Выполнено исследование транспортировки электрической энергии потребителям по электрическим сетям филиала ПАО «Россети Юга» – «Астраханьэнерго». Аналитическая оценка производилась по электрическим сетям номинальных напряжений 110, 35, 6 – 10 и 0,4 кВ. Отмечены характерные особенности электрических сетей компании, приведена ее структурная характеристика и рассмотрен баланс электрической энергии при ее передаче по электрическим сетям всех уровней номинального напряжения. На основании исходных данных, опубликованных в открытом доступе, произведен анализ аварийных отключений в исследуемых электрических сетях за период 2018 – 2022 гг. При этом рассмотрена количественная характеристика отказов, а также их последствия в виде недопоставленной электроэнергии потребителям, а также экономического ущерба, обусловленного продолжительностью аварийных отключений. Установлено, что за исследуемый период произошло 18344 аварийных отключений, в результате которых потребителям недопоставлено 10073,2 МВт∙ч. электрической энергии. При этом экономический ущерб от недоотпуска составил 267368,59 тыс. руб. Установлены основные группы причин аварийных отключений, около 93% которых приходятся на несоблюдение или невыполнение в требуемых объемах сроков выполнения технического обслуживания и ремонта оборудования, а также внешнее механическое воздействие на элементы электрических сетей. Произведенный анализ прогнозируемого количества отказов по этим причинам на 2025 г. показал, что количество отказов практически не изменится.

На основании полученных выводов сформулированы рекомендации для руководства компании по повышению уровня надежности электропередачи. Полученные результаты исследования могут представлять интерес для руководства компании «Астраханьэнерго», других электросетевых компаний, а также инженерных и научных работников, исследующих вопросы надежности электропередачи.

В рамках настоящего исследования представлены общие подходы по формированию перечня мероприятий по повышению показателей надежности систем теплоснабжения. Проведена оценка показателей надежности систем теплоснабжения участков тепловых сетей и потребителей. Преобразованы схемы теплоснабжения с сохранением логической взаимосвязи между элементами, представлены основные этапы расчета для нескольких ТЭЦ. Представлены результаты: обработки данных по отказам и восстановлениям участков тепловых сетей в системе теплоснабжения ТЭЦ, оценки показателей надежности теплоснабжения потребителей ТЭЦ. Произведен расчет относительно выбранного логического критерия следующих показателей надежности системы в программном комплексе Zulu Thermo: вероятность безотказной работы; коэффициент готовности; средний суммарный недоотпуск теплоты; путь, пройденный от источника, м; вероятность отказа; интенсивность восстановления; интенсивность отказов; поток отказов. С целью формирования анализа показателей надежности было дополнительно проведено моделирование теплогидравлического режима работы тепловых сетей, произведен наладочный и поверочный расчет. Предложен подход по формированию перечня мероприятий по повышению показателей надежности систем теплоснабжения на основе матричного подхода, включающего построение зависимостей изменения рисков в зависимости от вероятности отказа и суммарного недоотпуска тепловой энергии. Обосновано применение алгоритмов по разработке перечня мероприятий по повышению показателей надежности систем теплоснабжения потребителей и участков тепловых сетей.

Проведены исследования возможности ускоренного восстановления ЛЭП. Представлены результаты изучения концепции системы быстрого восстановления линий электропередач, основанной на применении мобильных опор и модульной ремонтной станции контейнерного типа. Рассмотрены современные подходы к повышению устойчивости энергосистем: быстросборные алюминий-композитные опоры, мобильные подстанции, беспилотный мониторинг, цифровые двойники и оптимизационные алгоритмы аварийного реагирования. В исследовательской части разработана модель двухконтейнерной станции 110/10 кВ с взаимозаменяемыми генераторным и накопительным модулями. Предложен коэффициент улучшения устойчивости энергосистемы RII, учитывающий время восстановления, экономические затраты, повторные отказы и доступность критичных нагрузок. Сценарное моделирование аварии с обрушением двух опор ВЛ 110 кВ с помощью SimPy и NetworkX показало, что среднее время восстановления сокращается с 18,2 до 5,1 ч, прямые затраты — со 100 до 60%, повторные аварии — с 35 до 12%, недопоставленная энергия уменьшается в 3,5 раза, а показатель RII возрастает на 58%. Результаты исследований подтверждают высокую эффективность предложенного решения модульных станций для восстановления ЛЭП после аварий. Установлено, что эффективность внедрения модульных станций для ремонта ЛЭП после аварий может быть повышена более чем вдвое. Исследования показывают, что потенциальными ограничениями для тотального внедрения модульных станций являются значительные финансовые затраты, опытно-конструкторские работы и  логистические проблемы, например, при узких дорожных полотнах или при наводнениях, а также отсутствие нормативной документации и стандартов.

