растрескивание с последующим интенсивным увеличением горизонтальных и наклонных трещин вследствие циклического замораживания и оттаивания влаги. Аналогичные, но более сложные процессы происходят в глазури фарфоровых изоляторов. Микротрещины на поверхности изоляторов провоцируются не только солнечной радиацией, но и термическими напряжениями, возникающими за счет большой разницы между коэффициентами линейного расширения металла, цемента и фарфора при резких перепадах температуры. Дополнительные термические напряжения в теле изоляторов возникают за счет сорбции и десорбции влаги в микротрещинах глазури, по которым в последующем формируется токопроводящий канал, который и приводит к пробою изоляторов. Биологические факторы (гниение) прежде всего разрушают сваи опор в приграничном слое «земля-воздух», горизонтально расположенные траверсы и частично ветровые раскосы, вызывая загнивание древесины, которое протекает интенсивнее в черноземных, супесчаных и песчаных грунтах, вследствие повышенной влажности и наличия воздуха, способствующих размножению грибков. Этот процесс замедляется в глинистых грунтах. Интенсивное гниение происходит при температуре от 20 до 50°С и влажности древесины 20...30%. Надежность работы ВЛ и подстанций связана с сезонными изменениями удельного сопротивления многолетнемерзлых грунтов и сопротивления заземления. Установлено, что промерзание рыхлых отложений снижает их электропроводность в сотни и даже тысячи раз, а отношение максимальных значений сопротивления заземлений к минимальным может достигать 100 раз и более. Повреждения на ВЛ наблюдаются при прохождении трасс по участкам с образованием наледей, термокарста, оползней (солифлюкции), морозобойных трещин, оврагообразования и деформации грунтов. Практически преодолеть деформацию нагрузкой верхнего строения и весом подножника с грунтом на его уступах невозможно. Поэтому закрепление опоры ВЛ в грунте следует выполнять с учетом решений, которые бы исключали воздействие нормальных сил пучения.

Показано, что при исследовании общей проблемы повышения эксплуатационной надежности протяженных систем транспорта электроэнергии в условиях Севера недостаточно изучены вопросы качества электроэнергии малонагруженных линий, не решена одна из

первостепенных задач регулирования напряжения на линиях с малыми нагрузками, для которых характерны запредельные отклонения напряжения, достигающие 30...50%. Недостатки традиционно используемых средств обеспечения качества электроэнергии на основе компенсирующих устройств и необоснованность дороговизны применения соответствующего протяженности линии класса напряжения инициируют освоение разработанного автором наиболее эффективного для условий Севера устройства управления режимами напряжения - регулятора (стабилизатора), основанного на элементах сильноточной преобразовательной техники. Поэтому существенное внимание автором уделено исследованиям особенностей построения и работы устройства при низких температурах и его влиянию на устойчивость энергосистемы.

Обоснована необходимость применения нестандартного класса напряжения ЗЗОкВ для системообразующих линий и межсистемных связей Якутии на перспективу до 2010 г.

Обращено внимание на необходимость комплексного исследования закономерностей изменения работоспособности оборудования открытых подстанций и его элементов при эксплуатации в условиях Севера, на разработку и научное обоснование методов и средств повышения эффективности эксплуатации электросетевого хозяйства.

Компенсация потерь напряжения в протяженных линиях на основе токового управления режимами вольтодобавочного канала

Вопросам развития и совершенствования методов регулирования и стабилизации напряжения посвящены исследования Аберсона М.В., Кобзева A.B., Лабунцова В.А., Липковского В.А., Липкинда М.С., Миловзорова В.П., Обрусника В.П., Холмского В.Г. и других. Над проблемой работают многие зарубежные фирмы. Известны, например, патенты японских фирм «Мицубиси дэнки кабусики кайся», «Тошиба дэнки кабусики кайся», патенты Англии, ФРГ, США и многие другие работы, которые отражают новые разработки узкодиапазонных регуляторов и стабилизаторов переменного напряжения на тиристорных ключах.

Наряду с достигнутыми успехами следует отметить, что при исследовании вопросов стабилизации напряжения протяженных ВЛ имеется еще много важных нерешенных задач, касающихся методов построения высоковольтных регулирующих органов (РО) на тиристорах, которые позволили бы получить минимальные искажения формы кривой выходного напряжения и использовать устройства стабилизации для повышения уровней статической и динамической устойчивости энергосистемы.

Анализ возможных методов регулирования напряжения в энергосистемах показывает, что к наиболее эффективным для протяженных ВЛ следует отнести метод регулирования по току.

Реализация этого метода осуществляется компенсирующими устройствами реактивной мощности, трансформаторами, регулируемыми под нагрузкой, или вольтодобавочными (ВДТ). Последние позволяют за счет введения сравнительно небольших дополнительных мощностей с РО на тиристорных ключах решить задачу поддержания напряжения на протяженных ВЛ в допустимых пределах.

Существуют два метода возбуждения ВДТ. Первый основан на изменении насыщения сердечника путем подмагничивания постоянным током, второй - на традиционной конструкции ВДТ, у которого в возбуждающую обмотку включены силовые тиристоры. Именно этот метод представляет интерес для узкодиапазонного регулирования. Он реализует чередование трех режимов, зависящих от условий нагрузки: режим вольтодобавки, режим нулевой добавки и режим вольтоотбавки. На этом принципе построен регулятор-стабилизатор напряжения тиристорной системы (РСНТ) (рис. 1), разработанный автором в Институте физико-технических проблем Севера СО РАН [1,3,5,12-16,22,23, 26,27,31,37-39,46,47].

Рис. 1. Схема включения РСНТ на линии

В работе показано, что применение РСНТ с реверсивным вольтодобавочным каналом (ВДК) при искусственной коммутации ключей (рис. 2) оказалось наиболее эффективным методом повышения пропускной способности протяженных линий по режиму напряжений.

Также показано, что вынос регулирующего органа за пределы регулировочного трансформатора (РТ) полностью исключает влияние магнитных и температурных полей на работу тиристорных ключей, а разделение вторичной обмотки РТ на оптимальное число дискретно переключаемых и одну аналоговую секции открывает путь к реализации метода встречного регулирования напряжения по току.

Дискретное регулирование ВДК обеспечивается при нулях тока нагрузки, а вольт-секунды напряжения аналоговой секции обеспечиваются симметрично в оба полупериода (рис. 2). При этом акцентируется внимание на использовании положительных качеств режима неискаженной передачи, позволяющего формировать выходное напряжение ВДК без сдвига первой гармоники относительно напряжения линии. Обеспечение системой управления РСНТ быстродействия регулирования напряжения сети за половину периода является важным достоинством устройства. Особенностью высоковольтного РО является цепочечное соединение силовых тиристоров в фазах. Их количество может достигать десятков и сотен штук.

Рис. 2. Режим вольтодобавки при искусственной коммутации ключей

В длинной цепочке определяющее влияние на распределение напряжения между тиристорами оказывают их паразитные емкости на землю. Разработанный автором метод и устройство динамического деления выравнивает емкость анодов и катодов тиристоров РО относительно земли за счет введения электростатического экранирования цепочки [3]. При отсутствии электростатического экрана ближайшие к земле приборы имеют удельную емкость на 30...40% больше по сравнению с удаленными. Электростатические экраны представляют собой двухпроводную линию из круглых заземленных токопроводов, проходящих через цилиндрические отверстия внутри всех охладителей последовательной цепочки. Заземленные токопроводы покрыты слоем полимерного диэлектрика и относительно охладителей представляют обкладку конденсаторов, имеющих идентичные емкости Со (рис. 3). Поскольку к цепочке тиристоров прикладывается напряжение фазы иф, то для любой точки цепочечной структуры система уравнений имеет вид:

(1иф=п„(1х] (1)

Ж = иу„(1х }

где

1 - ш С х ' П0РЯДК0ВЫЙ номер тиристора от нулевой

точки РО; (О - угловая частота напряжения РО; / - ток в цепи тиристоров; ^ _ — _ [с7, где с' - проходная емкость тиристора.

_J_ с

Рис. 3. Схема замещения диэлектрика электростатического экрана: 1 - заземленный токопровод; 2 - полимерный диэлектрик; 3 - радиатор (охладитель)

Решая систему уравнений (1), получим напряжение в точке х

последовательной цепи: u=U ihUL, где N - количество

* shy N

последовательных тиристоров. Тогда напряжение на х- м элементе будет:

U=-

dU,

гиФ

chy х-

(2)

dx shy N

Поскольку у для всех тиристоров остается величиной постоянной, то напряжение в РО распределяется равномерно и формула (2)

примет вид: [)' =

U

гр

N

Электростатическое экранирование по новому решает задачу равномерного деления напряжения между тиристорами и повышает надежность их работы в коммутационных режимах [17, 22].

Строгая одновременность включения тиристоров с технологическим разбросом ВАХ в РСНТ реализуется путем увеличения амплитуды тока управления /^,>1 А и повышения крутизны переднего фронта импульса. Это позволило форсировать накопление критического заряда, снизить время задержки температуры структуры, вследствие чего тиристоры включаются более равномерно. Повышение крутизны переднего фронта импульса тока управления потребовало максимального снижения паразитных параметров трансформаторной цепи. Для решения этой

задачи нами выполнены аналитические и экспериментальные

исследования колебательных процессов в трансформаторной цепи.

Задача сводится к определению допустимых, с точки зрения искажений формы импульса, значений индуктивности Ь5 и емкости С0 .

По второму закону Кирхгофа для цепи Ь8СГ) имеем уравнение : иг +Е, = 0, тогда и, =-Е, , но так как Е, =-Ь<—, то

[/ =]_, —; при этом ток в цепи нарастает со скоростью

с" ' Л

(3)

Л Ц

Следовательно, с одной стороны, при больших значениях Ь$ медленнее изменяется ток в цепи заряда емкости Сд. С другой стороны, при меньших величинах Сд и неизменном напряжении IIу, круче экспонента зарядного тока и быстрее происходит обмен энергии с контуром индуктивности Ь5 с меньшими затратами времени на формирование переднего фронта импульса тока управления. / = тф^аЬ!1С0 , где О! -

коэффициент передачи трансформаторной цепи; индуктивность

рассеяния; т - относительная длительность фронта; сл - динамическая емкость трансформатора.

Динамическая емкость £ _ 3В(к, +1) находится в прямой

й Д Яш,

зависимости от коэффициента в = е е — > который определяется

0 3

диэлектрической проницаемостью материала £, а индуктивность рассеяния, приведенная к виткам первичной обмотки,

Ь = №2х ~ п

Д,2 +—-

3

определяется конструктивными данными

трансформатора. Здесь £,£0 - диэлектрические проницаемости материала изоляции и воздуха; к - высота обмотки на стержне; р - средний периметр намотки; кт - коэффициент трансформации; й)1 - витки первичной обмотки; ¿К,<1г - диаметры проводов обмоток; Л12 -изоляционный промежуток между обмотками.

Совокупность технических решений (понижения диэлектрической проницаемости главной изоляции ИТ, низкого числа

витков, способа намотки катушек, их размещения на магнитопроводе и стали магнитопровода с ППГ) позволила автору на два порядка сократить длительность формирования переднего фронта импульса тока управления (за счет снижения динамической емкости на два порядка и индуктивности рассеяния на 85%), обеспечить одновременность включения тиристоров с разбросом вольт-амперных характеристик, повысить эксплуатационную надежность тиристоров в условиях холодного климата (рис. 4).

8.5 Я 100 1Я> 200*10 9 с

Рис. 4. Кривые динамической емкости импульсного трансформатора

Исследованием перегрузочной способности тиристоров методом наложения установлено, что ключевые элементы РО РСНТ длительно выдерживают токовые перегрузки свыше 50% (область АВСД, рис. 5) при температуре минус 60°С.

Рис. 5. Перегрузочная способность ключевых элементов РО в экстремальных условиях

Количественная оценка предельно допустимых энергетических характеристик РСНТ с симметричной вольтодобавкой при токовой синхронизации, их сравнительный анализ и динамика изменения в зависимости от угла регулирования аналоговой секции проводились по известным коэффициентам: гармоник кг, искажения ки, формы кф, мощности км, несинусоидальности к„. Качественные показатели РСНТ определены для наиболее неблагоприятного режима - вольтодобавки.

Анализ результатов исследований показал, что наибольшие изменения кг,ки,км проявляются при угле регулирования 50°; их абсолютные значения малы и влияние на форму кривой напряжения линии оказывают незначительное.

Показано влияние коэффициента мощности на регулировочную характеристику. Её форма приближается к прямолинейной при увеличении угла (р, а наибольшая статическая ошибка регулирования выходного

напряжения наблюдается для углов управления 40...50° и при км =0.94

ли составляет 0,5% (рис. 6).

Cos ф =0,940

Cos ф =0,866

Cos ф =0,766

Рис. 6. Регулировочная характеристика регулятора напряжения

В работе проанализированы результаты исследования динамической устойчивости работы энергосистем с протяженными линиями с РСНТ. Показано, что методы регулирования, заложенные в регуляторе, в частности, запрет регулирования при увеличении тока нагрузки в линии свыше 20%, способствуют сохранению динамической устойчивости системы.

