Заседание Подкомитета А1 "Вращающиеся Электрические Машины" РНК СИГРЭ

04 июля 2018 года в "ООО Интер РАО – Инжиниринг" состоялось заседание Подкомитета А1 РНК СИГРЭ "Вращающиеся Электрические Машины".

Заседание проводилось в формате видеоконференции. В онлайн режиме в заседании участвовали члены Подкомитета А1 и эксперты Подкомитета из ПАО "Силовые Машины" (С-Петербург), ООО "Электротяжмаш-Привод" (Лысьва), НПО "ЭЛСИБ" ПАО (Новосибирск) и эксперты из Москвы. В зале заседаний присутствовали представители РНК СИГРЭ, АО "НТЦ ФСК ЕЭС", АО "НПО ВЭИ Электроизоляция", ООО "Электротяжмаш-Привод", ООО "Интер РАО – Инжиниринг", ООО "Энергомашиностроительное КБ".

Вел заседание член Подкомитета РНК А1 СИГРЭ, Заслуженный Деятель СИГРЭ, д.т.н. Ю. Д. Виницкий.

На заседании рассматривались следующие вопросы:

1. Создание Подкомитета А1 РНК СИГРЭ. Основные цели и задачи. Докладчик: В. В. Беляков, Руководитель Подкомитета А1 РНК СИГРЭ.
   
2. Современные тенденции развития электромашиностроения по материалам 46 сессии СИГРЭ в 2016 г. и Коллоквиума А1 СИГРЭ в 2017 г. Сопоставление отечественного и зарубежного опыта. Докладчик: М. Б. Ройтгарц, представитель России в Исследовательском Комитете А1 СИГРЭ.
   
3. Опыт разработки турбогенераторов для сопряжения с газовой турбиной 6F.03 на примере проектов по строительству электростанций на территории Калининградской области. Докладчик: А. В. Чириков, Технический Директор НПО "ЭЛСИБ" ПАО.
   
4. Информация по подготовке к представлению доклада "Опыт эксплуатации асинхронизированных турбогенераторов в московской энергетической системе" на 47 Сессии СИГРЭ. Докладчик: П. В. Сокур, член Подкомитета А1 РНК СИГРЭ.
   
5. Обсуждение текущего состояния выполнения плана работ Подкомитета А1. Докладчик: М. В. Федотов, член Подкомитета А1 РНК СИГРЭ. 
   
6. Обсуждение текущего состояния выполнения проектов, инициированных Подкомитетом А1 РНК СИГРЭ (три проекта). Докладчики: Ю. Д. Виницкий, П. В. Сокур, Ф. У. Ашрапов, О. С. Голоднова (члены Подкомитета А1 РНК СИГРЭ).

В своем выступлении В. В. Беляков остановился на структурных изменениях в организации работы Технического Комитета РНК СИГРЭ, заключающихся в том, что структура РНК по составу подкомитетов в настоящее время соответствует структуре СИГРЭ (16 Подкомитетов), а также на новой идее создания проблемных рабочих групп при Подкомитетах (ПК) для реализации перспективных проектов на основе предложений экспертов. Он подчеркнул, что в состав ПК А1 включены 32 человека, в том числе 11 членов ПК и 21 эксперт. Причем в число экспертов вошли как молодые специалисты (в возрасте до 35 лет), так и специалисты с опытом работы более 50 лет. Такое сочетание специалистов гарантирует высокое качество передачи опыта и возможность генерации свежих и перспективных идей для последующих проектов. Столь высокопрофессиональный состав ПК А1 РНК СИГРЭ позволит проводить экспертизу отдельных проектов, предлагаемых для включения в планы НИОКР ПАО "ФСК ЕЭС", ПАО "Россети" и АО "СО ЕЭС", а также формировать собственные предложения по НИОКР с учетом информации о мировых трендах электроэнергетики.

В выступлении Представителя России в Исследовательском Комитете А1 СИГРЭ к.т.н М. Б. Ройтгарца был дан содержательный анализ результатов 46 Сессии СИГРЭ в части вращающихся электрических машин и Коллоквиума ИК А1 по электрическим вращающимся машинам 2017 года. Была отмечена мировая тенденция увеличения единичной мощности турбогенераторов, в частности, с косвенным воздушным и водородным охлаждением при использовании изоляции повышенной теплопроводности.

Внимание многих фирм обращено на разработку новых материалов для основной изоляции высоковольтных электрических машин с использованием наночастиц, а также на исследование противокоронной защиты высоковольтных обмоток, внедрение мониторинга вибрации для мощных генераторов.

Быстро прогрессирующее внедрение возобновляемых источников энергии, создание автономных генерирующих установок, широкое распространение маневренных режимов работы мощных энергоблоков, особенно в Европе, вызвало интерес к взаимодействию генераторов с сетью, что повлекло за собой изменение требований к системам возбуждения генераторов, к модернизации конструкции генераторов.