Раскрыты понятия теплоэнергетических и энергетических систем. Обозначены приоритетные направления безаварийной эксплуатации объектов. Проведен анализ крупнейших техногенных аварий за последние пятнадцать лет в России на примере ГРЭС. Озвучены проблемы российских энергосистем. Рассмотрены конкретные технологические решения в области рационализации процессов и оборудования с целью повышения безопасности на ГРЭС. Проведена оценка факторов влияния на безопасность и надежность работы объектов теплоэнергетики. Уделено внимание концепции «зеленого» перехода. Проанализированы инженерные подходы на АЭС Госкорпорации «Росатом». Приведен перечень инновационных технологических решений для АЭС, и итоги реализации государственной программы модернизации ТЭС. Обозначены направления дальнейшего совершенствования систем в области ядерной энергетики, в том числе перспективные направления совершенствования энергетического оборудования. Определены причины крупнейших техногенных аварий энергосистем России с 2010 по 2024 гг., успешные решения в области модернизации электростанций, технологические тренды совершенствования энергооборудования, развития систем энергетики в целях снижения техногенных опасности.

Эксплуатация силовых масляных трансформаторов неизбежно ведет к ухудшению состояния их компонентов. Это обуславливает потребность в регулярной диагностике и отслеживании технического состояния как самих трансформаторов, так и сопутствующего оборудования электростанции. Оптимизация системы технического обслуживания силовых масляных трансформаторов — это сложная задача, зависящая от множества факторов, и основанная на принципах теории надежности, процессов старения, восстановления и методов технической диагностики.

Прогнозирование остаточного ресурса силового масляного трансформатора, реализованное в программе, является ключевым фактором при принятии решений о дальнейшей эксплуатации или необходимости проведения ремонтных мероприятий. Развитие и совершенствование системы оценки технического состояния силовых трансформаторов позволяет реализовать комплексный подход к оценке технического состояния, определять предельное состояние силовых трансформаторов с продолжительным сроком службы с целью принятия обоснованных решений о возможности их дальнейшего использования или необходимости вывода из эксплуатации, а также повысить надежность работы оборудования.

Совершенствование и повышение результативности системы оценивания технического состояния силовых трансформаторов позволяет: обеспечить всесторонний подход к анализу технического состояния, установить предельное состояние силовых трансформаторов с длительными сроками использования для принятия обоснованных решений относительно возможности их дальнейшей эксплуатации или целесообразности вывода из эксплуатации, а также увеличить надежность функционирования.

Разработанный подход к диагностике и мониторингу способствует более точному прогнозированию остаточного срока службы трансформатора, увеличению межремонтного периода, повышению надежности эксплуатации и снижению затрат на ремонт и техническое обслуживание.

В России на федеральном уровне признана необходимость всестороннего развития технологий информационного моделирования и автоматизации промышленных процессов. Особенно это актуально для развивающихся крупных и высокотехнологичных отраслей, таких, как атомная энергетика. В АО «Концерн Росэнергоатом» утверждены планы по наращиванию электрической мощности за счет строительства новых блоков АЭС. Реализация масштабных инфраструктурных и энергетических проектов требует принципиально новых подходов к организации строительно-монтажных работ (СМР). В качестве решения предлагается комплексная автоматизация на основе робототехнических комплексов и технологий информационного моделирования (ТИМ). Основу предлагаемого технологического решения составляют несколько взаимосвязанных элементов: цифровые проектные и исполнительные инженерные модели объекта (ЦПИМ и ЦИИМ), а также программно-аппаратные комплексы (ПАК), включающие наземные (шагающие роботы) и воздушные (дроны) роботизированные платформы. Эти системы объединены в единый контур, который обеспечивает автономный сбор данных высокого разрешения (лазерное сканирование, фотофиксация), их интеграцию в цифровые модели и автоматический план-фактный анализ для выявления отклонений от проекта. Опыт успешного применения данной системы продемонстрирован на примере строительства Балтийского химического комплекса. Роботизированные комплексы доказали свою эффективность, выявляя критические несоответствия на ранних стадиях. Предлагается распространить полученный опыт на строительство блоков АЭС с получением ряда экономических, технических, организационных и других преимуществ.

Одним из перспективных направлений повышения эффективности конденсационных теплообменных аппаратов является интенсификация теплообмена за счет перехода от традиционного пленочного к капельному режиму конденсации, при котором конденсат образуется в виде отдельных капель, а не сплошной пленки, что практически исключает термическое сопротивление в виде пленки конденсата. В результате происходит интенсификация теплообменных процессов при конденсации водяного пара.

Проведены экспериментальные исследования по определению влияния модификации теплообменных поверхностей на эффективность работы конденсационного теплообменного аппарата. Модификация осуществлялась путем формирования на теплообменной поверхности пленки поверхностно-активного вещества — октадециламина, вследствие чего происходила гидрофобизация поверхности.

Для проведения экспериментальных исследований на территории ТЭЦ-16 филиала ПАО «Мосэнерго» в ФГБОУ ВО «НИУ «МЭИ» разработан и изготовлен опытный образец лабораторного теплообменного аппарата. Анализ результатов исследований показал, что модификация теплообменных поверхностей с использованием октадециламина является технологически обоснованным решением для интенсификации теплообменных процессов в конденсационных теплообменных аппаратах. В результате модификации стальных трубок опытного образца лабораторного теплообменного аппарата угол смачивания увеличился с 88° для исходной поверхности до 110°. Переход к капельному режиму конденсации привел к увеличению тепловой мощности опытного образца лабораторного теплообменного аппарата до 61,5% по сравнению с исходной поверхностью при идентичных режимах работы.

