probenerИзвестия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИPower engineering: research, equipment, technology1998-99032658-5456Kazan State Power Engineering University10.30724/1998-9903-2024-26-4-3-16probener-3097Research ArticleМЕТОДЫ И ПРИБОРЫ КОНТРОЛЯ И ДИАГНОСТИКИ МАТЕРИАЛОВ, ИЗДЕЛИЙ, ВЕЩЕСТВ И ПРИРОДНОЙ СРЕДЫMETHODS AND DEVICES FOR CONTROLLING AND DIAGNOSING MATERIALS, ARTICLES, SUBSTANCES AND NATURAL ENVIRONMENTАнализ количества потребления SF6 и CF4 для заправки коммутационной аппаратуры высокого напряженияAnalysis of SF6 and CF4 consumption for refueling high-voltage switching equipmentЗаленскаяН. Ю.ZalenskayaN. Yu.

Заленская Наталия Юрьевна – преподаватель кафедры «Компьютерных технологий и микроэлектронной инженерии»

г. Воронеж

Natalia Yu. Zalenskaya

Voronezh

zalenskayany@vglta.vrn.ruhttps://orcid.org/0009-0001-9311-8942МакаренкоФ. В.MakarenkoPh. V.

Макаренко Филипп Владимирович – канд. физ.-мат. наук, доцент базовой кафедры «Технического и программного обеспечения вычислительных и информационных систем»

г. Воронеж

Philipp V. Makarenko

Voronezh

phillipp@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0000-5354-5598ЗаревичА. И.ZarevichA. I.

Заревич Антон Иванович – канд. техн. наук, доцент базовой кафедры «Технического и программного обеспечения вычислительных и информационных систем»

г. Воронеж

Anton I. Zarevich

Voronezh

antonzarevich@yandex.ruhttps://orcid.org/0009-0005-4032-5031ПолуэктовА. В.PoluektovA. V.

Полуэктов Александр Владимирович – преподаватель базовой кафедры «Технического и программного обеспечения вычислительных и информационных систем»

г. Воронеж

Alexander V. Poluektov

Voronezh

palv2006@yandex.ruВоронежский Государственный Лесотехнический Университет имени Г.Ф. МорозоваРоссияVoronezh State University of Forestry and Technologies named after G.F. MorozovRussian Federation202421092024264316Copyright © Заленская Н.Ю., Макаренко Ф.В., Заревич А.И., Полуэктов А.В., 20242024Заленская Н.Ю., Макаренко Ф.В., Заревич А.И., Полуэктов А.В.Zalenskaya N.Y., Makarenko P.V., Zarevich A.I., Poluektov A.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.energyret.ru/jour/article/view/3097

АКТУАЛЬНОСТЬ исследования заключается в устранении возможной ошибки при поставках баллонов с гексафторидом серы (Элегаз) и баллонов c тетрафторидом углерода (Фреон R-14) на высоковольтные подстанции для заправки коммутационных аппаратов таких как высоковольтные выключатели, трансформаторы напряжения и др.

ЦЕЛЬ

ЦЕЛЬ. Провести анализ вероятных ошибочных поставок двух вышеупомянутых газов на подстанции. Сделать анализ возможных остатков (или недопоставок) баллонов с газами после заправки. Сделать предположение о причинах появления возможных остатков. Дать рекомендации по преодолению возможных проблем. Произвести соответствующие расчеты. Предложить формулу (таблицу) пересчёта расхода обоих типов газов. Сделать таблицу расчёта реальных значений количества поставляемых баллонов, связанных с дискретностью объёмов баллонов и самих коммутационных аппаратов. Сделать соответствующие выводы, дать рекомендации.

МЕТОДЫ

МЕТОДЫ. При решении поставленной цели применялся метод расчета состояния идеального газа программными средствами для работы с электронными таблицами (такими как: Excel, Calc и т.п.).

