CC BY
107
УДК 608.2
ПРИМЕНЕНИЕ УСТРОЙСТВ БЕСКОНТАКТНОГО ОТБОРА МОЩНОСТИ ОТ МЕСТНЫХ ЭЛЕКТРОСЕТЕЙ В ИНТЕРЕСАХ СПАСАТЕЛЬНЫХ ПОДРАЗДЕЛЕНИЙ МЧС РОССИИ
Д.Ю. Котляров
кандидат технических наук, преподаватель кафедры аварийно-спасательных работ Академия гражданской защиты МЧС России Адрес: 141435, Московская обл., г. Химки, мкр. Новогорск. E-mail: kotdimQlive.ru
Д.Ф. Лавриненко
кандидат экономических наук, заместитель начальника кафедры аварийно-спасательных работ Академия гражданской защиты МЧС России Адрес: 141435, Московская обл., г. Химки, мкр. Новогорск. E-mail: lavr85Qinbox.ru
Аннотация. В статье рассматриваются пути решения задач инженерно-технического обеспечения спасательных воинских формирований при проведении аварийно-спасательных и других неотложных работ в зоне чрезвычайных ситуаций, путем применения альтернативных источников электроэнергии. Рассматривается техническое решение, позволяющее обеспечить электроэнергией подразделения спасательных воинских формирований без применения генераторов, находящихся на оснащении МЧС России.
Ключевые слова: аварийно-спасательные и другие неотложные работы, спасательные воинские формирования, электроэнергия, воздушные линии электропередач, устройство емкостного отбора мощности.
Цитирование: Котляров Д.Ю., Лавриненко Д.Ф. Применение устройств бесконтактного отбора мощности от местных электросетей в интересах спасательных подразделений МЧС России // Научные и образовательные проблемы гражданской защиты. 2018. № 1 (36). С. 57-61.
При организации и проведении аварийно-спасательных и других неотложных работ (далее - АСДНР) техническая оснащенность подразделений МЧС России предполагает использование в основном мобильных (переносных) источников электрической энергии малой мощности (до 6 кВт) [1]. Причиной этому является их малый вес и удобство транспортировки всеми видами транспорта. Подразделения спасательных воинских формирований (далее - СВФ) применяются для выполнения задач по своему предназначению не только в мирное, но и в военное время, а значит, им предстоит частично или в полной мере выполнять и задачи инженерного обеспечения.
Полевое электроэнергетическое обеспечение является одной из задач инженерного обеспечения и представляет собой комплекс задач и мероприятий, направленных на поддержание боевой готовности подразделений, вооружения и техники, объектов и личного состава путем удовлетворения их потребностей в электрической энергии [2].
Расположение пункта временной дислокации (места выполнения работ) СВФ может быть удалено от населенных пунктов и всей
инфраструктуры в целом. Это затрудняет подвоз горюче-смазочных материалов (далее - ГСМ), запасных частей, комплектов ЗИП и т.д., а при длительном размещении, эта проблема только усугубится. Тем самым создаются предпосылки к поискам новых путей решения вопроса электроэнергетического обеспечения СВФ, одним из которых может быть применение альтернативных источников электроэнергии (устройств емкостного отбора мощности (далее - УЕОМ)).
Данный способ, при необходимости, позволит обеспечить питанием потребителей, которым оно необходимо для обеспечения жизнедеятельности личного состава СВФ (бытовые нужды), без применения генераторов.
Территория нашей страны высоконасыще-на элементами электроэнергетических систем: электростанциями, трансформаторными подстанциями, воздушными линиями электропередач. В связи с этим, актуальность применения технических средств, позволяющих осуществлять отбор электроэнергии (далее - ЭЭ) от стационарной сети независимо от номинала мощности, основывающимся на емкостном отборе мощности, сохраняется.
2018,1(36)
ШШ& «ш ШШ^Щ'У- ■ III *' fHH ; протяженное» ВЛЭП РФ: 11JMB- 0,95 шс-5»; 500вВ-38,б шсом; 220tE-L08.S jsicjai; Плотность зл£Етркчкык егген еиш-з 110 еВ (для территорий. охваченных иентрагогеоынньо! электрозэбжаанм) - 0.03 таг.