В РСНТ с этой целью вводится режим короткого замыкания обмотки возбуждения вольтодобавочного канала. При этом вторичная обмотка вольтодобавочного канала, увеличивая реактивное сопротивление линии, способствует снижению тока сверхперегрузки. После ликвидации или самоликвидации аварийной ситуации РСНТ автоматически вводится в работу при токе нагрузки 1,1/« •

Влияние электронагрева, синтетических жидкостей и алмазных присадок на хладостойкость и надежность работы оборудования трансформаторных подстанций

Метод теплового воздействия на оборудование трансформаторных подстанций заключается в том, что производится нагрев поверхностей баков трансформаторов и масляных выключателей при помощи трубчатых, политетрафторэтиленовых с углеродным наполнением и коаксиальных электронагревателей. Это рассмотрение необходимо для того, чтобы заранее отвергнуть малоэффективные методы, требующие больших затрат электроэнергии. В связи с этим для экстремальных условий Севера, при участии автора, были предложены синтетические жидкие диэлектрики. В качестве электроизоляционных жидкостей для трансформаторов предлагаются жидкости на основе хлорированных ароматических углеводородов (полихлордифенилов или смесей их с полихлорбензолом), например, гексол, совол, совтол, пиранол, сибанол, клофен и другие; при этом выполняется требование понижения температуры застывания жидкого диэлектрика до минус 60°С и ниже.

Работа маслонаполненных выключателей периодически сопровождается возникновением электрической дуги, а ее длительное горение при повышенной вязкости масла увеличивает количество продуктов разложения масла. Здесь, как и в трансформаторах, предлагается использовать синтетические электроизоляционные жидкости. Наиболее подходящими являются жидкости на основе фторорганических соединений, такие как перфторированные типа Д-83, ДК-104, Д-140 и ДГ-180. Эти жидкости не гигроскопичны, не горючи, самовосстанавливаются после электрического пробоя, взрывобезопасны, химически инертны к действию сильных кислот, щелочей, окислителей и других агрессивных сред. Термическая устойчивость допускает эксплуатацию их при температуре 300°С и более; температура замерзания - минус 90°С и ниже. Проведенные автором исследования этих жидкостей, как рабочей и изоляционной среды, показывают их высокую стойкость к условиям холодного климата. Их сравнительно высокая стоимость оправдывается долговечностью работы аппаратов и сокращением частоты ревизий.

Рецептура низкотемпературных смазок на основе порошков природных технических алмазов. Противоизносное действие смазочных материалов основано на образовании ими на трущихся поверхностях защитных пленок, способных снижать трение и износ. Исследования влияния толщины пленок, образуемых минеральным маслом нефтяного происхождения без присадок, на интенсивность изнашивания трущихся поверхностей в условиях различных режимов эксплуатации показали, что в условиях эксплуатации пленки, образуемые маслами и присадками, имеют толщину от 0,5 до 20 мкм. Высокие удельные давления в зоне фрикционного контакта вызывают резкое повышение вязкости масла, чем и

обеспечивается несущая способность пленки. Снижение скорости скольжения, увеличение нагрузки или применение масла с низкой вязкостью может и при наличии пленки приводить к непосредственному контакту микровыступов шероховатостей вследствие уменьшения ее толщины. Установлено, что количество продуктов износа и степень их дисперсности резко снижаются при удельной толщине пленки Я > 2. Удельная толщина пленки - это отношение ее толщины /г, образуемой маслом и присадкой, к сумме среднеквадратичных значений высот микровыступов шероховатостей на трущихся поверхностях ст, т. е.: д _ к , с целью улучшения рабочих характеристик смазывающих

материалов, работающих при низких температурах. Автором предложено применять присадки из ультрадисперсных порошков природных технических алмазов [14,19,41]. Это позволит решить задачу хладостойкости стандартных смазывающих материалов, применяемых в энергетике для приводов отключающих аппаратов.

На практике твердые присадки к маслам успешно применяются только при очень малых размерах частиц и достаточно узком фракционном составе, чтобы большее количество частиц, разделяя трущиеся поверхности, воспринимало нагрузку, уменьшая тем самым удельное давление. В условиях трения формируется пленка, прочно связанная с поверхностью. Фракции с размером частицы, меньшей 1 мкм, примерно соответствующие центральной части гистограммы распределения частиц, представляют собой зерна по форме, близкие к синтетическим алмазам (окатыши). Получение подобных структур реально с использованием вихревых методов дробления микропорошков.

Задачей настоящей работы является разработка технологии применения в смазках микропорошков природных технических алмазов.

Установлено, что для получения смазки со свойствами, близкими к оптимальным, содержание технического алмаза должно составлять не менее 1% и не более 10%. Смешение исходных ингредиентов достигается гомогенизацией ультразвуковым методом. Образцы исследуемых смазочных материалов готовились на основе низкотемпературных пластичных нефтяных смазок ЦИАТИМ, ЛИТА, ПГС. Найдены коэффициенты трения покоя и трения скольжения пар сталь-сталь с различной чистотой обработки поверхности при удельной нагрузке 50 г/см2. Коэффициент трения покоя определялся по усилию страгивания, коэффициент трения скольжения - равномерного движения.

Чистота поверхности: 1 контртело - 7-й класс; 2 контртело - 8-й класс; 3 контртело - 9-й класс; 1 образец - 8-й класс; 2 образец - 9-й класс. Из результатов испытаний (рис. 7) видно, что присадки размером 1 мкм при концентрации 2,5 и 5% снижают коэффициент трения в 1,5...2

раза; микрочастицы размером около 40 мкм существенного снижения коэффициента трения не дают. Исследования с помощью электронного микроскопа показали, что усиление положительного эффекта при изменении размеров алмазных частиц обусловлено тем, что в этом случае их больше внедряется в зону фрикционного контакта. Тем самым достигается снижение высоты микровыступов поверхности, что приводит к «сглаживанию» шероховатостей и улучшению эксплуатационных свойств смазочного материала.

В числи геле - номер контртела, в знаменателе - номер образца

Методы снижения и стабилизации сопротивления заземляющих устройств в условиях многолетнемерзлых грунтов

Одна из сложных задач в энергетике Севера - обеспечение круглогодичного низкого сопротивления заземляющих устройств трансформаторных подстанций и ВЛ. Затраты, связанные с сооружением заземляющих устройств подстанций, достигают 30...35% сметной стоимости объекта. Из многообразия известных способов выполнения заземления наиболее эффективным для Севера является способ выноса заземлителя на непромерзающее дно озера, реки или моря, при этом площадь водоема должна быть не менее 0,28 км2, а глубина - более 2 м.

Выполнение выносных заземлителей экономически целесообразно при наличии тапиковых зон на небольшом расстоянии от заземляемого объекта.

Один из путей уменьшения сезонного изменения сопротивления заземления в условиях многолетнемерзлых грунтов заключается в сохранении части вмещающей заземлители, среды в талом состоянии в зимний период времени. Сохранением или искусственным созданием тапиковых зон в мерзлых породах и их электропроводностью можно эффективно управлять с помощью электроподогрева.

С этой целью автором были проведены исследования поведения заземляющих устройств, вмещенных в деятельный слой, в комплексе с электроподогревом в виде электродов-заземлителей коаксиальной конструкции. Рассмотрено тепловое воздействие скважины, обогреваемой нагревателем, с окружающими многолетнемерзлыми породами, основными теплофизическими характеристиками которых являются: р - плотность, с\, с2 - теплоемкости, А|, Я2 - коэффициенты теплопроводности талого и мерзлого грунтов, м -льдистость, 7> - естественная температура грунта. Решение поставленной задачи сводится к нахождению закона изменения во времени границы раздела талой и мерзлой зон.

Для математического моделирования данного процесса была сформулирована осесимметричная задача теплопроводности с учетом фазового перехода влаги, насыщающей грунт, т. е. его протаивания за счет действия нагревателя в скважине. Решение поставленной задачи велось методом интегрального теплового баланса, который успешно используется для изучения теплового взаимодействия нефтяных и газовых скважин с мерзлыми горными породами. Этот метод позволяет свести исходную задачу для уравнений в частных производных к решению задачи Коши для системы двух обыкновенных дифференциальных уравнений. В данном случае известное решение необходимо видоизменить с учетом специфики

процесса, что отражается в виде граничного условия

дг

- у, которое

выражает постоянство теплового потока на поверхности скважины с размещенным внутри коаксиальным нагревателем.

В соответствии с методом интегрального теплового баланса введен

радиус теплового влияния Я (?), который определяется из соотношений

Т-Т — = 0 ПРИ г = Я(0 (4>

г Эг

Условия (4) заменяют собой начальное условие Т2 (г,0) = Ту и условие ограниченности решения на бесконечности. Вспомогательная переменная определяется из интеграла теплового баланса, который выводится путем интегрирования дифференциального уравнения для мерзлой зоны

и имеет вид:

Л

7

40

Зг г дг

дг

гт2{г,1)аг^тгк—

<т Э7;

Л дг

В результате для определения безразмерного радиуса протаивания получаем систему двух обыкновенных дифференциальных уравнений:

/ЦгДи-!) Л 5 $(н!пи + 1—и)

.(5)

¿я

1

-(«2+и + 1)+0.25(1-Н2)

—(н1пи + 1-и)- — 5V Л

и} и 1

—+--ити—

12 4

Л 1пи| 6

Для ее однозначного решения необходимо задать начальные условия следующего вида:

*(0)=1,Л(0) = Л„,, (6)

где начальное значение радиуса влияния определяется путем решения следующего трансцендентного уравнения

Второе условие в (6) означает, что протаивание мерзлого грунта начнется через некоторое время после включения нагревателя, за которое радиус теплового влияния увеличится до величины Ит.

Математическая модель (5) - (6) может быть использована не только для расчетов протаивания при работе нагревательного устройства, но и смерзания грунта при его отключении. Для этого в уравнениях (5) необходимо положить д = 0, а в начальных условиях (6) заменить значения

5(0), /?(0) на величины, полученные на предыдущем этапе вычислений.

И в том, и в другом случае соответствующая задача Коши решается методом Рунге - Кутта четвертого порядка точности.

Расчеты выполнялись для двух типов грунта (все величины даны в так называемой технической системе единиц):

1) р = 1600; X, =1,30; Л, =1,65; с, = 650; с2 =485; %г =А2/С2 =3,71-КГ3;

2) р = 1800; Я, =1,51; /Ц =1,95; с, =740; с2 =500; %г =3,38-10"3.

Было установлено, что у этих двух типов грунта различия в величинах радиуса протаивания не превышают 1%, поэтому все дальнейшие вычисления проводились только для грунта второго типа.

Дополнительно использовались следующие значения параметров: наружный радиус скважины - 0,0135 м; теплота плавления льда - 80 ккал/кг; мощность нагревателя - 6,5 кВт; влажность (льдистость) грунта -0/59 и 0,20; начальная температура грунта - минус 4 и минус 7.7°С.

Результаты вычислений динамики радиуса протаивания при включенном и выключенном нагревателе представлены на рис. 8 а,б.

а б

---- - -Ж. ЗШ" --

/ / / w ■тгзг

т -1- ■4

! -

!

(12)

Рис 8 Динамика изменения радиуса зоны талого грунта при включенном (0 < ( < 4000 ч) и выключенном (4000 < / < 8000 ч)нагревательном устройстве Цифры под кривыми обозначают начальную температуру грунта и его влажность

Здесь величина радиуса протаивания отнесена к величине радиуса скважины, а размерное время (в часах) связано с безразмерным следующим соотношением 7 = 0 0472? ■ Анализ графиков на этих рисунках позволяет сделать следующие основные выводы. Во-первых, в полном соответствии с физикой процесса скорость протаивания существенно зависит от влажности грунта, окружающего коаксиальный нагреватель. Во-вторых, протаивание слабо зависит от начальной температуры грунта. Это объясняется сравнительно большой мощностью нагревателя, что в свою очередь приводит к гораздо большим градиентам температуры в зоне талого грунта по сравнению с зоной мерзлого грунта, а это означает, что начальная температура грунта будет мало влиять на скорость движения границы протаивания. В-третьих, скорость протаивания существенно выше скорости смерзания, что видно на рисунках. Например, из рис. 8 следует, что при протаивании примерно за 8 сут. радиус талой зоны составил 0,91 м, а при обратном смерзании за то же время он уменьшился всего на 0,07 м. Экспериментальным путем установлено, что коаксиальный нагреватель представляет собой в основном активную нагрузку с cos (¡0=0,9. Его мощность составляет 6,5 кВт.

Включение электродов в сеть и нагрев грунта производились в весенний период (в начале марта) таяния снега, когда на поверхности земли образуется тонкий проводящий слой. Значения экспериментальных и расчетных данных приведены в таблице.

Этот период соответствует времени максимальных удельных сопротивлений грунта и, следовательно, повышенной опасности поражения электрическим током обслуживающего персонала. Основную функцию заземляющего устройства принимают на себя дополнительные коаксиальные электроды-нагреватели, связанные электрически с основным

Температурный режим грунта в зоне электронагрева

Расстояние от нагревателя, см Температура грунта, "С

Расчетная Экспериментальная

0 70 67

15 43.5 39,7

30 30 28

100 0,7 0,5

контуром и имеющие связь с талым высокопроводящим поверхностным слоем за счет наличия таликовых зон вокруг них. Следовательно, обеспечивается надежная работа технологического заземления и защиты обслуживающего персонала от напряжения прикосновения.

