Редколлегия журнала сообщает о содержании 1 номера журнала «Надежность и безопасность энергетики» в 2021 году.

В данном номере предполагается опубликовать следующие статьи:

- Непомнящий В.А.
Декомпозиционная модель для исследования и оптимизации надежности основной структуры ЕЭС России

Изложены основные положения авторской модели надежности электроэнергетических систем (ЭЭС) и их объединений, позволяющей аналитически определять основные показатели надежности работы ЭЭС в составе генерации (балансовая надежность) и магистральных электрических сетей (надежность передачи) с учетом дислокации генерирующих мощностей и электрических нагрузок, электрических режимов и надежности работы магистральных электрических сетей.

При разработке модели большое внимание уделено вопросам повышения корректности в оценке статической и динамической  устойчивости ЕЭС и учету этих факторов в процессе расчетов надежности  магистральных электрических сетей для каждой из  рассматриваемых аварийных ситуаций.

При формировании состава потребителей, подлежащих ограничениям вместо используемого в настоящее время пропорционального подхода для снижения ущерба применяется метод неопределенных множителей Лапласа, основанный на учете технологической и экономической реакции различных видов потребителей на  ограничения их электрических нагрузок.   

Расчеты завершаются оценкой среднегодового недоотпуска электроэнергии и экономического ущерба потребителям от нарушений их электроснабжения для ЕЭС России  в 2017-2019 гг., как основы для оптимизации системной надежности.

- Фархадзаде Э.М., Мурадалиев А.З., Ашурова У.К.
Методические основы сопоставительного анализа уникальных объектов электроэнергетических систем

Одной из основных проблем электроэнергетических систем является отсутствие нормативных документов, регламентирующих эксплуатацию, техническое обслуживание и ремонт основного оборудования, срок службы которого превышает нормативное значение. Назовем их «стареющими объектами» (СО). Трудности сводятся к отсутствию методологий количественной оценки оперативной надежности и безопасности СО с последующим их сопоставительным анализом. Наукоемкость, громоздкость и трудоемкость решения этой проблемы обусловливают необходимость разработки соответствующих автоматизированных систем. Рассмотрены некоторые особенности оценки интегрального показателя и сопоставительного анализа уникальных объектов, аналоги которых по заданному сочетанию разновидностей значимых признаков отсутствуют. Рассматриваются методические основы синтеза интегральных показателей: обеспечение безошибочности информационной базы; требования к оценкам интегральных показателей; обеспечение физической сущности интегрального показателя; возможные разновидности интегральных показателей; сравнение интегральных показателей оперативной эффективности работы в рамках теории проверки статистических гипотез для одномерных случайных величин связано с большим риском ошибочного решения; оценка критических значений интегрального показателя проводится на основе имитационного моделирования в рамках фидуциального подхода.

- Самарин О. Д.
Надежное и безопасное теплоснабжение жилых зданий в переходных условиях при независимом присоединении системы отопления

Рассмотрена схема теплоснабжения жилых зданий с независимым присоединением к наружным теплосетям, обеспечивающая надежность теплоподачи и необходимую комфортность в помещениях в условиях похолоданий после официального окончания отопительного сезона или до его начала за счет подачи воды из обратной магистрали теплосети после теплообменников горячего водоснабжения. Проведены расчеты, позволяющие определить величину основных составляющих теплового баланса жилого здания на примере одного из используемых в настоящее время типовых проектов в климатических условиях Москвы с учетом конструктивных характеристик здания и уровня его заселенности.

Показано, что применение рассматриваемой схемы практически не сопровождается дополнительными затратами, обеспечивает гидравлическую устойчивость системы отопления и дает общесистемный эффект в виде повышения выработки электроэнергии на тепловом потреблении при использовании когенерации.