угЩ?-; > # • 'S '
--- gfe ШяМШШ
Рисунок 1 Воздушные .линии электропередач на территории РФ.
Линия электропередачи один из компонентов сети электроснабжения, системы энергетического оборудования, выходящий за пределы электростанции или подстанции и предназначенный для передачи электрической энергии.
флч, в 600
ш !ЭЛ — i ОкВ
\ Ьвл эп= 7 и
V
1 \
Рисунок 2 Зависимость величины наведённого потенциала (<^лч) от расстояния между ВЛЭП и линейной частью УЕОМ (алч—влэп)) ПРИ длине ЛЧ (300 м) и напряжения ^влэп (Ю кВ), где 1 -результаты теоретических исследований; 2 -результаты экспериментальных исследований
Известно, что с целью уменьшения потерь, передача электроэнергии производится на повышенных (высоких и сверхвысоких) напряжениях. Соответственно, с удалением от населенных пунктов, значения номинальных напряжений электрических сетей возрастают. Сети 110 (150) кВ являются основными распределительными сетями энергосистем, которые постоянно развиваются, независимо от принятой системы напряжений (рисунок 1). На напряжении 110 кВ осуществляется электроснабжение промышленных узлов, больших
городов, электрификация железнодорожного и трубопроводного транспорта, первая ступень распределения электроэнергии в сельской местности.
Линейная часть (далее ЛЧ) воздушной линии электропередач (далее ВЛЭП), расположенная под фазным проводником, представляет собой обкладки конденсатора, разделенные воздухом в качестве диэлектрика. Емкость данного конденсатора зависит от протяженности ЛЧ и ВЛЭП, и расстояния между ними (рисунок 2).
Физическая суть емкостного отбора мощности заключается в протекании переменного тока через конденсатор, образованный фазным проводом ВЛЭП и ЛЧ УЕОМ по контуру, замкнутому через устройство заземления или емкостную связь с другими фазными проводниками ВЛЭП [3, 4, 5]. Необходимо отметить, что основными параметрами, характеризующими данное устройство, являются ток, протекающий в контуре, и падение напряжения на нагрузке (рисунок 3).
Рисунок 3 Физическая суть процесса емкостного отбора мощности, где ¿лч _ длина ЛЧ УЕОМ; алч_влэп, м - расстояние между ЛЧ УЕОМ и проводом ВЛЭП; рдц -удельное сопротивление материала провода ЛЧ; _ снимаемый с ЛЧ устройства потенциал; г - радиус жилы провода ЛЧ.
Основными параметрами ВЛЭП, влияющими на мощность УЕОМ, являются: ^влэп - номинальное напряжение ВЛЭП; к - высота подвеса нижнего провода ВЛЭП; геометрическое расположение, ВЛЭП и нагрузки.
Устройство емкостного отбора мощности от ВЛЭП (рисунок 4) содержит следующие основные элементы: линейную часть с опорно-крепежным устройством; преобразователь ЭЭ; устройство заземления.
Рисунок 4 Состав устройства емкостного отбора мощности от ВЛЭП.
Структурная схема УЕОМ включает в себя (рисунок 5): 1 ВЛЭП; 2 линейная часть УЕОМ; 3 линейный проводник; 4 опорно-крепежное устройство; 5 контрольно-измерительный блок; 6 устройство заземления; 7 преобразующе-стабилизирующий блок; 8 блок подключения; 9 потребитель электрической энергии [6].
Рисунок 5 Состав устройства емкоетших) отбора мощности от ВЛЭП.
Принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства предусматривает
защиту от грозовых перенапряжении, разделения электрических сетей для обеспечения безопасности персонала, стабилизацию выходных параметров и учет потребляемой ЭЭ.
Наведеный потенциал снимается с ЛЧ. В качестве источника нулевого потенциала используется заземление УЕОМ и (или) заземление опор ВЛЭП.
Преобразующе-стабилизирующий блок предназначен для преобразования напряжения снимаемого с ЛЧ в напряжение, подаваемое к потребителю, а также для стабилизации его параметров.