Прослеживается тенденция унификации нормативных документов с целью гармонизации требований европейских операторов и согласования с требованиями других мощных энергосистем.

Ряд фирм публикует материалы по оптимизации конструкции и выбору места установки оптоволоконных датчиков для обеспечения надежности при длительной эксплуатации генераторов за счет непрерывного мониторинга параметров генераторов.

Отдельно отмечена новая структура мощной машинно-вентильной генерирующей установки с преобразователем частоты в цепи статора, реализованная в Европе. В этом решении используется многофазный генератор (27 фаз) и специальный многоячейковый полупроводниковый преобразователь. Преимуществами такой системы являются существенное повышение статической и динамической устойчивости энергосистемы, возможность работы при переменной частоте вращения агрегата, повышенная гибкость управления агрегатом, возможность обеспечения работы генераторов по внешней границе диаграммы мощности.

Технический Директор НПО "ЭЛСИБ" ПАО А. В. Чириков рассказал о номенклатуре выпускаемых предприятием электрических машин (генераторов и двигателей) и остановился на основных технических решениях при проектировании, к которым относятся: горизонтальное расположение воздухоохладителей, многоструйная система охлаждения сердечника статора, форсированная радиально-аксиальная система охлаждения обмотки ротора, улучшенная изоляция обмотки статора на основе современных лент с повышенными диэлектрическими и теплофизическими свойствами. Отдельного внимания были удостоены поставки генераторов с воздушным охлаждением для газовых турбин, в частности, для таких крупных проектов, как группа ТЭС в Калининградской области, 86% новых мощностей в которой закрываются турбогенераторами производства НПО "ЭЛСИБ" ПАО.

В настоящее время ПАО "Интер РАО" накоплен опыт типового проектирования ТЭС на базе газовых турбин 6F.03 с использованием генераторов НПО "ЭЛСИБ" ПАО.

На 47 сессию СИГРЭ представлен доклад "Опыт эксплуатации асинхронизированных турбогенераторов в московской энергетической системе" Ю. Г. Шакарян, П. В. Сокур, Ю. К. Петреня, Н. Д. Пинчук, М. Б. Ройтгарц, С. Н. Ленёв, А. Д. Гриценко, Ф. А. Поляков, Д. В. Кузнецов. Рассматривается опыт эксплуатации асинхронизированных турбогенераторов (АСТГ) в системе "Мосэнерго". Проведенный анализ за период с 2012 по 2016 гг. показал, что все АСТГ преимущественно работают с потреблением реактивной мощности. Технические характеристики АСТГ подтверждены длительным опытом эксплуатации, начиная с 2003 г. Использование АСТГ позволяет разгрузить синхронные турбогенераторы от потребления реактивной мощности, для которых эти режимы нежелательны.

В Московской энергосистеме высоковольтные линии электропередач переводятся в кабельное исполнение. Из-за недостатка средств компенсации реактивной мощности генераторы вынуждены работать с потреблением реактивной мощности. Применение АСТГ является одним из оптимальных вариантов решения баланса реактивной мощности в энергосистеме.

Вместе с тем, в настоящее время вопросы компенсации реактивной мощности возложены на сетевые компании. Генерирующие компании экономически не заинтересованы во внедрении АСТГ. Для дальнейшего внедрения АСТГ требуется введение системной услуги за потребление реактивной мощности сверх нормативного диапазона.

Конструкция и свойства АСТГ отвечают новым вызовам со стороны энергосистемы к применению более маневренного генерирующего оборудования.

Вопрос, заданный Специальными докладчиками СИГРЭ, обобщающими все доклады направления А1, касался аспектов применения АСТГ и приведенный выше анализ в полной мере содержал ответ на поставленный вопрос.

В своем сообщении о ходе выполнения плана работ ПК А1 РНК СИГРЭ М. В. Федотов остановился на структуре утвержденного плана, включающей в себя четыре базовых части:

1. Научно-техническая деятельность по направлению А1 в России.
   
2. Участие представителей России в международном научно-техническом обмене по линии ИК А1.
   
3. Публикации в отраслевых журналах и иных печатных изданиях по тематике ПК А1.
   
4. Организационно-техническая и методическая работа.

Докладчик проинформировал участников заседания о том, что в процессе работы Подкомитета А1 были сформулированы три темы для трех проблемных групп, охватывающие наиболее важные этапы работ в области создания новой техники, цифровизации сервисного обслуживания и ремонта вращающихся электрических машин. Придавая большое значение укреплению сотрудничества Подкомитетов различных направлений, с целью синергии деятельности, было принято решение о более тесном сотрудничестве ПК А1 с ПК С6 "Распределенные источники энергии".

Представители ПК А1 принимали участие в следующих мероприятиях:

• Ю. Д. Виницкий в качестве члена НТС Евросибэнерго принял участие в работе НТС Евросибэнерго и выступил с анализом НИОКР, выполненных под руководством Евросибэнерго.
  