В качестве другого приемлемого метода автор предлагает использование для заложения заземлений широко распространенных природных проводящих образований в многолетнемерзлом грунте [2]. К ним относятся надмерзлотные талики и подземные воды, а также слои легких пылеватых суглинков, которые при малых отрицательных температурах имеют низкое удельное электрическое сопротивление. Талики, особенно сильнообводненные, или грунты, насыщенные высокоминерализованными рассолами (криопэги), имеющие удельное электрическое сопротивление десятки и единицы Омм, наиболее приемлемы для заложения в них заземлителей. В отдельных случаях надмерзлотные талики, как и криопэги, сохраняют талое состояние во всем годовом цикле протаивания и промерзания деятельного слоя и вполне пригодны для заложения в них заземлителей. Менее подвержены сезонным изменениям межмерзлотные талики, а также подозерные, подрусловые-сквозные и замкнутые. Последние широко используются в практике выполнения выносных заземлений. Что касается межмерзлотных таликов, обусловленных прерывистостью криолитозоны, то сведения о них немногочисленны. Известны водоносные межмерзлотные горизонты на бестяхской террасе и аналогичных песчаных террасах в Центральной Якутии.

Основные исследования межмерзлотных таликов изложены в работах Добрецова В.Б., Ржевского В.В., Тархова А.Г., Толстихина Н.И.,

Якупова B.C. Для заложения заземлителей могут быть использованы и подмерзлотные неглубоко залегающие талые горизонты и криопэги. Преимущества использования проводящих слоев в многолетнемерзлом грунте для заложения заземлений состоят в следующем: 1) низкое удельное электрическое сопротивление грунта позволяет выполнить заземление, отвечающее требуемым нормам, при минимальной площади поверхности электродов и при малой металлоемкости конструкции заземления; 2) круглогодично обеспечивается стабильность сопротивления заземления (снижение сопротивления достигает трех порядков) и повышается его надежность; 3) малая глубина залегания проводящих слоев снижает объем и стоимость земляных работ (бурения).

При предпроектных изысканиях участка для выполнения заземлений целесообразно проводить поиск проводящих зон на территории объекта методами геофизики, а предварительный анализ возможности использования таликов - на основе имеющихся геологических, геокриологических и гидрологических материалов и карты надмерзлотных вод Якутии.

Экспериментальное изучение хладостойкости фарфоровых и стеклянных изоляторов

Особенности работы подвесной изоляции в условиях низких температур обусловливают необходимость рассмотрения влияния длительности хранения и эксплуатационного периода на изменение рабочих характеристик фарфора и стекла.

В качестве объектов исследования были выбраны две партии подвесных изоляторов Славянского, Южно-Уральского и Дальнинского арматурно-изоляторных заводов: 1) длительно хранившиеся в условиях холодного климата и 2) отработавшие на ВЛ-35...220кВ от 5 до 30 лет. Из внешнего осмотра видно, что несмотря на значительный срок службы и хранение изоляторов, у большинства из них обнаружены дефекты, только ухудшающие товарный вид (мелкие выплавки, мушки, лысины на глазури, заводская подмазка, неравномерный цвет и наплывы глазури). У 70% фарфоровых изоляторов tg 8 превышает нормативную величину от 2 до 20 раз; стеклянные изоляторы показали незначительные отклонения tg 8.

Согласно техническим условиям, поступившие с завода изоляторы перед монтажом испытываются мегомметром 2500 В. В работе показано, что при испытании повышенным напряжением промышленной частоты часть изоляторов, главным образом с отклонениями от норм tg 8, не выдержали даже напряжения 5...б кВ. Следовательно, испытаний изоляторов только мегомметром недостаточно, необходимы еще испытания повышенным напряжением, которые должны проводиться в электросетевых лабораториях перед установкой их на линию.

Затем все изоляторы прошли механические испытания на разрывной машине. Одноминутную нагрузку на изоляторы ПМ-4,5 и ПС-4,5 плавно поднимали до 3-х тонн с последующим снятием и проверкой потоком искр. Далее контрольно-выборочные испытания проводились: одночасовой электромеханической нагрузкой; пробивным напряжением; перепадом температур; проверкой однородности в изломе и пористости фарфора. Показано, что электромеханическую нагрузку выдержали 15% изоляторов ПМ-4,5; 24х-часовую - 67%; разрушающую электромеханическую - менее 50%. Нулевые изоляторы были разармированы, их головки очищены от портландцемента и пропитаны раствором 0,5% фуксина в этиловом спирте и разрушены. Показано, что излом имел характерный вид кольцевой трещины в месте перехода шаровой части головки в коническую в плоскости, перпендикулярной вертикальной оси изолятора. Открытой пористости фарфора не обнаружено.

Наиболее важным является изучение стойкости изоляторов к сезонным изменениям температуры и термоударам. Тепловое равновесие в теле изолятора нами достигалось путем увеличения до 6 ч времени выдержки его в испытуемой среде и сокращением до 7 с времени переноса изолятора из одной среды в другую.

Комплексные испытания стеклянных изоляторов показали их высокую электрическую и механическую прочность и преимущества перед фарфоровыми. Рекомендовано энергосистеме проводить контрольно-выборочные испытания подвесных изоляторов перед установкой их на ВЛ с учетом дополнений автора к стандартной методике.

С целью выяснения устойчивости новых полимерных изоляторов к факторам холодного климата, размещенных на ВЛ АК «Якутскэнерго», были проведены их натурные и лабораторные исследования, которые позволили получить новые знания о компонирующих материалах. Показаны высокая стойкость и стабильность их характеристик к воздействию интенсивной солнечной радиации и резким годовым и суточным перепадам температур окружающей среды. Установлено, что полимерные изоляторы сохраняют высокую механическую прочность, повышенные значения влагоразрядного градиента по строительной высоте, напряжения возникновения короны, величин разрядных напряжений и трекингостойкости. Гидрофобность изоляторов не только не снизилась, но даже произошло ее увеличение на 17%. Измерения влагоразрядных напряжений показали слабую зависимость их снижения от степени загрязнения атмосферы и длительности эксплуатации изоляторов. Испытания изоляторов напряжением грозового импульса показали, что у ЛК-70/110 и ПК—70/110 запас прочности на 15...20% выше нормируемого напряжения, а у ПК-70/35 достигает более 50%. Механическая прочность на разрыв после 19 лет опытной эксплуатации превышает нормируемую в 1,5...2 раза.

Таким образом, проведенные исследования и положительный опыт эксплуатации полимерных кремнеорганических изоляторов типа ЛК и ПК дают основание рекомендовать их к применению на линиях электропередачи, работающих в экстремальных условиях Севера. Их применение позволит повысить надежность и эффективность эксплуатации линий электропередачи.

Влияние сезонной миграции влаги на деформацию грунтов трасс линий электропередачи

Важной задачей строительства ВЛ на Севере является оптимальная глубина заложения фундаментов опор, которая определяется условиями протаивания деятельного слоя и надежного защемления сваи в мерзлоте, противодействующего силам деформации (морозного пучения). Если второе условие поддается расчету и особых трудностей не представляет, то глубина протаивания деятельного слоя определяется без учета миграции, влаги в мерзлых грунтах.

Сезонно протаивающий слой многолетней мерзлоты достигает 0,2...4 м в зависимости от рельефа местности, экспозиции склонов, растительного покрова, состава грунтов, влагосодержания и других факторов.

Руководствуясь строительными нормами и правилами проектные институты принимают повсеместно, с учетом максимальной глубины протаивания деятельного слоя, глубину заложения фундаментов опор В Л на 5,5... 6 м. Такое решение неоправданно удорожает строительно-монтажные работы, увеличивает расход материалов и сроки строительства ВЛ. Однако многолетний опыт эксплуатации сотен километров ВЛ в Южной Якутии и тысячи километров в Магаданской энергосистеме, где опоры заглублены на 2,5...3 метра, убедительно показывает, что выпирание опор наблюдается не повсеместно, а только на участках с определенными грунтовыми условиями.

В связи с этим исследования были направлены на разработку методики дифференцированной глубины заложения фундамента с учетом деформации грунтов и миграции влаги и на новые технические решения строительства ВЛ в сложных грунтовых условиях Севера.

Лабораторно-экспериментальные исследования показали, что коэффициент влагопереноса грунтов сильно зависит от степени увлажненности. Фильтрация в грунтах может происходить лишь при значениях влажности, равных так называемому фуникулярному состоянию влаги в почве.

Нами сформулирована совмещенная математическая задача тепловлагообмена грунтов леса и вырубки просеки при многолетнем цикле промерзания и протаивания [34]. При этом использованы для поверхности

леса и вырубки ранее полученные значения теплового потока. Выполненные расчеты, при известных значениях коэффициента диффузии влаги, найденные по результатам лабораторных экспериментов на образцах различных грунтов, ожидаемого эффекта увеличения глубины талика просеки за счет миграции влаги не дали. Но существование такого явления очевидно. Об этом свидетельствуют многочисленные наблюдения за лесными вырубками, когда за сравнительно короткое время на их месте образуются даже озера. Поэтому было уделено большое внимание физической картине влагопереноса в грунтах - капиллярной системе, фильтрации и пленочному передвижению влаги. Анализ хроноизоплет влажности показывает, что ни гравитационное вертикальное передвижение влаги, ни горизонтальное передвижение под воздействием различий в увлажненности не обеспечивают достаточно быстрого передвижения влаги на всю глубину талого слоя. Это значит, что конвективный теплоперенос не оказывает существенного влияния на протаивание мерзлого грунта. На основании этого можно сделать вывод о том, что имеется только один определяющий фактор влагопереноса в грунтах - наличие уклонов в талике просеки. Для дифференцированного подхода к оптимальному заглублению фундаментов опор по трассе ВЛ с целью уменьшения объема земляных работ на просеках были определены наиболее опасные участки местности по виду растительного покрова, где требуется принять дополнительные меры по надежному закреплению опор. В результате полевых наблюдений за глубиной сезонного протаивания на просеке и в лесу в зависимости от характера и состояния растительного покрова, литологического состава грунтов и ландшафта было выявлено, что явные признаки выпучивания фундаментов опор встречаются в местах повышенного увлажнения грунтов. Имеет место большое различие в глубинах сезонного протаивания на просеке ВЛ (2,2...2,5 м) и в лесу (0,7...1,8 м). Выявлено, что на 90% протяженности ВЛ эти глубины незначительно отличаются от расчетных для одногодичного цикла с учетом растительного покрова в чисто тепловой постановке задачи. Глубина заложения фундаментов намного превышает необходимые условия защемления их с целью предотвращения выпирания. Результаты этих исследований позволяют существенно снизить стоимость строительства ВЛ (до 30%), уменьшив глубину заложения фундаментов опор до необходимой. При этом следует учитывать многолетний температурно-влажностный режим грунтов просеки с указанием участков, где необходимо применение особых способов выполнения фундаментов, например, лежневых, поверхностных и т.д. Известно, что в условиях Якутии невелико разнообразие растительного покрова как в лесной, так и на открытой местности. Это позволило нам сформулировать и решить задачу по определению многолетнего температурно-влажностного режима грунтов просеки с целью нахождения равновесных максимальных глубин сезонного протаивания талика просеки ВЛ при определенных лесных растительных покровах и для опасных участков с повышенным

увлажнением грунтов. Решалась двумерная задача тепловлагопереноса по поперечному профилю грунтов просеки. Полученные результаты подтверждают предположения о большой роли надмерзлотного стока влаги на многолетний температурный режим и на установление равновесной максимальной глубины протаивания по оси просеки ВЛ.

В расчетах впервые учтены результаты экспериментальных наблюдений круглогодичного радиационного и теплового балансов растительного покрова в условиях Центральной Якутии; применены тепловые потоки, найденные методом обратной задачи по экспериментальным круглогодичным измерениям температуры в грунтах под различными растительными покровами.

Процесс тепло-влагопереноса в грунтах просеки и лесного массива описывается следующей системой уравнений в двумерной области (рис. 9).

Рис. 9. Область решения поставленной задачи

дт д

дт 01

Э Г, Э7Л „ дт „ дТ , ЭИ'.

Эл1 * дх

дх

дт

дт дг\ ' дг Г Эх * дх

дкф "дГ

д!У, дт

(7) (8)

здесь Т - температура; И^ , - содержание воды в жидком и твердом состояниях;

с - удельная теплоемкость грунта; р - плотность скелета грунта; А,, Хх -коэффициенты теплопроводности; с„ - удельная теплоемкость воды; х ,7- пространственные коэффициенты, ось г направлена вертикально вниз; к,, кх -коэффициенты диффузии воды; I, - скрытая теплота фазового перехода; кф - коэффициент фильтрации; К, V, - компоненты скорости фильтрации.

здесь IV - суммарная влажность, % (масса всей влаги/масса скелета).

На поверхности земли задаются неоднородные граничные условия с учетом растительного покрова: на нижней границе задается постоянная температура Т. Начальные условия задаются в виде распределения температуры 7^ г о; = 7;/г^- На границе 0-г выполняется условие симметрии.

Цитологический состав грунтов учитывается разбиением области £2 на слои (рис. 9).

Система уравнений (4), (5) замыкается равновесной функцией количества незамерзающей воды:

и; = КАТ) (9)

Уравнение (7) описывает процесс промерзания-протаивания влажного грунта с учетом конвективного переноса тепла. Перемещения влаги и льдовыделения учитываются выражениями (8) и (9).