Представлены результаты экспериментального исследования изменения свободного уровня высокотемпературного свинцового теплоносителя при барботаже аргона и водорода через насадки различной геометрии в стационарной емкости от времени введения газа. Методика эксперимента содержала несколько этапов, каждый из которых включал введение в толщу жидкого свинца газов с помощью компрессора в течение 3 часов с измерением уровня 1 раз в час и последующей выдержкой в течение 1 часа без барботирования, за которой также следовало измерение уровня. Эксперименты проведены с тремя типами насадок с разными вводимыми газами: аргон и водород. В ходе экспериментов также варьировался контрольный объем свинца. Результаты экспериментов показывают, что в условиях относительно малых объемов свинцового теплоносителя значительного изменения свободного уровня теплоносителя вследствие насыщения теплоносителя газом не происходит. При этом данный эффект не наблюдается для обоих применяемых в ядерных реакторах с тяжелыми жидкометаллическими теплоносителями газами: ни для аргона, ни для водорода. Также возникновение эффекта не было обнаружено при изменении способа ввода газовой фазы: эксперименты с различной геометрией насадок не показали значительного изменения высоты свободного уровня. Результаты экспериментального исследования могут быть полезны для проектировщиков реакторных установок с тяжелыми жидкометаллическими теплоносителями со свободным уровнем теплоносителя. Последующим продолжением данных работ может стать проведение экспериментов с увеличением контрольного объема свинца, использование более совершенных методов измерения уровня теплоносителя, а также фиксация расхода вводимого газа в свинцовый теплоноситель.

В настоящее время используются котлотурбинные параметры агрегатов выше стандартных сверхкритических, в которых требуется высокоинтенсивное охлаждение. Разработано и исследовано охлаждение кипящим охладителем перспективных паровых турбин, работающих выше стандартных сверхкритических температур и давлений. Представлена капиллярно-пористая система охлаждения в полой части сопловых лопаток. Изучена система, работающая по схеме тепловой трубы, при этом к капиллярному потенциалу добавлен массовый. Разработаны установки для оптических методов исследования динамики развития паровой и жидкостной фаз. Для исследования процессов парообразования методом голографической интерферометрии применялся интерферометр, включающий гелиево-неоновый лазер типа ЛГ-38. Визуальные наблюдения процессов производятся методом скоростной киносъёмки камерой СКС-1М, фото и киносъёмка осуществляются с помощью фотоаппаратов «Зенит», «РФК-5М», а также киноаппаратов «Красногорск» и «Киев-16с». Исследованы начальная стадия зарождения парового пузыря и динамика процессов роста и разрушения в капиллярно-пористой структуре с помощью оптических методов. Возможность разделения общей энергии при зарождении парового пузыря является важной задачей борьбы с эрозией и кавитацией. Представлены кинограммы и голографические интерферограммы процессов теплопередачи для различных сетчатых структур, тепловых нагрузок, избытка жидкости с расчетом внутренних характеристик кипения, выбросом капель жидкости из структуры. Показана имитация аварийной ситуации за счет снижения расхода охладителя до его минимального значения. Предложенная система охлаждения может быть использована при проектировании новых конструкций турбин, работающих на параметрах выше сверхкритических. Для настоящего исследования представляет интерес взаимосвязь предельного состояния капиллярно-пористого покрытия и кризиса теплообмена в капиллярно-пористой структуре при смене режима теплообмена, что позволит в режиме реального времени создавать систему диагностики структур.

Рассмотрено совершенствование быстродействующих защит линий электропередачи в распределительных сетях 6 – 10 кВ, в частности токовых отсечек, с акцентом на обеспечение их чувствительности и селективности. Критически анализируется традиционные подходы к отстройке токовых отсечек, основанные на учете тока короткого замыкания на выводах высокого напряжения либо перед ближайшим трансформатором, либо перед наиболее мощным трансформатором в линии. Показано, что данные методы отстройки имеют недостатки: в первом случае, длина защищаемой зоны минимальна, во втором случае, при расположении трансформатора в конце линии зона защиты максимальна, а при его подключении в начале линии — минимальна, что существенно снижает эффективность защиты. В качестве решения предложен универсальный способ отстройки, основанный на учете тока трехфазного короткого замыкания перед трансформатором, расположенным в конце защищаемой линии. Такой подход позволяет увеличить протяженность защищаемой зоны и повысить чувствительность защиты независимо от места подключения трансформаторов. Особое внимание уделено практической реализации предложенного метода и его преимуществам по сравнению с традиционными решениями. Рассмотрены возможные случаи согласования токовой отсечки при использовании предложенного способа отстройки с работой предохранителей трансформаторов разной мощности. Результаты исследования имеют важное прикладное значение для проектирования и эксплуатации релейной защиты в сложных сетевых конфигурациях с большим количеством трансформаторных подстанций. Предложенные решения позволяют оптимизировать работу быстродействующих защит без ущерба для их селективности и надежности.