• Ю. Г. Шакарян, Ю. Д. Виницкий и М. В. Федотов приняли участие в заседании секции НП "НТС ЕЭС" совместно с руководителем ПК С6 П. В. Илюшиным.
  
• М. В. Федотов принял участие в работе жюри отборочного этапа Студенческой лиги Международного инженерного чемпионата "Case-in".
  
• М. Б. Ройтгарц успешно выступил на международной научно-технической конференции "Элмаш-2018".
  
• Н. В. Коровкин провел заседание диссертационного Совета С-Петербургского Политехнического Университета им. Петра Великого по защите диссертации соискателя О. А. Емельянова, связанной с возможной оптимизацией изоляционных материалов для использования в технологиях изготовления мощных генераторов.
  
• Ю. Д. Виницкий принял участие в заседании редколлегии журнала "Энергия единой сети" и опубликовал краткий отчет об этом заседании на сайте РНК СИГРЭ и в журнале "Энергия Единой Сети".
  
• М. Б. Ройтгарц по согласованию с РНК СИГРЭ делегировал в состав Международной рабочей группы WG А1.62 сотрудника ПАО Силовые Машины П. Антонова.
  
• М. В. Федотов и Ю. Д. Виницкий обеспечивают инженерную и новостную поддержки раздела ПК А1 на сайте РНК СИГРЭ.

На заседании обсуждено состояние проектов для проблемных рабочих групп, предложенных ПК А1 РНК СИГРЭ.

1. Области применения асинхронизированных машин (АСМ) в отечественной и зарубежной электроэнергетике (руководители П. В. Сокур, Ю. Г. Шакарян).

Показана актуальность использования машинно-вентильных систем в условиях работы генераторов в переменных режимах и необходимости работы с переменной частотой вращения. Разрабатываются рекомендации по оптимальным областям применения АСМ в отечественной энергетике. Подготавливаются предложения по развитию нормативно-технической базы с учетом использования АСМ в электроэнергетике. Предполагается выпуск Технической брошюры "Области применения АСМ в отечественной и зарубежной электроэнергетике".

2. Системы технического обслуживания и ремонта крупных электрических машин (концепция, тенденции, перспективы) (руководители О. С. Голоднова, Ю. Д. Виницкий).

Оценены принципы выбора видов стратегии Технического Обслуживания и Ремонта (ТОиР). Получена статистика причин отказов генераторов и мощных электродвигателей, проводится анализ опыта диагностирования и мониторинга технического состояния вращающихся машин и анализ существующих систем непрерывного контроля состояния и алгоритмов интеллектуальной диагностики. В результате будет разработана интеллектуальная концепция создания автоматизированной системы контроля и диагностики турбогенераторов и крупных электродвигателей. Концепция предполагает использование Big Data и облачных технологий для обеспечения возможности сбора и обработки получаемых больших объемов информации.

3. Области применения вентильных индукторных машин со вставками постоянного тока в электроэнергетике (руководитель Ф. У. Ашрапов).

В процессе выполнения работы обобщен опыт эксплуатации вентильных индукторных машин со вставками постоянного тока в электроэнергетике. Выполняется обзор зарубежного опыта применения вентильных генераторов со вставками постоянного тока в электроэнергетике. В результате будет обоснован выбор такого класса машин для распределенной энергетики наряду с использованием традиционных машинно-вентильных систем с преобразователями в статорной или роторной цепях генератора.

В состоявшейся после выступлений дискуссии выступили Ю. Г. Шакарян, Н. В. Крупенин, А. В. Чириков. Выступавшие отмечали важность проведения заседания и значимость обсужденных вопросов. Высказывались мнения о целесообразности проведения подобных заседаний ПК А1 на регулярной основе как для обсуждения наиболее актуальных проблем, так и для совместного обсуждения новых идей и предложений. Предложено направить материалы заседания ПК А1 и запрошенные участниками заседания тексты докладов на сессии и на Коллоквиуме всем экспертам ПК А1. Предложено расширить сотрудничество со смежными ПК для синергетического эффекта от комплексного подхода к решению проблем генерации и передачи электрической энергии.

По результатам заседания можно сделать следующие выводы:

1. ПК А1 РНК СИГРЭ сформировал высокопрофессиональную группу активных экспертов, представляющих специалистов в конструировании, технологии, разработке, сервисе и эксплуатации крупных электрических машин на объектах электроэнергетики.
   
2. Заседания ПК А1 целесообразно проводить на регулярной основе 2-3 раза в год и использовать их как площадку для обсуждения новых инициативных НИОКР с целью формирования предложений для электромашиностроительного и электросетевого комплексов по новым НИОКР от имени РНК СИГРЭ.
   
3. Наряду с началом сотрудничества с ПК С6 "Распределенная генерация" целесообразно установить сотрудничество с ПК С2 "Функционирование и управление энергосистем" и ПК С4 "Технические характеристики энергосистем".