Определение плотности теплового потока на поверхности грунта относится к классу некорректных задач. Численная реализация поставленной обратной задачи теплопроводности осуществлена методом сопряженных градиентов. На рис. 10 показано распределение суммарной влажности и температуры по сечению просеки с учетом поступления надмерзлотных грунтовых вод в конце сентября через три года после прокладки трассы. Мощность деятельного слоя составляет 1,8. ..2,1 метров.

Из рисунка видно, что вырубка растительного покрова леса сопровождается изменением температурного и влажностного режимов грунта. При интенсивном протаивании фунта просеки усиливается динамика суммарной влажности. На рисунке 11 приведены сравнительные результаты динамики изменения суммарной влажности грунта просеки и лесного массива по месяцам.

В осенне-зимний период влагосодержание верхнего слоя увеличивается. Увлажнение верхнего слоя идет: во-первых, за счет осенних атмосферных осадков; во-вторых, при промерзании грунта идет процесс подтягивания незамерзающей воды к фронту фазового перехода. При этом часть влаги, накопившаяся в чаше протаивания просеки в летний период, начинает мигрировать в верхние горизонты.

Миграция влаги усиливается с повышением температуры. Учет влагопереноса на 20% усиливает процесс протаивания фунта. Периодические изменения температуры на поверхности грунта приводят к тому, что в мерзлой зоне «чаши протаивания» усиливается процесс скопления влаги и, соответственно, меняется температурный режим. Нарушение влажного режима фунта просеки доходит до глубины 3,5 м.

Рис. 10. Распределение температуры а) и суммарной влажности в) с учетом надмерзлотных грунтовых вод т т т - глубина протаивания

Поэтому расчет фундаментов опор на устойчивость должен выполняться с учетом гидрогеологических условий местности, состава грунта и изменения тепловлажностного режима на трассе ВЛ.

Для определения характера взаимодействия грунтовых условий многолетней мерзлоты на фундаменты опор и подтверждения предлагаемой методики прогнозирования были выполнены экспериментальные исследования на четырех полигонах по определению деформации (вертикального перемещения) свай опор и глубины протаивания трассы просеки в различных грунтах.

Анализ результатов многолетних (25 лет) исследований показал, что наибольшему выпиранию подверглись фундаменты, заглубленные на 2 м. Это объясняется тем, что большая часть их длины находилась в деятельном

Рис. 11. Сезонная динамика суммарной влажности:

а - март: в - май; с - июль: (1 - сентябрь;--лес; —х—х - просека;

соответствующие глубины протаивания: т т т - лес; т х т х - просека.

слое сезонного промерзания и оттаивания грунта, а нижняя часть (отруб) опиралась на многолетнемерзлые грунты, которые препятствовали просадкам фундаментов при оттаивании деятельного слоя. Фундаментам, заглубленным на 2,5...3 м, силам пучения препятствовала удерживающая сила смерзания грунта с поверхностью сваи, находящейся в зоне многолетнемерзлых грунтов. Таким образом, многолетние наблюдения показали, что преобладающее большинство свайных фундаментов имело среднюю скорость выпирания не более 1 см в год. В сильно пучинистых

грунтах скорость выпирания фундаментов, не защемленных мерзлым грунтом, составила2...3 см в год.

Полевые исследования на трассах действующих ВЛ показали, что 10... 15% длины просек ВЛ проходят именно в сложных мерзлотно-грунтовых условиях с повышенной влажностью. Здесь глубины протаивания, по результатам колонкового бурения, достигают 4,5. 5 м. Такие участки наблюдаются на уклонах трасс, небольших понижениях, вблизи водоемов и марей и на участках с полным нарушением теплозащитного моходернового слоя. Вырубка леса и нарушение растительного покрова активизируют процесс увеличения деятельного слоя, меняют динамику влажностного режима лесного массива, снижают несущую способность и механические свойства грунтов на трассе ВЛ, провоцируют деформацию грунтов при критических температурах возникновения сил пучения.

Многолетний опыт эксплуатации ВЛ на Севере (более 50 лет) показывает, что опоры ВЛ 04...10кВ в массе заглублялись на 1,8...2,2 м, а ВЛ 35... 11 ОкВ - на 2,5 метра. Явление выпирания опор наблюдалось только в единичных случаях и в сильно пучинистых грунтах. Заглубление же опор по нормам СНиП ниже деятельного слоя на 2 м и более создает сверхзапас прочности, сопряженный с дополнительными, необоснованными капитальными затратами. В трудах Аргунова Л.И., Курносова А.И., Швецова Н.И., Дудинова В.А., Кобылина В.П. показано, что даже при крайне неблагоприятных условиях, когда деятельный слой сложен из сильно пучинистых грунтов, оптимальное заглубление фундаментов не превышает 4 м, а со средней и слабой деформацией она может быть снижена до 2,5 и даже до 2 м. Экспериментальные исследования на опытных свайных полигонах убедительно показали, что в массе продольная деформация происходит со скоростью 1 см/год. Это удовлетворяет допустимый предел деформации в течение всего срока службы деревянных опор.

Другим методом снижения затрат являются разработанные нами метод установки и конструкция лежневой опоры, исключающие земляные работы. Такая опора устанавливается на лежни, уложенные на поверхности земли без нарушения растительного покрова. Показано, чго в одинаковых грунтовых условиях строительство опор ВЛ на лежневых фундаментах в 4,5 раза дешевле ВЛ с применением банкеток; опыт эксплуатации подтверждает их надежность, эффективность и целесообразность применения на трассах ВЛ со сложными грунтовыми условиями.

Заключение.

Результаты работы вносят вклад в решение важной научной проблемы, имеющей большое хозяйственное значение - повышение

надежности, живучести и эффективности транспорта электроэнергии в условиях Севера.

Основные научные и практические результаты, обобщенные в диссертации, заключаются в следующем:

1. Разработанное и реализованное устройство регулирования и стабилизации напряжения протяженных электрических сетей с вольтодобавочным каналом решает задачу улучшения качества электроэнергии и увеличения их пропускной способности по режиму напряжения. Предложенный метод встречного регулирования по току в комплексе с импульсно-фазовым управлением и искусственной коммутацией тиристоров в цепочечных структурах мостовых регулирующих органов улучшает характеристики систем стабилизации переменного напряжения, расширяет диапазон регулирования и обеспечивает достаточно высокие энергетические показатели вольтодобавочного канала, не выходящие за пределы допустимых норм на качество электроэнергии.

Исследования показали, что при любой комбинации секций вольтодобавочного канала регулятора-стабилизатора напряжения режим работы энергосистемы остается в зоне устойчивой ветви характеристики мощности.

Показано, что ключевые элементы регулирующего органа регулятора-стабилизатора напряжения способны длительно выдерживать токовые перегрузки свыше 50% при температуре окружающей среды минус 60°С. Это подтверждает их высокую надежность работы в режиме короткого замыкания на ВЛ в зоне регулирования РСНТ.

2. Выявленные закономерности отказов в работе электротехнического оборудования открытых подстанций вследствие многократного повышения вязкости трансформаторного масла показали, что перегрев обмоток силовых трансформаторов в условиях низких температур значительно превышает расчетные значения, а применение искусственного обдува при резких изменениях нагрузки только усугубляет ситуацию. Повышение вязкости трансформаторного масла в выключателях снижает скорость гашения дуги и увеличивает количество продуктов разложения масла при горении. Предложенные варианты электронагрева и использования низкотемпературных перфторированных жидкостей обеспечивают надежную работу маслонаполненного оборудования в условиях холодного климата.

3. Исследованиями трибологических характеристик присадок из ультрадисперсных порошков природных технических алмазов к стандартным смазывающим материалам установлено, что для получения смазки со свойствами, близкими к оптимальным, содержание технического алмаза должно составлять не менее 1 % и не более 10% с размером частиц менее 1 мкм. Это примерно соответствует центральной части гистограммы распределения частиц по размерам, представляющих собой зерна по форме,

близкие к синтетическим алмазам (окатыши). Получение подобных структур реально с использованием вихревых методов дробления микропорошков. Смешение же исходных ингредиентов достигается гомогенизацией ультразвуковым методом. Эффективность применения присадки к стандартным низкотемпературным смазкам подтверждена испытаниями на моделях; при этом достигнуты двукратное снижение коэффициента трения и 50%-е увеличение износостойкости узлов трения оборудования.

4. Предложенные технические решения, заключающиеся в использовании эффекта незамерзающих электропроводящих слоев грунта, позволяют на три порядка снизить сопротивление контура заземления в зимний период.

5. Разработанная методика испытаний подвесной фарфоровой и стеклянной изоляции позволила выявить главные причины их пробоя во время эксплуатации. Методикой предусматриваются дополнение к стандартным методам испытаний подвесных фарфоровых и стеклянных изоляторов перед монтажом: контрольно-выборочные испытания повышенным напряжением в условиях электросетевых лабораторий; увеличение выдержки времени изоляторов в горячей среде до 6 ч с целью равномерного прогрева тела изолятора при термических испытаниях и сокращения времени переноса до 7 с из горячей среды в холодную.

6. Многолетняя опытная эксплуатация линейной полимерной изоляции в условиях экстремально низких температур показала их высокую стойкость и стабильность характеристик к воздействию интенсивной солнечной радиации и резким годовым и суточным перепадам температур окружающей среды.

7. На основе разработанной методики прогнозирования деформации грунтов предложены специальные виды опор для прохождения участков трасс ВЛ со слабыми, заболоченными, скальными и пучинистыми грунтами, снижающие до 40% стоимость строительно-монтажных работ систем транспорта электроэнергии в условиях многолетнемерзлых грунтов.

8. По результатам проведенных исследований разработаны теоретические положения, функциональные схемы и методы расчета, как основы для проектирования, строительства и эксплуатации систем электроснабжения в условиях холодного климата. Полученные аналитические выражения и алгоритмы оптимизации конструкций, устройств заземления и фундаментов доведены до непосредственного использования в инженерной практике в прикладных пакетах программ.

9. Основные результаты работы апробированы и внедрены на ряде энергоснабжающих и проектных предприятий и организаций.

Основные публикации по теме диссертации:

Изобретения

1. Кобылин В П., Дордин ЮР, Киршанский НП и др Импульсный трансформатор. A.c. СССР № 1393192,1988.

2. Кобылий В П, Ефремов В Н Способ выполнения заземления в многолетнемерзлых грунтах. Патент на изобретение по заявке № 98110300/09(011697), 2002.

3. Кобылин В П, Филиппов ОО, Куклин Г.С. Делитель напряжения. A.c. СССР №771769.-Бюл. №38, 1980.

4. Кобылин ВП, Черский ИН, Платонов НИ., Свдалищев В.А. Смазочный материал. Патент РФ на изобретение № 2162878. - 2001.

5. Кобылин ВП, Обрусник ВП, Дордин Ю Р и др Устройство для автоматического регулирования напряжения линии электропередачи. A.c. № 1473004, 1990.

Статьи

6. Аргунов Л И, Дордин Ю Р, Кобылин В П, Седалищев В А Технические решения в электросетевом строительстве в зоне Севера. //Энергоснабжение в районах Крайнего Севера. -Апатиты, 1987. -С.98-108.

7. Аргунов ЛИ, Кобылин ВП Некоторые вопросы эксплуатации трансформаторных подстанций на Севере. //Вопросы энергетики Якутской АССР. - Якутск, 1973.-С. 106-113.

8. Кобылин ВП, Аргунов Л И Исследование поведения высоковольтной линейной изоляции в Якутии //НТП и физико-технические проблемы Севера. - Якутск; 1972. - С. 31-42, 97-112.

9. Кобылин В П Тиристорное возбуждение вольтодобавочных трансформаторов на дальних ЛЭП Якутии //Проблемы энергетики Крайнего Севера. - Ч. 4. - Якутск: ЯФ СО АН СССР, 1975. - С. 118-126.

10 .Кобылин ВП, Петров В И Бесконтактная система управления током

возбуждения вольтодобавочных трансформаторов протяженных ЛЭП Якутии. //Надежность электроснабжения в условиях Севера. - Якутск: 1977.-С. 53-58.

11 .Кобылин ВП, Куклин Г.С Пути снижения потерь напряжения в

протяженных ЛЭП Якутии //Снижение потерь в электроэнергетических системах. - Баку, 1981. - С. 71-72. 12. Кобылин ВП, Куклин ГС. О возможных путях реализации автоматического регулирования напряжения протяженных ЛЭП в

Якутии. //О долгосрочной программе развития производительных сил Якутской АССР. Т. I, ч. II. - Якутск, 1981. - С. 259-266.

13 .Кобылиц ВП Определение оптимальной мощности ячейки с вольтодобавочным трансформатором //БНТИ. - Якутск: ЯФ СО АН СССР, 1982.-С. 25-29.

14.Кобылин ВП Искусственная коммутация вентилей в высоковольтном стабилизаторе напряжения //Там же, 1984. - С. 15-18.

15. Кобылин ВП, Куклин Г.С Регулятор напряжения магнитно-тиристорной системы для протяженных НЭП Севера //Научно-практическая конференция и комплексное развитие производительных сил Магаданской области до 2005г. - Магадан, 1984. -С. 108-110.

16.Кобылин ВП Повышение качества напряжения протяженных ЛЭП. //Энергетический комплекс Сибири. - Иркутск - Новосибирск, 1985. -С. 87-91.