По вариантам исполнения УЕОМ могут быть как стационарные, так и передвижные (мобильные).
К стационарным относятся УЕОМ, в качестве линейной части у которых будет использован трос молниезащиты и (или) заранее подготовленные и установленные проводники. Они устраиваются при заблаговременной подготовке, с использованием существующих конструкций ВЛЭП в качестве ЛЧ или с устройством собственной ЛЧ.
К передвижным УЕОМ относятся носимые и возимые комплекты. Устанавливаются силами расчетов аварийно-спасательных подразделений для временного использования или в дополнение к основным электроагрегатам.
Работы по развертыванию УЕОМ являются источниками повышеной опасности и требуют соблюдения особых мер безопасности:
1. Квалифицированный персонал с формой допуска не ниже 4.
2. Согласование с органами местного управления по применению УЕОМ.
3. Соблюдение требований безопасности при эксплуатации электроуетройетв, до и свыше 1000 В.
4. Выполнение дополнительных мероприятий при монтаже УЕОМ без снятия напряжения:
а) заземление ЛЧ УЕОМ на период монтажа при ЫЗАЗ < 25 Ом;
б) применение в качестве ЛЧ изолированного провода СИП;
в) выбор безопасных расстояний между фазным проводом и ЛЧ УЕОМ, не допускающих пробоя.
Одной из отрицательных сторон данно-
2018'1(36)
го устройства является возможность незаконного, несанкционированного отбора электроэнергии.
Предлагаются следующие меры по предотвращению незаконного отбора ЭЭ и не противоречащей существующей нормативной базе (рисунок 8):
1. Подконтрольный выпуск УЕОМ.
2. Установка на УЕОМ поверенных и опломбированных приборов учета.
В качестве примера, приведена экономическая оценка применения мобильных УЕОМ, где прослеживается явная экономия средств (таблица 1). При использовании генераторов, стоимость 1 кВт/ч составит около 40 руб., а в случае применения УЕОМ около 4 руб. Кроме того, при наличии более мощных ВЛЭП (от 110 кВ) и квалифицированных специалистов (4 группа по электробезопасности и выше), становится возможным получать более высокие энергетические параметры, тем самым выводя экономию средств на еще более высокий уровень.
3. Регистрация УЕОМ в органах электронадзора и энергосбыта.
УЕОМ нельзя рассматривать как полноценную замену генераторам и прочим силовым установкам, но как дополнение - несомненно. Данное техническое решение позволит не только сэкономить моторесурс электроустановок, имеющихся на вооружении МЧС России, но и сделать потребляемую электроэнергию дешевле.
Несмотря на то, что потребность в ЭЭ в районах выполнения работ относительно минимальна (так как применяется в основном автономный гидравлический или механический инструмент), то в пунктах дислокации личного состава АСФ, передвижных пунктах управления, в пунктах временного размещения пострадавших и т.п., электроэнергия - это необходимость.
Таким образом применение данного технического решения позволит сэкономить не только на стоимости самой ЭЭ (в 10 раз), но и на эксплуатации электростанций, сэкономив моторесурс.
Таблица 1 - Экономическая оценка применения УЕОМ.
^ ц/ц Наименование Кол-во Масса, кг Стоимость, тыс. рублей
Базовая комплектация
1. СИП 1x16 (Провод изолированный самонесущий. Изоляция светостабилизированный сшитый полиэтилен. Предназначен для передачи электрической энергии в воздушных электрических сетях. 1 км 138 25
2. Хомут гибкий 9,0x780мм черный атмосферостойкий для крепления ЛЧ к опорам ВЛЭП 20x2 шт 40x0,05=2 1,0
3. Комплект для подключения к контуру заземления ВЛЭП 1 к-т 1 кг 0,5
Дополнительное оборудование
4. Преобразователь ЭЭ УЕОМ ВЛЭП мощностью 100 Вт 1 шт. 3 2
5. Комплект заземлителей 1 к-т 15 3
Литература
1. Федорук B.C., Попов П.А., Пилькевич A.B. Организация и ведение аварийно-спасательных работ. Кафедра аварийно-спасательных работ Ч. 4: Технология проведения АСДНР в условиях разрушения зданий и сооружений. Химки: АГЗ. 2014. 157 с.