- Кузьмин Д.А., Кузьмичевский А.Ю.
Метод расчета вероятности хрупкого разрушения оборудования АЭС в различных режимах эксплуатации с постулируемой дефектностью

Разрушение металла оборудования по хрупкому механизму является вероятностным событием на атомных электростанциях (АЭС). Расчет на сопротивление хрупкого разрушения проводится для оборудования АЭС, подверженного нейтронному облучению, например, для реакторной установки типа водо-водяного энергетического реактора (ВВЭР) - корпус реактора. Разрушение корпуса реактора приводит к запроектной аварии, поэтому определение вероятности разрушения оборудования по хрупкому механизму является актуальной задачей. Методом исследования является вероятностный анализ хрупкого разрушения, учитывающий статистические данные по остаточной дефектности оборудования, экспериментальные результаты вязкости разрушения оборудования и нагрузки для основных режимов эксплуатации оборудования АЭС.

Применение разработанного метода продемонстрировано на примере корпуса реактора АЭС с реакторной установкой ВВЭР-1000 при использовании максимально допускаемых эксплуатационных нагрузок, отсутствии разброса нагрузок в различных режимах эксплуатации, а также с учетом реальных значений распределений вязкости разрушения и остаточной дефектности. Практическая значимость разработанного метода заключается в возможности получения значений фактической вероятности разрушения оборудования АЭС с целью определения надежности эксплуатации оборудования, а также возможных запасов надежности для их последующей оптимизации.

- Байдакова Н.В.,  Афонин А.В.,  Благочиннов А.В. 
Разработка алгоритма реализации ремонтной программы паровых котлов и турбин ТЭС по техническому состоянию энергетического оборудования.

Изношенность и старение технического парка объектов теплоэнергетики приводят к непредсказуемому останову энергетического оборудования. Поэтому требуется создание особого подхода в программах по обслуживанию и ремонту  с учетом возможности предсказания момента появления дефекта, его развития, а также срока возможного отказа оборудования.

Приведен анализ отечественных и зарубежных методик технического обслуживания и организации ремонта, а также возможности их применения в современной энергетике.

Для оптимизации системы технического обслуживания оборудования и обеспечения бесперебойной и надежной работы оборудования при минимальных затратах на эксплуатацию, а также для сокращения простоя оборудования, внеплановых и аварийных работ целесообразно использовать современный подход управления надёжностью, рисками и стоимостью владения активами, позволяющий контролировать экономическую эффективность. Показана  необходимость создания алгоритма реализации ремонтных программ энергетического оборудования по техническому состоянию для использования его в цифровых энергетических системах. Предложен алгоритм реализации ремонтной программы энергоблоков электрических станций, включая паровые котлы и турбины ТЭС.

- Бык Ф.Л., Мышкина Л.С.
Надежность объектов распределенной энергетики

Причиной появления первой распределенной генерации в России стали высокие требования к надежности электроснабжения электроприемников особой группы первой категории надежности. Для обеспечения бесперебойной работы использовали дизельные установки. Высокие затраты на технологическое присоединение потребителей первой и второй категории надежности усилили тенденцию установки резервного энергоисточника в системах электроснабжения предприятий. Однако его использование сопровождается снижением экономической эффективности предприятий из-за дополнительных затрат на поддержание в работоспособном состоянии.

Создание таких промышленных минигрид, как правило, работающих в режиме без выдачи мощности в сеть, негативно отражаются на стоимости электроэнергии для других потребителей и эффективности функционирования ЕЭС России (с уходом промышленных предприятий от централизованного электроснабжения возрастает доля коммунальных и непроизводственных потребителей, что требует увеличения маневренности энергоисточников).

Создание сбалансированных энергетических ячеек, осуществляющих энергоснабжение населения и предприятий малого и среднего бизнеса и оказывающих услуги населению, в отличие от промышленных микрогрид, не сопровождается негативными эффектами. В России существуют единичные примеры таких систем, работающих в режиме без выдачи мощности в сеть. Необходимы изменения, позволяющие активным потребителям выдавать в сеть избыточные мощности в часы пиковых нагрузок в ЕЭС России, для чего сетевым компаниям необходимо разрешить работу как минимум в режиме без выдачи энергии в сеть, что не приведет к снижению доходов сетевых компаний от услуг по передаче электроэнергии. Внесение указанных изменений ведет к повышению не только надежности электроснабжения, но и  экономической эффективности ЕЭС России, что позволит снизить цену на мощность и электроэнергию на оптовом рынке.