17. Кобылин ВП, Дордин ЮР, Пухов Л Д. Устройство повышения надежности работы последовательно соединенных тиристоров //Тезисы докладов VIII Международного симпозиума «ЭНВИРОэффект» -«Влияние окружающей среды на электрическое оборудование». - Прага, 1987.-С. 30.

18 .Кобылин ВП, Платонов ПН, Седалищев В А Многолетний опыт эксплуатации подвесной полимерной изоляции в условиях Якутии //Труды I Евразийского симпозиума по проблемам прочности материалов и машин для регионов холодного климата. Часть IV. -Якутск, 2002.-С. 192-199.

19.Кобылин В П., Седалищев В А , Платонов НН, Ли-Фир-Су Р.П Способ снижения трения в шарнирных соединениях электрических машин и аппаратов в экстремальных условиях // Там же - С. 206-214.

20 .Кобылин ВП, Аргунов Л. И, Готовцев К К Некоторые вопросы

формирования и режимы работы Южно-Якутской энергосистемы //Энергетика Я АССР. - Якутск, 1974. - С. 42-46.

21 .Кобылин ВП, Аргунов ЛИ, Дудинов В А Некоторые возможности

снижения стоимости сооружения линий электропередачи в Якутии //Там же - С. 53-62.

22. Кобылин В П, Дордин Ю Р Модернизация электросетевого хозяйства

энергоузлов Якутии на границе XXI века. - Анкоридж: 'Чвсогс! 97", 1997.-С. 123-128.

23. Кобылин В П, Дордин Ю Р, Седалищев В А и др. Новые технические

средства повышения надежности электропередач в условиях Севера //Концепция модернизации региональной экономики. Якутия - XXI век. - Якутск, 1996. - С. 121-124.

24. Кобылин В П., Дордин ЮР., Обрусник В П. Влияние региональных

особенностей на работу межгосударственных электрических связей

//Восточная энергетическая политика России и проблемы интеграции в энергетическое пространство АТР. -Иркутск, 1998. -С 140-143.

25. Кобылий В П., Дордин Ю Р, Обрусник В П, Кобзев А В Магнитно-

вентильная система стабилизации переменного напряжения протяженных ЛЭП //Международная конференция «Поляртех - 96». -Санкт-Петербург, 1996. - С. 68-75.

26. Кобылий /? П., Дордин ЮР, Пухов ЛД Повышение динамических

параметров последовательно соединенных тиристоров в регуляторах-стабилизаторах напряжения //VIII Международный симпозиум «Энвироэффект». - Прага, 1987. - С. 83-88.

27.Кобылан В.П, Дордин ЮР, Седалищев В А. Новые технические решения в электросетевом строительстве в зоне Севера //Проблемы энергетики Крайнего Севера. - Апатиты, 1986. - С. 59-62.

28. Кобылин В П, Дордин Ю Р, Седалищев В А и др Технические средства

повышения надежности электропередачи в условиях Севера //Первая Международная конференция «Знание - на службу нуждам Севера». -Якутск, 1996.-С. 248.

29. Кобылин В П, Дружинин А А , Резанов А П Региональная энергетика и

электроснабжение в условиях Севера //Роль науки, новой техники и технологий в экономическом развитии регионов. - Хабаровск, 2001. -С. 95-96.

30. Кобылин В П., Ефремов В И Возможности рационального выполнения

заземлений в многолетнемерзлых грунтах //Наука и образование. -Якутск, 1998. -№4. -С. 81-82.

31. Кобылин В П, Киршанский Н П. Оценка энергопоказателей подстанций

с линейным РСНТ //Проблемы энергетики Республики Саха (Якутия). -Якутск, 1995.-С. 131-140.

32. Кобылин В П, Обрусник В П, Дордин Ю Р, Кобзев А В Стабилизация

напряжения протяженных ЛЭП Севера //IX Международный симпозиум «Энвироэффект». - Прага, 1990. - С. 125-131.

33. Кобылин ВП, Обрусник ВП, Кобзев А В, Седалищев В А.

Энергосистема Якутии и перспективы её объединения с межрегиональными и межгосударственными связями //Физико-технические проблемы Севера. -Якутск, 2000. - С. 167-179.

34. Кобылин ВП, Платонов НН, Пермяков П П. Методика и расчет

динамики протаивания мерзлых грунтов и выбор несущих конструкций ЛЭП. //Труды Международной конференции «Физико-технические проблемы Севера». Часть IV. - Якутск, 2000. - С. 211-221.

35. Кобылин В.П., Пермяков ПП, Платонов НН Расчет

тепловлажностного режима грунта на трассе ЛЭП //Электричество, -№ 7. - С. 59-63. .

36. Кобылин ВП, Платонов Н.Н, Седалищев В А Изолирующие

конструкции для условий холодного климата. // Колыма. - Магадан, 2001.-№4.-С. 39-45.

37. Кобылиц ВП, Пухов ЛД, Повопаишн ЮМ Повышение

быстродействия и помехозащиты системы управления высоковольтного регулятора-стабилизатора напряжения переменного тока //Направление развития и совершенствование ТЭК районов Азиатского Севера. - Якутск, 1990. -С.99-103.

38. Кобылин В П, Седалищев В А Взаимодействие регулирующего органа с

линией и электрической системой //Проблемы энергетики Республики Саха (Якутия). - Якутск, 1995.-С. 118-123.

39. Кобылин ВП, Седалищев В А Обобщенные характеристики

протяженной ЛЭП с РСНТ //Там же - С. 124-130.

40. Кобылин В П, Седалищев В А, Ли-Фир-Су Р П Повышение

эффективности работы ЛЭП и подстанций в условиях низких температур //Международная Арктическая конференция «Актуальные пути решения проблем развития северных территорий». - Санкт-Петербург, 2000. - С. 71-76.

41. Кобылин ВП, Черский ИН, Седалищев В А, Платонов НН

Смазочный материал для техники северных регионов //Колыма. -Магадан, 2001. - № 3. - С. 56-59.

42. Кобылин В П, Седалищев В А, Ли-Фир-Су Р П Повышение

эффективности работы ЛЭП и подстанций в условиях низких температур //Там же - №1. - С. 57-58. A3. Кобылин ВП, Янов В И Цепочечные структуры и управление ими.

//Наука и образование, 1998. - № 4(12) - С. 51-53. 44. Обрусник В П., Кобылин ВП Магнитно-вентильная система снижения потерь в протяженных ЛЭП Крайнего Севера. //Электропривод и электропитание автоматизированных установок -Томск: ТГУ, 1984. 45.Обрусник ВП, Ушаков ВЯ, Кобылин ВП и др Работа элементов воздушных линий и подстанций в экстремальных условия Севера //Труды I Евразийского симпозиума по проблемам прочности материалов и машин для регионов холодного климата. Часть IV. -Якутск, 2002.-С. 215-226.

46. Kobylin V.P.,Obrusnik V.P., Sedalishev V.A. Technical innovation at

Constraction of Back-Boue and Interstate Power Transmission Lines. //Energy Integration in Northeast Asia: perspectives for the creation of interstate power systems. -Yrkutsk: 2000. -P. 107-109.

47. Obrusnik V.P., Ushakov V. Ya, Kobylin V.P. et al. New technical means for improve the reliability of the System's link and State's link //Energy Cooperation in Northeast Asia: Prereguisites, Conditions, Ways/ The 3rd International Conference - Irkutsk, 2002. - p.p. 358-365.

48. Samorodov G, Ziberman S., Kobylin V. et al. Consideration on Technical-Economic and Reliability Performance of the Transmission System from South-Yakutia Hydro Power Complex to Korea. //Energy Cooperation in Northeast Asia: Prereguisites, Conditions, Ways/ The 3rd International Conference/ - Irkutsk, 2002. - p.p. 198-203.

Лицензия серии ПД № 00840 or 10.11.2000 г.

Формат 60x84 '/|6. Бумага офсетная №2. Печать офсетная. Гарнитура «Тайме». Усл.пл. 2,33. Тираж 120 экз. Заказ № 145:

Якутский филиал Издательства СО РАН

677891, г. Якутск, ул. Петровского, 2, тел./факс: (411 -2) 26-24-96 E-mail: kuznetsov@psb.ysn.ru

РНБ Русский фонд

2005-4

14507

*

л.

? - М'Л" Щ

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ПРОБЛЕМЫ РАЗВИТИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ СЕВЕРА

1.1. Влияние климатических факторов на работу энергосистем Севера

1.2. Электросетевое хозяйство районов Азиатского Севера.

1.3. Формирование энергосистемы Якутии и перспективы её объединения с ОЭС сопредельных регионов.

1.4. Обоснование высшего класса напряжения для условий Якутии . 35 Выводы к главе 1.

ГЛАВА 2. ЗАДАЧИ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ

ПРОТЯЖЕННЫХ ВЛ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ИХ РЕШЕНИЯ

2.1. Методология регулирования напряжения протяженных линий электропередачи.

2.2. Особенности построения регулирующих органов высоковольтных регуляторов напряжения.

2.2.1. Метод получения информации об изменении напряжения в конце протяженной ВЛ.

2.2.2. Метод подготовки к работе ступени с искусственной коммутацией тиристорных ключей.

2.2.3. Метод распределения напряжения по тиристорам в цепочечных структурах

2.2.4. Метод повышения быстродействия и помехозащиты системы управления высоковольтного регулятора-стабилизатора напряжения переменного тока.

2.3. Оценка перегрузочной способности тиристорного регулятора напряжения в условиях экстремально низких температур.

Выводы к главе 2.

ГЛАВА 3. ОСОБЕННОСТИ РЕШЕНИЯ РЕЖИМНЫХ ЗАДАЧ

ЭНЕРГОСИСТЕМ В УСЛОВИЯХ ТРАНСФОРМАТОРНО-ТИРИСТОРНОГО РЕГУЛИРОВАН™ И СТАБИЛИЗАЦИИ НАПРЯЖЕНИЯ ПРОТЯЖЕННЫХ В Л

3.1. Исследование качества электроэнергии подстанции с РСНТ.Ю

3.2. Режимы работы протяженных ВЛ со стабилизацией напряжения за счет РСНТ.

3.3. Исследование влияния протяженной В Л с РСНТ на устойчивость энергосистемы.

Выводы к главе 3.

ГЛАВА 4. АНАЛИЗ НАДЕЖНОСТИ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ В УСЛОВИЯХ ХОЛОДНОГО КЛИМАТА

4.1. Оценка влияния холодного климата на работу электрооборудования открытых подстанций

4.1.1. Исследование работы маслонаполненного оборудования.

4.1.2. Исследование работы приводов отключающих аппаратов.

4.2. Методы снижения сопротивления заземляющих устройств в условиях многолетнемерзлых грунтов.

4.3. Анализ работы подвесной линейной изоляции в условиях холодного климата.

4.3.1.Экспериментальное исследование причин повреждения подвесной фарфоровой и стеклянной изоляции В Л.

4.3.2. Методы испытаний и результаты экспериментальных исследований подвесной полимерной изоляции в условиях холодного климата.

Выводы к главе 4.

ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ НА НАДЕЖНОСТЬ И ЭФФЕКТИВНОСТЬ КОНСТРУКЦИЙ И ЭЛЕМЕНТОВ ВЛ

5.1. Анализ теплового и механического воздействия многолетнемерзлых грунтов на фундаменты опор ВЛ и их последствия

5.2. Оценка влияния растительного покрова и тепло-механические свойства грунтов трасс ВЛ.

5.3. Расчет профиля протаивания грунтов по трассе ВЛ

5.3.1. Математическая постановка задачи.

5.3.2. Алгоритм решения.

5.3.3. Численный эксперимент.

5.3.4. Натурный эксперимент.

5.4. Анализ сооружения несущих конструкций и элементов ВЛ для трасс со сложными грунтовыми условиями

5.4.1. Нетрадиционные методы повышения эксплуатационной надежности работы В Л.

Выводы к главе 5.

Площадь Российского Севера, куда входят районы Северо-Западного экономического района, Западной и Восточной Сибири и Дальнего Востока, составляет 10,9 млн. км2 или 64% территории России.

Освоение Крайнего Севера имеет многовековую историю, но только в XX столетии было положено начало новому периоду в истории изучения и освоения северных регионов страны. Он знаменуется принципиально новым строго научным подходом. В результате роль Севера в настоящее время уже не оценивается только гипотезами и предположениями. В его недрах выявлены колоссальные запасы природных богатств. Российский Север занял важное место в производстве многих видов промышленной продукции. Здесь сосредоточена значительная часть добычи алмазов, золота, олова, вольфрама, слюды, никеля, железной руды и много другого ценного сырья.

На Север приходится более 60% прогнозных запасов природного газа, 75% запасов угля и основных гидроэнергетических ресурсов, более 30% лесных массивов. Многие разведанные природные ресурсы по своим запасам уникальны: энергетические ресурсы (каменный и бурый угли, природный газ, нефть, гидроэнергия и лес), алмазы, апатиты, поваренная соль, ниобий, медь, известняк и другие [74].

Дальнейшее интенсивное комплексное освоение районов Севера приведет не только к покрытию внутренних нужд страны, но и значительно расширит объем и структуру экспорта. Север убедительно оправдывает свое значение, как «валютный цех» страны.