РЕЗУЛЬТАТЫ

РЕЗУЛЬТАТЫ. В статье отражена актуальность темы, рассмотрены особенности (заправка «самотёком») заправки высоковольтного элегазового оборудования в различных климатических условиях (главным образом ниже минус 40-45°С). Проведён анализ типичных типономиналов высоковольтных выключателей, применяемых на высоковольтных подстанциях. Представлен график пересчёта молярной доли (вносящей вклад по давлению) газов в массовую долю. Представлен выборочный расчёт количества баллонов для двух часто встречающихся объёмов коммутационных аппаратов и сорокалитровых баллонов с газами (SF6 и CF4) для нескольких стандартных коэффициентов заполнения баллонов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Представлены предположительные умозаключения относительно оценки реальных ошибок при отправке баллонов с газами для заправки коммутационных аппаратов. Статья предлагает понимание последовательности проблем, связанных с неправильным расчётом и полную методику расчёта правильных объёмов (массы) газа в зависимости от реальных типов применяемых элегазово-хладонных (для элегазово-азотных методика тоже применима) аппаратов (той или иной фирмы) в зависимости от объёмов поставок единиц оборудования.

The article describes to eliminate possible errors in the supply of cylinders with sulfur hexafluoride and cylinders with carbon tetrafluoride to high-voltage substations for refueling switching devices such as high-voltage switches, voltage transformers, etc. Conduct an analysis of possible erroneous supplies of the two above-mentioned gases at the substation. Make an analysis of possible residuals (or shortfalls) of gas cylinders after refilling. Make an assumption about the reasons for the appearance of possible residues. Give recommendations for overcoming possible problems. Make the appropriate calculations. Propose a formula (table) for recalculating the consumption of both types of gases. Make a table for calculating the actual values of the number of supplied cylinders, related to the discreteness of the volumes of the cylinders and the switching devices themselves. Draw appropriate conclusions and make recommendations. To achieve this goal, a method was used to calculate the state of an ideal gas using software for working with spreadsheets. The article reflects the relevance of the topic and discusses the features of refueling high-voltage SF6 equipment in various climatic conditions (below minus 40-49°F). An analysis of typical ratings of high-voltage switches used at highvoltage substations was carried out. A graph is presented for converting the molar fraction (contributing to pressure) of gases into the mass fraction. A sample calculation of the number of cylinders is presented for two commonly encountered volumes of switching devices and fortyliter gas cylinders for several standard cylinder filling ratios. Presumptive conclusions are presented regarding the assessment of real errors when sending gas cylinders for refilling switching devices. The article offers an understanding of the sequence of problems associated with incorrect calculations and a complete methodology for calculating the correct volumes (mass) of gas depending on the actual types of devices used, depending on the volume of supplies pieces of equipment.