- Шакиров В.А., Курбацкий В.Г., Томин Н.В., Гулиев Г.Б.
Распределенное размещение ветроэлектростанций для минимизации влияния колебаний мощности на электроэнергетическую систему

Рассматривается проблема влияния на электроэнергетическую систему колебаний мощности ветроэлектростанций (ВЭС) из-за непостоянства скорости ветра. При большой доле ВЭС в общем объеме выработки электроэнергии требуется увеличение резерва в электроэнергетических системах для покрытия возможных внезапных колебаний мощности. Одним из способов снижения стохастического характера генерации ВЭС является их территориально-распределенное размещение. Предлагается методика выбора мощности и мест распределенного размещения ВЭС с учетом фактора изменчивости суммарной вырабатываемой мощности.

Оптимизация мощности и распределенного размещения ВЭС в районах осуществляется с использованием генетического алгоритма в среде MATLAB. Целевой функцией выступает коэффициент вариации мощности, вырабатываемой всеми ВЭС в рассматриваемых районах, в зависимости от числа ВЭУ в их составе. При окончательном сравнении вариантов размещения ВЭС используются графики продолжительности выработки мощности. Применение методики рассматривается на примере размещения ВЭС в Забайкальском крае. Получено решение, обеспечивающее минимальный коэффициент вариации вырабатываемой мощности ВЭС и сравнительно высокий коэффициент использования установленной мощности.

- Андреев А.М. , Азизов А.Ш.,  Андреев И.А, Смирнов А.Н., Степанов А.А., Назаров Г.А.
Особенности измерения частичных разрядов в системах изоляции статорных обмоток высоковольтных электрических машин

Цель статьи - предоставить потенциальные инструменты, которые могут внести значительный вклад в идентификацию частичных разрядов (ЧР).

Внешние частичные разряды (пазовые ЧР и поверхностные ЧР в лобовой области статорной обмотки) более опасны и приводят к разрушению изоляции в короткий срок (несколько месяцев или лет). Поэтому идентификация дефектов изоляции имеет важное значение. Проведен анализ существующих методов идентификации дефектов изоляции высоковольтных электрических машин с использованием результатов измерения характеристик частичных разрядов. Охарактеризованы достоинства и недостатки каждой из групп методов идентификации. Показано, что среди моделей представления знаний при решении задач диагностирования систем изоляции высоковольтных электрических машин одними из наиболее подходящих являются методы идентификации, включающие натурные испытания с применением обучающих выборок.

Представлены результаты определения технологических дефектов изоляции статорной обмотки на этапе заводских испытаний, полученные с использованием разработанной авторами методики идентификации ЧР.

- Наумов И.В., Карамов Д.Н.
К вопросу о возникновении пожароопасных ситуаций при несимметричном электропотреблении

Рассмотрено влияние несимметрии фазных токов на вероятность возникновения пожароопасных ситуаций в производственных помещениях, получающих питание в различных системах электроснабжения. Изложены теоретические предпосылки возникновения пожароопасных ситуаций. Показано, что потоки нулевой последовательности, протекающие по нейтральному проводнику в несимметричном режиме, значительно его нагревают, что может привести к коротким замыканиям и условиям для возникновения пожаров. Приведены результаты исследований несимметричных режимов в России и за рубежом.

Произведен анализ пожаров и их последствий для различных объектов в Российской Федерации. Разработан вычислительный аппарат в системе Matlab, с помощью которого произведен расчет и построены графики зависимостей динамики пожаров и их последствий за исследованный промежуток времени. Показано, что возникновение пожаров и их последствия из-за нарушения правил эксплуатации электроустановок происходит в любых помещениях и иногда достигает более 20% от всех возможных причин возникновения пожаров.