Здесь созданы Западно-Сибирский и Тимано-Печерский нефтегазовые комплексы, Норильский горно-металлургический комбинат, Западно-Якутский алмазодобывающий промышленный и другие комплексы [161]. Однако выборочный метод освоения Севера привел к очаговому характеру развития промышленности и созданию небольших населенных пунктов с децентрализованным электроснабжением.

В промышленно развитых районах на базе одной или нескольких электростанций образовались местные районные энергосистемы, такие как Колымская, Норильская, Западно-, Южно- и Центрально-Якутская, Колымо-Магаданская и Чукотская. Все эти энергосистемы имеют свои распределительные сети 35, 110, 220 кВ.

Разрозненные транспортные узлы, отдельные промышленные предприятия и рудники тяготеют по понятным причинам к автономной малой энергетике, базирующейся на дизельных электростанциях с распределительными сетями 10-35 кВ. Однако, такое электроснабжение имеет ряд серьезных недостатков: трудности и дороговизна топливоснабжения, низкое качество электроэнергии, многочисленные резервные источники и т.д. Так, в отдельных улусах Якутии стоимость топлива превышает 10 тыс. руб./тн. Все эти факторы не позволяют широко электрифицировать производственные процессы и, тем более, быт населения [74,161]. В последнее десятилетие количество ведомственных мелких электростанций сокращается, но характерная черта Севера с его необъятными территориями и многочисленными малыми поселениями будет еще долгое время накладывать отпечаток на его энергетику.

Для обеспечения надежности и экономичности электроснабжения с максимальным использованием преимуществ централизованного электроснабжения необходимо расширять зону влияния электроэнергетической системы (ЭЭС) Якутии. Для этого наравне с наращиванием генерирующих мощностей следует совершенствовать и развивать электросетевое хозяйство.

Реализация поставленной задачи обеспечит снижение ущерба, обусловленного различием темпов развития производства и транспорта электроэнергии с одной стороны, и темпом роста производственных мощностей, требующих новых электротехнологий и электрооборудования — с другой. Дальнейшее развитие транспортных систем электроэнергии должно сопровождаться: разработкой новых технических решений, направленных на совершенствование элементной базы линий электропередачи; автоматизацией процессов передачи электроэнергии, позволяющих в конечном итоге получить более экономичные и надежные линии, обеспечивающие требуемое качество напряжения, пропускную способность и устойчивую работу в замкнутом цикле.

Актуальность работы:

Многолетний опыт эксплуатации воздушных линий в условиях многолетней мерзлоты и резко континентального климата показал довольно низкую надежность деревянных несущих конструкций, подвесной и опорной изоляции, коммутирующих аппаратов, приборов измерения и автоматики, работающих на открытом воздухе.

Актуальной является проблема увеличения пропускной способности существующих и перспективных воздушных линий, живучести систем транспорта электроэнергии в условиях холодного климата на основе современных достижений в области создания новых материалов, элементов линий электропередачи, новых инженерных решений, опирающихся на современные научно-технические разработки.

В связи с малоизученностью свойств многолетнемерзлых грунтов и процесса теплопереноса в них неоправданно расходуются большие материальные и финансовые средства на сооружение фундаментов опор BJI. Дифференцированный подход к заглублению опор по всей протяженности линии позволит получить значительный экономический эффект за счет снижения объема земляных работ. Большое количество отказов и дефектов имеется в работе линейной изоляции из фарфора и стекла. Только в АК «Якутскэнерго» ежегодно заменяются около 11 тысяч изоляторов.

Работа выполнялась и выполняется в соответствии с планами основных научных исследований Института физико-технических проблем Севера СО РАН в рамках программ фундаментальных исследований АН СССР, РАН, ГКНТ: 1.9.3.3. «Исследование тенденций научно-технического прогресса в энергетике Азиатского Севера», 1.9.3.9. «Исследование технических, экономических и экологических особенностей развития энергетики на Севере», «Разработка основных положений энергетической стратегии районов Севера и изучение особенностей развития топливно-энергетических отраслей», «Технико-экономические и экологические аспекты развития топливно-энергетических комплексов Севера с учетом межрегиональных и межгосударственных связей».

Целью работы являются: во-первых, решение ряда режимных вопросов системообразующих связей с применением преобразовательной техники для компенсации потерь напряжения и мощности в условиях холодного климата; во-вторых, разработка и апробация методов повышения надежности работы элементов воздушных линий и открытых подстанций с учетом специфических условий Севера. Для её достижения были решены следующие задачи:

• на основании обобщения результатов исследования режимов работы протяженных BJ1 Севера выявлены характерные для них наиболее «слабые звенья»; найдены и в значительной мере реализованы способы их устранения;

• разработаны преобразовательные устройства и способы их применения, наиболее эффективные в экстремальных условиях Севера;

• комплексное исследование работы оборудования открытых подстанций, элементов BJI и разработка рекомендаций по изменению конструкций и режимов работы с целью адаптации к в условиях холодного климата;

• разработки методики прогнозирования свойств мерзлых грунтов на трассах воздушных линий и оптимизации конструкций и опор и их фундаментов.

Новые научные результаты:

• токовое управление вольтодобавочным каналом с искусственной коммутацией ключей на переменном токе для снижения потерь напряжения в протяженных линиях электропередачи;

• использование эффекта незамерзающих электропроводящих слоев грунта для снижения и стабилизации сопротивления заземления в многолетнемерзлых грунтах;

• разработка новых конструкций опор ВЛ и обоснование эффективности их применения при прохождении участков трасс со сложными грунтовыми условиями;

• методика прогнозирования деформации грунтов на действующих и перспективных линиях электропередачи, учитывающая сезонную миграцию влаги на трассе;

• обоснование применимости ультрадисперсных порошков природных технических алмазов обработанных по специальной технологии в качестве присадки к смазкам, используемым в узлах трения электрооборудования при экстремально низких температурах;

• методика испытаний фарфоровых и стеклянных изоляторов (как дополнение к стандартным методам), выявляющая изменения их термомеханических характеристик в процессе их транспортировки и хранения.

Достоверность и обоснованность научных положений обеспечены применением современной экспериментальной техники и методик и подтверждены результатами натурных испытаний и производственной эксплуатации.

Практическую ценность работы составляют: • метод и устройство компенсации напряжения на основе трансформаторно-тиристорного управления режимами стабилизации напряжения BJI, обеспечивающие перегрузочную способность тиристорных ключевых элементов по току до 50% в условиях низких температур (t < -60 °С);

• новый метод обеспечения круглогодичного малого и стабильного сопротивления заземления за счет создания высокоэффективных конструкций, прошедших испытания в натурных условиях;

• конструкции фундаментов опор линий для трасс со сложными грунтовыми условиями;

• методика прогнозирования деформации грунтов, которая внедрена в практику проектирования воздушных линий для работы в условиях Севера;

• оригинальная технология обработки ультрадисперсных порошков природных технических алмазов и рецептура низкотемпературных смазок на их основе, снижающих коэффициент трения в 2 раза;

• технические условия на применение в условиях Северных регионов линейной подвесной изоляции из кремнеорганической резины;

• методика испытаний подвесной фарфоровой и стеклянной изоляции в полевых условиях, обеспечивающая отбраковку дефектных изоляторов перед монтажом.

Апробация работы. Основные положения работы и результаты исследований докладывались и обсуждались с 1990 года на 22 симпозиумах, Российских и республиканских конференциях, в том числе 15 на международном уровне, использованы в учебном процессе, внедрены в проектные проработки и в практику электроснабжающих предприятий.

Публикации. По теме опубликовано более 40 работ, получено 5 авторских свидетельств на изобретения, выпущено более 20 научно-исследовательских отчетов.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка, приложений. Диссертация включает 274 страницы машинописного текста, 38 рисунков, 22 таблицы, список литературы из 239 наименований.

9. Основные результаты работы апробированы и внедрены на ряде энергоснабжающих и проектных предприятий и организаций.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Аберсон МЛ. Оптимизация регулирования напряжения. -М.: 1975. — 159 с.

2. Акимов А.Т. Вопросы теории и практики электроразведки мерзлых пород //Труды ПНИИС. -Т 6. -М.: 1971. С. 6-76.

3. Александров ЛН. Передача электрической энергии переменным током. — М.: Знак, 1998.-271 с.

4. Александров Г.Н., Иванов В.Л., Кизеветтер В.Е. Электрическая прочность наружной высоковольтной изоляции. — Л.: Энергия, 1969. 239 с.

5. Александров Г.Н., Иванов B.JI., Кадомская K.J1., Козырев Н.А., Костенко М.В. и др. Техника высоких напряжений. -М.: Высшая школа, 1973. 528 с.

6. Александров Г.И., Иванов В.Л. Стеклопластиковая изоляция линий электропередачи. -Кишинев: Штиница, 1983. — 166 с.

7. Алифанов О.М., Артюхин Е.А., Румянцев С.В. Экстремальные методы решения некорректных задач. М.: Наука, 1988. - 286 с.

8. Алтунин Б.Ю. Трансформаторно-тиристорные регуляторы напряжения с разделением регулируемой и нерегулируемой мощностей. Автореферат диссертации кандидата технических наук. -Горький: 1972.

9. Аргунов Л.И. Линии электропередачи в Якутии. -Якутск: Якутское книжное изд-во 1976.-184 с.

10. Аргунов Л.И. Исследование и разработка рациональных линий электропередачи на деревянных опорах в условиях Крайнего Севера. Автореферат диссертации к.т.н. -Новосибирск: 1985. —20 с.

11. Аргунов Л.И., Дудинов В.А. Опоры высоковольтных линий электропередачи на подземных льдах в условиях Якутии. Тезисы докладов Всесоюзного совещания по основаниям и фундаментам зданий и сооружений на вечномерзлых грунтах. Т. 1. М.: 1975. - С.11.

12. Аргунов Л.И, Курносое А.И.,Швецова Н.И. Фундаменты и закрепление опор воздушных линий электропередачи на вечномерзлых грунтах. —Якутск: изд-во ЯНЦ СО АН СССР, 1989. 80 с.

13. Артемьев Д.Е., Тиходеев Н.Н., Шур С.С. Координация изоляции линий электропередачи. М.: - Л.: Энергия, 1966. — 305 с.

14. Алмазное масло //Изобретатель и рационализатор. —1994. №7. -С. 12.

15. Афанасьев Д.Е. Тиристорные регуляторы мощности электродных водогрейных котлов в системах отопления и горячего водоснабжения жилых зданий. //В кн. Энергетика Якутской АССР. Физико-технические и технико-экономические аспекты Якутск, 1975. — С. 79-83.

16. Афанасьев Д.Е. Энергосбережение в сельском хозяйстве Якутии. — Якутск, 1995.-220 с.

17. А.с. № 2030449. БИ, 1995. -№7. -С. 140-149.

18. Бардин В.М. Надежность силовых полупроводниковых приборов. -М.: Энергия, 1978.-93 с.

19. Баркан Я. Д. Автоматизация режимов по напряжению и реактивной мощности. -М.: Энергоатомиздат, 1985. 350 с.

20. Батенчук Е.Н. Некоторые особенности строительства в условиях Крайнего Севера. — М.: Госстройиздат, 1963. — С. 38-41.

21. Беляев JJ.С., Ковалев Г.Ф., Подковалъников С.В. Эффективность межгосударственных электрических связей в северной части Тихоокеанского региона. //Известия АН. Энергетика, 1997 №6. - С. 3-10.

22. Бескрованов В.В. Онтогения алмаза. -М.: Наука, 1992. — 167 с.

23. Боровинский Б.А. Электро- и сейсмометрические исследования многолетнемерзлых горных пород и ледников. -М.: Наука, 1969. 183 с.

24. Быков Ю.М., Василенко B.C. Помехи в системах с вентильными преобразователями. -М.: 1986. 150 с.

25. Васильев В.И., Максимов A.M., Петров Е.Е., Цыпкин Г. Г. Тепломассоперенос в промерзающих и протаивающих грунтах. — М.: Наука, 1997.-224 с.

26. Важное А.И. Электрические машины. -JL: Энергия, 1969. С. 232-239.

27. Веников В. А. Электрические системы. М.: 1981. - 288 с.

28. Веников В.А. и др. Электрические системы. М.: 1972. - Т. I-III. — 315 с.

29. Веников В.А. Дальние электропередачи. М.: 1960. - 235 с.

30. Веников В.А., Сиуда И.П. О коэффициенте полезного действия электропередач переменного тока. Изд-во АН СССР. ОТН «Энергетика и автоматика», 1961. № 1. - С. 38-46.

31. Веников В.А., Сиуда И.П. Расчеты режимов дальних электропередач переменного тока. М.: Высшая школа, 1966. - 278 с.

32. Вершков В.А., Нахапетян К.Т., Ольшевский О.В., Советов С.А., Фотин В.П., Щербаков В.К. Комплексные испытания полуволновой электропередачи в сети 500 кВ ЕЭС Европейской части СССР. //Электричество, 1968. -№ 8. С. 10-16.

33. Виноградов Д.Е. Строительство линий электропередачи 35-500 кВ с тяжелыми трассами. Д.: Энергоатомиздат, Ленингр. отделение, 1983. — 216с.

34. Виноградов Д.Е. Нетрадиционные схемы опор ВЛ высокого напряжения. Энергетическое строительство, 1989. №1. - С. 38-44.