гексафторид серытетрафторид углеродадвухатомный азоткоммутационные аппаратызаполнение газом высоковольтных аппаратовуравнение состояния идеального газаsulfur hexafluoridecarbon tetrafluoridediatomic nitrogenswitching devicesgas filling of high-voltage devicesequation of state of an ideal gasАвторы благодарны базовой кафедре Технического и программного обеспечения вычислительных и информационных систем за поддержку в работе над настоящей статьёй.The authors are grateful to the basic department of Technical and software computing and information systems for their support in working on this article.ReferencesАхатов М. М. Высоковольтные выключатели. Элегазовые выключатели / М.М. Ахатов, Д.И. Довгий // EurasiaScience : Сборник статей LVIII международной научно-практической конференции, Москва, 30 декабря 2023 года. – Москва: Общество с ограниченной ответственностью "Актуальность.РФ", 2023. – С. 149-150. – EDN UXQFIB.Akhatov MM. Dovgii DI., Vysokovol'tnye vyklyuchateli. Elegazovye vyklyuchateli // EurasiaScience : Sbornik statei LVIII mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii, Moskva, 30 dekabrya 2023 goda. – Moskva: Obshchestvo s ogranichennoi otvetstvennost'yu "Aktual'nost'.RF", 2023. – S. 149-150. – EDN UXQFIB. (In Russ).Абдреев К. А. Вакуумные и элегазовые выключатели как перспектива развития современной высоковольтной энергетики / К.А. Абдреев // Энергетика, управление и автоматизация: инновационные решения проблем : Материалы II Всероссийской научно-практической конференции обучающихся и преподавателей Научное издание, Санкт-Петербург, 22 декабря 2022 года / Под общей редакцией Т.Ю. Коротковой, сост. М.С. Липатов, Е.Н. Лашина. – Санкт-Петербург: Высшая школа технологии и энергетики федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет промышленных технологий и дизайна", 2023. – С. 225-229. – EDN MDEWGB.Abdreev KA. Vakuumnye i elegazovye vyklyuchateli kak perspektiva razvitiya sovremennoi vysokovol'tnoi energetiki // Energetika, upravlenie i avtomatizatsiya: innovatsionnye resheniya problem : Materialy II Vserossiiskoi nauchno-prakticheskoi konferentsii obuchayushchikhsya i prepodavatelei Nauchnoe izdanie, Sankt-Peterburg, 22 dekabrya 2022 goda / Pod obshchei redaktsiei T.Yu. Korotkovoi, sost. M.S. Lipatov, E.N. Lashina. – Sankt-Peterburg: Vysshaya shkola tekhnologii i energetiki federal'nogo gosudarstvennogo byudzhetnogo obrazovatel'nogo uchrezhdeniya vysshego obrazovaniya "Sankt-Peterburgskii gosudarstvennyi universitet promyshlennykh tekhnologii i dizaina", 2023. – S. 225-229. – EDN MDEWGB. (In Russ).Кондрашов, Е. И. Сравнительный анализ элегазовых выключателей / Е. И. Кондрашов, Н. Ю. Шевченко // России – творческую молодёжь : Материалы XV Всероссийской научно-практической студенческой конференции в 4-х томах, Камышин, 20–22 апреля 2022 года / Волгоградский государственный технический университет (Камышинский филиал). Том 4. – Камышин: Волгоградский государственный технический университет, 2022. – С. 59-61. – EDN PTQQNY.Kondrashov EI., Shevchenko NYu. / Sravnitel'nyi analiz elegazovykh vyklyuchatelei // Rossii – tvorcheskuyu molodezh' : Materialy XV Vserossiiskoi nauchno-prakticheskoi studencheskoi konferentsii v 4-kh tomakh, Kamyshin, 20–22 aprelya 2022 goda / Volgogradskii gosudarstvennyi tekhnicheskii universitet (Kamyshinskii filial). Tom 4. – Kamyshin: Volgogradskii gosudarstvennyi tekhnicheskii universitet, 2022. – S. 59-61. – EDN PTQQNY. (In Russ).Элегазовые выключатели / А. Д. Ермолаев, П. М. Раздымаха, Л. И. Фомин, В. И. Шаферов // Поколение будущего: Взгляд молодых ученых-2021 : Сборник научных статей 10-й Международной молодежной научной конференции. В 4-х томах, Курск, 11–12 ноября 2021 года / Отв. редактор А.А. Горохов. Том 4. – Курск: Юго-Западный государственный университет, 2021. – С. 228-230. – EDN HNWGBNErmolaev AD., Razdymakha PM., Fomin LI., Shaferov VI. Elegazovye vyklyuchateli / Pokolenie budushchego: Vzglyad molodykh uchenykh-2021 : Sbornik nauchnykh statei 10-i Mezhdunarodnoi molodezhnoi nauchnoi konferentsii. V 4-kh tomakh, Kursk, 11–12 noyabrya 2021 goda / Otv. redaktor A.A. Gorokhov. Tom 4. – Kursk: Yugo-Zapadnyi gosudarstvennyi universitet, 2021. – S. 228-230. – EDN HNWGBN. (In Russ).PTFE Vapor Contribution to Pressure Changes in High-Voltage Circuit Breakers / J.