2. Военно-инженерная подготовка. Тамбов: ТГТУ. 2004. 64 с.
3. Баскаков СЛ. Основы электродинамики. Москва: СОВЕТСКОЕ РАДИО. 1973. 248 с.
4. Якубов В.П. Электродинамика. Томск: НТЛ. 2006. 148 с.
5. Демирчян К.С., Нейман Л.Р., Коровкин Н.В., Чечурин В.Л. Теоретические основы электротехники. Санкт-Петербург: ПИТЕР. 2003. 576 с.
6. Котляров Д.Ю., Удинцев Д.Н., Русин П.В. Патент на полезную модель № 74240 «Устройство отбора электрической энергии от воздушных линий электропередач».
APPLICATION OF DEVICES FOR NON-CONTACT SELECTION OF POWER FROM LOCAL ELECTRIC NETWORKS FOR THE INTERESTS OF RESCUE DEPARTMENTS OF THE EMERGENCY RUSSIA
Abstract. The article considers ways of solving the problems of engineering and technical support of rescue military formations during emergency rescue and other urgent work in the emergency zone by using alternative sources of electricity. A technical solution is considered that allows to provide, electricity to units of rescue military formations without the use of generators on the equipment of the Ministry of Emergency Situations of Russia.
Keywords: emergency rescue and other urgent work, rescue military formations, electric power, overhead power lines, capacitive power take-off device.
Citation: Kotlyarov D.Y., Lavrinenko D.F. (2018) Primenenie ustrojstv beskontaktnogo otbora moshchnosti ot mestnyh ehlektrosetej v interesah spasatel'nyh podrazdelenij MCHS Rossii [Application of devices for non-contact selection of power from local electric networks for the interests of rescue departments of the emergency Russia]. Scientific and educational problems of civil protection, no. 1 (36), pp. 57-61 (in Russian).
1. Fedoruk V.S., Popov P.A., Pil'kevich A.V. (2014) Organizaciya i vedenie avarijno-spasatel'nyh rabot. Kafedra avarijno-spasatel'nyh rabot CH. 4: Tekhnologiya provedeniya ASDNR v usloviyah razrusheniya zdanij i sooruzhenij [Organization and conduct of rescue operations. Emergency Rescue Workshop Ch. 4: Technology of ASDNR in the Conditions of Destruction of Buildings and Structures]. Khimki: AGZ, 157 p. (in Russian).
2. Andryushchenko V.A., Pirozhkov P.A.(2004) Voenno-inzhenernaya podgotovka [Military engineering training]. Tambov: TGTY, 64 p. (in Russian).
3. Baskakov S.I. (1973) Osnovy ehlektrodinamiki [Fundamentals of electrodynamics]. Moscow: SOVIET RADIO, 248 p. (in Russian).
4. Yakubov V.P. (2006) EHlektrodinamika [Electrodynamics]. Tomsk: NTL, 148 p. (in Russian).
5. Demirchyan K.S., Nejman L.R., Korovkin N.V., CHechurin V.L. (2003) Teoreticheskie osnovy ehlektrotekhniki [Theoretical bases of electrical engineering]. Sankt-Peterburg: PITER, 576 p. (in Russian).
6. Kotlyarov D.YU., Udintsev D.N., Rusin P.V. Patent na poleznuyu model' № 74240 «Ustrojstvo otbora ehlektricheskoj ehnergii ot vozdushnyh linij ehlektroperedach» [Patent for utility model No. 74240 «Device for the extraction of electrical energy from overhead power lines»].
Dmitriy KOTLYAROV
Candidate of Technical Sciences, Teacher of the Emergency and Rescue Department Academy of Civil Defence EMERCOM of Russia Address: 141435, Moscow Region, Khimki, md. Novogorsk. E-mail: kotdimQlive.ru
Dmitriy LAVRINENKO
Candidate of Economic Sciences, Deputy Head of the Emergency and Rescue Department Academy of Civil Defence EMERCOM of Russia Address: 141435, Moscow Region, Khimki, md. Novogorsk. E-mail: lavr85Qinbox.ru
References