35. Войтковский К.Ф., Мельников П.И., Порхаев Г.В., Вотяков И.Н. и др. Фундаменты сооружений на мерзлых грунтах в Якутии. М.: Наука, 1968. - 198 с.

36. Воробьев А.Ю., Никитин Д.В., Хачатурова Е.А. Способ расчета и управления режимом работы накопителей электроэнергии в электроэнергетических системах //Электричество. -М: 1993. №11. - С. 9-11.

37. ВольдекА.И. Электрические машины. — JL: Энергия, 1978. С. 301-355.

38. Воробьёв Г.В. и др. Технические и экономические характеристики настроенных электропередач. Новосибирск: 1965. - 68 с.

39. Воропай Н.И. Методы эквивалентирования электроэнергетических систем при больших возмущениях. Иркутск, 1973. — 124 с.

40. Воропай Н.И. Упрощение математических моделей динамики электроэнергетических систем. Новосибирск: Наука, 1981. - 112 с.

41. Гарелик И. С., Горнштейн В.М. и др. Методика и алгоритм расчета на ЦВМ оптимального режима электрической сети. Труды ВНИИЭ, 1972. Вып. 40.-С. 141-161.

42. Гельман В.М., Лохов С. П. Сравнение импульсного и фазового способов регулирования переменного напряжения.//Электротехническая промышленность. Преобразовательная техника.-Вып. 14, 1971. —С. 13-16.

43. Голдобин А. С., Шумилов Ю.Н. Перекрытие линейных полимерных изоляторов при импульсном напряжении. //Проблемы оптимизации электропередач СВН. -М.: 1986. -С.57-62.

44. Горнштейн В.М. методы оптимизации режимов энергосистем. —М.: Энергоиздат, 1981.-С. 336.

45. Грачев В.Н., Ларионов В.Р., Якупов B.C. Оценка экономической эффективности заземлений с электроподогревом. В кн. Надежность и электробезопасность при эксплуатации электрооборудования в условиях Крайнего севера. -Норильск: 1979. С. 208-214.

46. Грачев В.Н., Якупов B.C. Уменьшение сезонных вариаций сопротивления заземлений в условиях вечной мерзлоты с помощью греющего кабеля. В кн. Надежность и электробезопасность электрооборудования в районах Крайнего Севера. -Норильск: 1977. С. 162-166.

47. Грачев В.Н., Якупов B.C. Управление сезонными вариациями сопротивления заземления из заземлителей электродов. В кн. Надежность электроснабжения в условиях Севера. -Якутск: 1977. — С. 71-78.

48. Грачев В.Н., Якупов B.C., Данилов B.C. и др. Влияние теплоизоляционных покрытий и электроподогрева на сезонные изменения сопротивления заземления в условиях вечной мерзлоты. //Энергетическое строительство, 1978. -№10.-С. 48-50.

49. Гурвич Ю.Е., Либова Л.Е., Хачатрян Э.А. Устойчивость нагрузки электрических систем. -М.: 1981. 204 с.

50. Гутман И.Ю., Соломоник Е.А., Тиходеев Н.Н. Полимерные изоляторы для воздушных линий электропередачи.Юнергетическое хозяйство за рубежом. -1982. -№4. -С. 21-25.

51. Григорьев Р.С., Ларионов В.П., Уржумцев Ю.С. Методы повышения работоспособности техники в северном исполнении. -Новосибирск: Наука, 1987.-252 с.

52. Даев Д. С. Высокочастотные электромагнитные методы исследования -скважин. -М.: Недра, 1974. 192 с.

53. Денисенко Г.И., Генрих Г.А., Жураховский А.В. Регулирование напряжения вольтодобавочного трансформатора при питании обмоток возбуждения через биполярно включенные управляемые вентили. //Изд-во ВУЗ-ов. Энергетика, 1970. №9. -С. 53-57.

54. Дмитренко A.M., Богданов Л Д., Казакевич Ю.И. Аппаратура регулирования напряжения силовых трансформаторов под нагрузкой //Труды НТС по трансформаторостроению. -М.: 1968. 18 с.

55. Долежел Б. Коррозия пластических материалов и резин. -М: Химия, 1964. -248 с.

56. Долматов В.Ю. АОЗТ «Алмазный центр» //Информационные материалы. -С.-Пб.: Химия, С.-Пб-кое отделение. -1996. 17 с.

57. Дордин Ю.Р. Методы повышения качества электроснабжения в экстремальных условиях Севера. Автореферат д.т.н. Якутск, 1993.-32 с.

58. Дьяков А.Ф., Кузнецов В.А. Опыт эксплуатации ВЛ 110 и 220кВ в районах Крайнего Севера. //Электрические станции, 1983. -№3. -С.55-59.

59. Ефремов В.Н. Поверхностный импеданс криолитозоны на радиочастотах //Геофизические исследования в Якутии. -Якутск: Изд-во ЯГУ, 1995. — С. 70-90.

60. Ефремов Э.И. Экономика топливно-энергетического комплекса Якутии. — Новосибирск, 2001. С. 118-124.

61. Жежеленко И.В. Показатели качества электроэнергии на промышленных предприятиях. -М.: 1977. 128 с.71 а. Железко Ю. С. Компенсация реактивной мощности в сложных электрических системах. М.: Энергоатомиздат, 1981. - 198 с.

62. Жежеленко И.В., Сорокин В.М. Высшие гармоники в электрических сетях.//Электричество, 1974. -№11. -С. 23-28.

63. Зайцев М.А. Север СССР. Якутск, 1974. - 19 с.

64. Заславский Ю.С. Трибология смазочных материалов. -М.: Химия, 1991. — 233 с.

65. Иделъчик В.И. Электрические системы и сети. -М.: Энергоатомиздат, 1989. 592 с.76а. Ивановский A.JI., Разумов A.M., Гунгер Ю.Р., Белозерцев В.Т. Опора линий электропередачи. А.с № 1731925, 1992.

66. Илъяшов />.П. Автоматическое регулирование мощности конденсаторных установок. — М.: -104 с.

67. Кобзев А.В. Многозонно-импульсная модуляция. -Новосибирск: Наука, 1979.-304 с.

68. Кобылин В.П. Магнито-тиристорная система регулирования напряжения на трансформаторных подстанциях протяженных линий электропередачи. /Автореферат диссертации к.т.н. Томск, 1989. - 17 с.

69. Кобылин В.П. Повышение качества напряжения протяженных ЛЭП. //Энергетический комплекс Сибири. -Иркутск-Новосибирск: 1985. С. 8791.

70. Кобылин В.П. Искусственная коммутация вентилей в высоковольтном стабилизаторе напряжения. //БНТИ. -Якутск: 1984. С. 15-18.

71. Кобылин В.П. Перегрузочная способность тиристорного регулятора-стабилизатора напряжения в экстремальных условиях . //Направление развития и совершенствование ТЭК районов Азиатского Севера. —Якутск: 1990.-С. 113-120.

72. Кобылин В.П., Аргунов Л.И., Готовцев К.К. Некоторые вопросы формирования и режимы работы Южно-Якутской энергосистемы //Энергетика ЯАССР. Якутск, 1974. - С. 42-46.

73. Кобылин В.П., Аргунов Л.И., Дудинов В.А. Некоторые возможности снижения стоимости сооружения линий электропередачи в Якутии //Энергетика ЯАССР. Якутск, 1974. - С. 53-62.

74. Кобылин В.П., Дордин Ю.Р. Модернизация электросетевого хозяйства энергоузлов Якутии на границе XXI века. — Анкоридж: "Jscord 97", 1997. — С. 123-128.

75. Кобылин В.П., Дордин Ю.Р. и др. Импульсный трансформатор. А.с. СССР № 1393192, 1988.

76. Кобылин В.П, Дордин Ю.Р. и др. Новые технические средства повышения надежности электропередач в условиях Севера. //Концепция модернизации региональной экономики. Якутия — XXI век. —Якутск, 1996.— С. 121-124.

77. Кобылин В.П., Дордин Ю.Р., Обрусник В.П., Кобзев А.В. Магнитно-вентильная система стабилизации переменного напряжения протяженныхЛЭП //Международная конференция «Поляртех 96». - Санкт-Петербург, 1996.-С. 68-75.

78. Кобылин В. П., Дордин Ю.Р., Пухов Л.Д. Повышение динамических параметров последовательно соединенных тиристоров в регуляторах-стабилизаторах напряжения //VIII Международный симпозиум «Энвироэффект». Прага, 1987. - С. 83-88.

79. Кобылин В.П., Дордин Ю.Р., Седалищев В.А. Новые технические решения в электросетевом строительстве в зоне Севера //Проблемы энергетики Крайнего Севера. Апатиты, 1988. - С. 59-62.

80. Кобылин В.П., Дордин Ю.Р., Седалищев В.А., Платонов Н.Н., Михаилов Н.Е. Технические средства повышения надежности электропередачи в условиях Севера //Первая Международная конференция «Знание — на службу нуждам Севера». Якутск, 1996. - С. 248.

81. Кобылин В.П., Дружинин А.А., Резанов А.П. Региональная энергетика и электроснабжение в условиях Севера //Роль науки, новой техники и технологий в экономическом развитии регионов. — Хабаровск, 2001. С. 95-96.

82. Кобылин В.П., Ефремов В.Н. Возможности рационального выполнения заземлений в многолетнемерзлых грунтах. //Наука и образование. -Якутск: 1998.-№4.-С. 81-82.

83. Кобылин В.П., Ефремов В.Н. Способ выполнения заземления в многолетнемерзлых грунтах. Патент на изобретение по заявке № 98110300/09(011697), 2002.

84. Кобылин В.П., Киршанский Н.П. Оценка энергопоказателей подстанций с линейным РСНТ //В сб. Проблемы энергетики Республики Саха (Якутия). -Якутск, 1995.-С. 131-140.

85. Кобылин В.П., Обрусник В.П., Дордин Ю.Р., Кобзев А.В. Стабилизация напряжения протяженных ЛЭП Севера //IX Международный симпозиум «Энвироэффект». Прага, 1990. - С. 125-131.

86. Кобылин В.П., Обрусник В.П., Дордин Ю.Р., Кобзев А.В., Дульзон Н.А. и др. Устройство для автоматического регулирования напряжения линии электропередачи. А.с. № 1473004, 1990.

87. Кобылин В.П., Обрусник В.П., Кобзев А.В., Седалищев В.А. Энергосистема Якутии и перспективы её объединения с межрегиональными и межгосударственными связями.//Физико-технические проблемы Севера. — Якутск: 2000. С. 167-179.

88. Кобылин В.П., Платонов Н.Н., Седалищев В.А. Изолирующие конструкции для условий холодного климата. // Колыма. — Магадан, 2001. — С. 39-45.

89. Кобылин В.П., Седалищев В.А. Взаимодействие регулирующего органа с линией и электрической системой //Проблемы энергетики Республики Саха (Якутия). Якутск, 1995.-С. 118-123.

90. Кобылин В.П., Седалищев В.А. Обобщенные характеристики протяженной ЛЭП с РСНТ //Проблемы энергетики Республики Саха (Якутия). Якутск, 1995.-С. 124-130.

91. Кобылин В.П., Филиппов О.О., Куклин Г.С. Делитель напряжения. А.с. СССР № 771769. -Бюл. №38, 1980.111 .Кобылин В.П., Черский КН., Платонов Н.Н., Седалищев В.А. Смазочный материал. Патент РФ на изобретение № 2162878. 2001.

92. Кобылин В.П., Янов В.И. Цепочечные структуры и управление ими. //Наука и образование, 1998. № 4(12). - С. 51-53.

93. Ковалев Г.Ф. Сеннова Е.В., Чельцов М.Б. и др. /Под ред. Воропая Н.И. Надежность систем энергетики. Новосибирск: Наука, 1999. — 433 с.

94. Костюков Н.С. Электрические изоляторы М.: Энергоатомиздат, 1984. — 296 с.

95. Кощеев Л.А. Роль электропередач постоянного тока в образовании объединения энергосистем Северо-Восточной Азии. В сб. «Восточнаяэнергетическая политика России и проблемы интеграции в энергетическое пространство АТР». -Иркутск: 1998. -С 321-329.

96. Крумм А.Л. Применение метода Ньютона-Рафсона для стационарного режима сложных электрических систем. //Изд. АН СССР «Энергетика и транспорт». -№5, 1965. С. 45-51.

97. Куликов Ю.Г. Новодережкин В.А., Перетрухин Н.А., Фролов П.А. Воздействие мерзлотно-грунтовых условий на кабели связи. -М: Связь, 1967.-46 с.МА.Кулинич В.А. Индуктивно-емкостные управляемые трансформирующие устройства.-М.: 1987.-С. 108-111.

98. Либкинд М.С. Управляемый реактор для линий передачи переменного тока. -М: АН СССР, 1961. 137 с.

99. Либкинд М.С., Фиалков В.М. О применении управляемых реакторов на передачах переменного тока 1200 кВ //Основные научно-технические проблемы передачи электрической энергии переменного тока при напряжении 1150 кВ. -Новосибирск, 1972. С. 60-73.

100. Липковский К.А. Трансформаторно-ключевые исполнительные структуры преобразователей переменного напряжения. -Киев: Наукова думка, 1983. — 213 с.

101. Лязгин А.Л. Проблема аварийности воздушных линий электропередач на севере Тюменской области и пути её решения.//Материалы второй конференции геокриологов России. -М.: МГУ, Т.4., 2001. -С. 165-171.

102. Лязгин А.Л., Пустовойт Г.П. Обеспечение устойчивости фундаментов опор линий электропередачи против сил морозного пучения в условиях Севера Западной Сибири. .//Материалы второй конференции геокриологов России. -М.: МГУ, Т.4., 2001. -С. 172-177.

103. Макаров В.И., Усвят Ю.Я., Корнилов Б.Е. Фундаменты линий электропередачи и подстанций. В кн. «Геокриологические исследования в Западной Якутии». Новосибирск: Наука, 1980. - С. 10-22.

104. Максименко Н.Н. Заземляющие устройства в многолетнемерзлых грунтах. -Красноярск: 1974. -502 с.

105. Максименко Н.Н., Шамраев Н.Г., Селянин А.И. некоторые вопросы работы силовых трансформаторов в условиях низких температур. //Физико-математический выпуск. -Красноярск: 1969. -Сб. №5. С. 18-28.

106. Марков А. С. Электромонтажные работы. В 11 кн. Кн. 8.4.2. Контактные сети / Под ред. А.Н. Трифонова -М.: высшая школа, 1991. — 208 с.

107. Мастепанов A.M., Саенко В.В., Рыльский В.А., Шафраник Ю.К. Экономика и энергетика регионов Российской Федерации. М.: 2001. -475 с.

108. Мельников Н.А. Электрические сети и системы. -М.: Энергия, 1969. 257 с.

109. Мерхалев С.Д., Соломоник Е.А. Выбор и эксплуатация изоляции в районах с загрязненной атмосферой. Л.: Энергоатомиздат, 1983.-120 с.

110. Мерзлотно-гидрогеологические условия Восточной Сибири. -Новосибирск: 1984.- 191 с.

111. Муха В.И., Абакумов Ю.М., Малков Е.Н. Основы расчета, конструирования и возведения сооружения в Якутской АССР. Т. 1. Якутск, 1976. -161 с.

112. Найфельд М.Р. Заземление, защитные меры электробезопасности. —М.: j Энергия, 1971.-312 с.148а. Никулин Н.В., Коротнев В.В. Производство электрокерамических изделий. —М.: Высшая школа, 1965. — 279 с.

113. Новопашин Ю.М. Исследование электромеханических характеристик подвесных изоляторов типа ПМ-4,5 и ПС-4,5 на линиях электропередачи в Якутии. В сб. Исследования по физико-техническим проблемам Севера. — Якутск: 1974.-С. 231-240.

114. Обрусник В.П. Дискретно-управляемые ферромагнитные элементы для преобразования параметров электроэнергии. М.: Наука, - 191 с.

115. Орлов В.О .Криогенное пучение тонкодисперсных грунтов. Изд-во АН СССР, 1962.- 158 с.

116. Орлов В.О. О расчете сил морозного пучения грунтов. Строительство на вечномерзлых грунтах. Т.2. -Красноярск: 1963. 15 с.

117. Ольшевский О.В. Повышение пропускной способности дальних электропередач распределением настраивающей емкости. //Изв. Ъ Восточного филиала АН СССР, 1957. -№ 11.-С. 31-39.

118. Основные направления специально-экономического развития Республики Саха (Якутия) до 2010 года. Утверждены Постановлением Правительства РС(Я) от 11.05.2001г. № 281. Якутск, 2001. - 96 с.

119. Павлов А.В. Энергообмен в ландшафтной сфере земли. — Новосибирск: Наука, 1984.-С. 256.

120. Пархоменко Э.А. Электрические свойства горных пород. -М.: Наука, 1965. 164 с.

121. Паундер Э. Физика льда. -М.: «Мир», 1967. — 189 с.

122. Пермяков П.П., Романов П.Г., Мандаров В.В. Прогноз антропогенного загрязнения мерзлых грунтов. — Тепломассообмен-ММФ-92, Минск: ИТМО, 1992, том VII. С. 21-24.

123. Петров Н.А., Бредихин В.К, Бурцев Е.М., Корякин А.К, Львова З.М., Федорова Т.К. Концепция энергетической политики Республики Саха (Якутия). Якутск, 1977. - 37 с.

124. Петровский А.Д., Попов А.А. Руководство по радиоволновым методам скважинной и шахтной геофизики. -М.: Недра, 1977. -336 с.

125. Пиотровский Л.М. Электрические машины. — М: -Л.: 1958. — 512 с.

126. Пиотровский Л.М. Трансформаторы. Л.: 1934. 435 с.

127. Погорелое В.П., Сочелев А.Ф., Куделько А.Р. Трехфазный стабилизатор переменного напряжения с вольтодобавочным трансформатором. //Материалы VIII научно-технической конференции по вопросам автоматизации производства. —Томск: 1979. С. 49-51.

128. Поздняков Л.К. Мерзлотное лесоведение. Новосибирск: Наука, 1986 — 192 с.

129. Правила устройства электроустановок.-М.: Энергоатомиздат, 1986.-648 с.

130. Проект по строительству BJI-500 кВ Мирный Якутск. //Энергосетьпроект. - Томск, 1992.170а. Программа реализации подготовительного этапа преобразований в ОАО АК «Якутскэнерго», Якутск, 2001. - 82 с.

131. Полимерные материалы в устройствах контактной сети. -М.: Транспорт, 1988.-224 с.

132. Раунер Ю.А. Тепловой баланс растительного покрова. — Л.: Гидрометеоиздат, 1972. 310 с.

133. Ржевский В.В., Добрецов В.Б. Физические свойства горных пород и процессы при отрицательных температурах. Моск. Горный инс-т. -М.: Б.н., 1969.- 126 с.

134. Руководящие указания по выбору и эксплуатации изоляции в районах с загрязненной атмосферой. М.: СЦНТИ ОРГРЭС, 1975. - 95 с.174а. Сажин Б.И. и др. Электрические свойства полимеров. -Л.: Химия, 1970. — 376 с.

135. Самарский А.А. Теория разностных схем. М.: Наука, 1977. - 157 с.

136. Самородов Г.И. Оптимизация схем и параметров дальних и сверхдальних электропередач переменного тока. Автореферат доктора технических наук. -Новосибирск: 1990.-48 с.

137. Самородов Г.И. Сверхдальние электропередачи полуволнового типа. — Новосибирск: Фонды СибНИИЭ, 1999. 16 с.

138. Совалов С.А. Режимы единой энергосистемы. — М.: 1981. 288 с.

139. Солдаткина А.Ф. Электрические сети и системы. -М.: 1978. 183 с.

140. Соловьев П.А. Криолитозона северной части Лено-Амгинского междуречья. -М: Изд-во АН СССР, 1959. 144 с.

141. Спесивцев В.И., Снегирев A.M. Некоторые оценки глубины сезонного протаивания в связи с эксплуатацией ЛЭП. В кн. «Геокриологические исследования в Западной Якутии». Новосибирск: Наука, 1980. — С. 3-10.

142. Тархов А.Г. О дисперсии электрических свойств горных пород в переменных полях //Труды межвузовской научной конференции по индуктивным методам рудной геофизики. -М.: Недра, 1964. С. 55-59.

143. Тиходеев Н.Н. Передача электрической энергии. JL: Энергоатомиздат, Ленингр. отделение, 1984. -248 с.

144. Толстихин Н.И. Вечная мерзлота или мерзлая зона земной коры //Проблемы советской геологии. — 1935. -№8. -С. 51-58.

145. Ульянов С.А. Электромагнитные переходные процессы. -М.: Энергия, 1970.-518 с.

146. Усов С.В. Электрическая часть электростанций. -Ленинград: 1987. — С. 7475.

147. Ушаков В.Я. Электрическое старение и ресурс монолитной полимерной изоляции. М.: Энергоатомиздат, 1988. 156 с.

148. Ушаков В.Я. Импульсный электрический пробой жидкостей. — Томск, 1975.- 135 с.

149. Ушаков В.Я. Изоляция установок высокого напряжения. -М: Энергоатомиздат, 1994. 495 с.

150. Фельдман Г.М. Передвижение влаги в талых и промерзающих грунтах. -Новосибирск: Наука, 1988. 258 с.

151. Филатов И.С. Климатическая устойчивость полимерных материалов. —М.: Наука, 1983.-128 с.

152. Филатов И.С. Особенности поведения полимерных материалов и пути создания их для условий холодного климата. В кн. Конструкционные полимеры при низких температурах. -Якутск: 1976. С. 3-15.

153. Филатов И.С. Диэлектрические свойства полимерных материалов в различных климатических условиях. —Новосибирск: Наука, 1979. 129 с.

154. Филиппов О.О. Повышение надежности и грозоупорности BJI 35-220кВ на деревянных опорах в условиях Крайнего Севера. Автореферат диссертации к.т.н. -Новосибирск: 1992. 24 с.

155. Фиитер Я.Л. Перспективы развития конструкций трансформаторного оборудования для преобразовательных установок. //Труды НТС по трансформаторостроению. -М.: 1969. — 20 с.

156. Фролов АД. Электрические и упругие свойства криогенных пород. —М.: Недра, 1976.-254 с.205а. Хакимов Х.Р. Вопросы теории и практики искусственного замораживания грунтов //Изд-во АН СССР. М.: 1957.

157. Холмский В.Г. Расчет и оптимизация режимов электрических сетей. — М.: Высшая школа, 1975. -280 с.

158. Хрущев Ю.В. Управление движением генераторов в динамических переходах энергосистем. -Томск, 2001. 309 с.

159. Шмидт Э.П. Натурные испытания электронных приборов. —М.: Сов. радио, 1976. 135 с.

160. Шумилов Ю.Н. Эксплуатация воздушных линий с полимерными изоляторами. Обзорная информация./Сер. Сооружение линий электропередачи и подстанций.- Вып. 2. -М.: Информэнерго, 1989. 48 с.

161. Щербаков В. К. Технические и экономические характеристики настроенных электропередач. Новосибирск: Наука, 1965. - 68 с.

162. Щербаков В.К. Электропередачи на расстоянии 1500.3000 км по настроенным линиям. //Труды транспортно-энергетического института. — Новосибирск: Наука, 1962. С. 5-11.

163. Щербаков В.К. Настроенные электропередачи.//Электричество, 1961.-3 №8.-С. 3-15.

164. Якупов B.C., Грачев В.Н., Шасткевич Ю.Г. Управление сезонными вариациями сопротивления заземлений. -Якутск: кн. Изд-во, 1983. — 68 с.

165. Якупов B.C. Электропроводность и геоэлектрический разрез мерзлых толщ. -М.: Наука, 1968. 180 с.

166. Baldwin В.A. The effect of base oil viscosity on simulated valve train wear //FSLE Transactions.-1981.-V.24. -№l.-p.p. 42-48.

167. Bauer E. The challenge of increasing demands of high-voltage insulators. Part 2.The development of new polymeric and composite insulators World Electrotechnical Congress. -Moskow: 1977. - p.p. 76-81.

168. Bauer E., Karner H. Service experience with the German composite long rod insulator with silionerubber sheds since 1967. International Conference on Large High Voltage Electric Systems. - 1980. - p.p. 57-68.

169. Borovsky. Potentialities of electric power export from Russia to China. Eastern energy policy of Russia and problems of integration into the energy space of the Asia-Pacific region. -Irkutsk: 1998. p.p. 287-291.

170. Bradwell A.t Wheeler T.C.G. The use of plastics insulators of British Railway-DMMA Conference. Birmingham: 1979. - p.p. 63-69.

171. Cojan M., Perret J., Malaguti C,Nicolini P., Loome J.S.T., Stannet A.W. Polymeric insulators: their application in France, Italy and the UK. CJGRE, 2210, 1980.

172. Conguelet F.M., Willem, Rivieve D. Experimental assessment of suspension insulator reliability. -JEEE. -1972. p.p. 75-83.

173. Diltz H., Bauer E.A. Composite lougrod insulators. — JEEE progress in cables and overhead lines. 2-nd International Conference -London: 1979. p.p. 49-54.

174. Dempsey B. J. A mathematical model for predicting coupled heat and water movement in unsaturated soil. International J. for numerical and analytical methods in geomechanics. - 1978, vol. 2, № 1. - p.p. 19-34.

175. Gattaruza M., Malaguti C., Manetti P.G. Development of fiberglasscove, PTFE covered - JEEE Power Eng. Summer Meeting. - 1974. - p.p. 55-62.

176. Jones W.R., Nagaraj H.S., Winer W.O. Ferrographic analysis of wear debris generated in a sliding elastohydrodynamic contcet //ASLE Trausactions. — 1978.-V.21.-№3.-p.p. 181-186.

177. Looms T.S.T., Proctor F.N. The development of an epoxy based insulator for VHV-JEEE Summer Power Meeting. 1976. - p.p. 62-71.

178. Weihe N., Macey R.E., Reynders T.P. Field experience and testing of newinsulator types in South Africa International Conference on Large High Voltage Electric System. 1980. - p.p. 39-45.

179. A. Edris. FACTS Technology Development: Au Update //JEEE power engineering review, 2000. №3. - p.p. 4-15, 29.

180. Superconductor technology may save U.S. industries 26 billion per year //Transmiss and Distrib. 1992/ -44 №9/ - P. 15.

181. Energizing systems with SMES/O'Connor Leo //Mech. Eng. 1992/ — 114/ — №9. -P. 132.