-J. Gonzalez, P. Freton, F. Reichert, A. Petchanka // IEEE Transactions on Plasma Science. 2015. Vol. 43, no. 8. P. 2703–2714. DOI: 10.1109/TPS.2015.2450536Gonzalez JJ., Freton P., Reichert F., Petchanka A. / PTFE Vapor Contribution to Pressure Changes in High-Voltage Circuit Breakers / // IEEE Transactions on Plasma Science. 2015. Vol. 43, no. 8. P. 2703–2714. DOI: 10.1109/TPS.2015.2450536Башмаков, Д. А. Повышение надежности ОРУ-110 КВ нч ТЭЦ путем замены маломасляных выключателей на элегазовые / Д. А. Башмаков, З. Г. Сайфутдинов, А. И. Сайфутдинова // Социально-экономические и технические системы: исследование, проектирование, оптимизация. – 2022. – № 3(92). – С. 6-12. – EDN SKJOVS.Bashmakov DA., Saifutdinov ZG., Saifutdinova AI. / Povyshenie nadezhnosti ORU-110 KV nch TETs putem zameny malomaslyanykh vyklyuchatelei na elegazovye // Sotsial'no-ekonomicheskie i tekhnicheskie sistemy: issledovanie, proektirovanie, optimizatsiya. – 2022. – № 3(92). – S. 6-12. – EDN SKJOVS. (In Russ).Краев, А. А. Применение элегаза в качестве основной изоляции в электрических агрегатах / А. А. Краев // ПРОБЛЕМЫ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА и НАПРАВЛЕНИЯ ЕГО ПОВЫШЕНИЯ : сборник статей по итогам Международной научно-практической конференции, Омск, 09 января 2021 года. – Стерлитамак: Общество с ограниченной ответственностью "Агентство международных исследований", 2021. – С. 27-29. – EDN VDSZFW.Kraev AA. Primenenie elegaza v kachestve osnovnoi izolyatsii v elektricheskikh agregatakh // PROBLEMY RAZVITIYa TEKhNIChESKOGO POTENTsIALA i NAPRAVLENIYa EGO POVYShENIYa : sbornik statei po itogam Mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii, Omsk, 09 yanvarya 2021 goda. – Sterlitamak: Obshchestvo s ogranichennoi otvetstvennost'yu "Agentstvo mezhdunarodnykh issledovanii", 2021. – S. 27-29. – EDN VDSZFW. (In Russ).Ермолин, В. А. Элегазовые выключатели. Обзор рынка / В. А. Ермолин, А. А. Коршунов // Инновации. Наука. Образование. – 2020. – № 13. – С. 675-686. – EDN LJFVYL.Ermolin VA., Korshunov AA. / Elegazovye vyklyuchateli. Obzor rynka // Innovatsii. Nauka. Obrazovanie. – 2020. – № 13. – S. 675-686. – EDN LJFVYL. (In Russ).Шульга, Р. Н. Приводы вакуумных и элегазовых выключателей / Р. Н. Шульга // Энергоэксперт. – 2022. – № 2(82). – С. 36-42. – EDN JDXRCH.Shul'ga RN. Privody vakuumnykh i elegazovykh vyklyuchatelei / R. N. Shul'ga // Energoekspert. – 2022. – № 2(82). – S. 36-42. – EDN JDXRCH. (In Russ).Александров, М. А. Мониторинг технического состояния элегазовых выключателей / М. А. Александров // Электроэнергетика : Пятнадцатая всероссийская (седьмая международная) научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых: материалы конференции. В 6-ти томах, Иваново, 07–10 апреля 2020 года. Том 3. – Иваново: Ивановский государственный энергетический университет им. В.И. Ленина, 2020. – С. 97. – EDN PCEWTK.Aleksandrov MA. Monitoring tekhnicheskogo sostoyaniya elegazovykh vyklyuchatelei // Elektroenergetika : Pyatnadtsataya vserossiiskaya (sed'maya mezhdunarodnaya) nauchno-tekhnicheskaya konferentsiya studentov, aspirantov i molodykh uchenykh: materialy konferentsii. V 6-ti tomakh, Ivanovo, 07–10 aprelya 2020 goda. Tom 3. – Ivanovo: Ivanovskii gosudarstvennyi energeticheskii universitet im. V.I. Lenina, 2020. – S. 97. – EDN PCEWTK. (In Russ).Шилов, А. Ю. Повышение надежности работы элегазовых выключателей в условиях экстремально низких температур / А. Ю. Шилов, А. Н. Луценко // Бюллетень научных сообщений. – 2023. – № 28. – С. 71-73. – EDN IWXICZ.Shilov AYu., Lutsenko AN. / Povyshenie nadezhnosti raboty elegazovykh vyklyuchatelei v usloviyakh ekstremal'no nizkikh temperatur // Byulleten' nauchnykh soobshchenii. – 2023. – № 28. – S. 71- 73. – EDN IWXICZ. (In Russ).Юрьева А. В. Оборудование, материалы и системы, допущенные к применению на объектах ПАО "Россети" 28 декабря 2018. Краснодар; 2018. Доступно по http://skkpp.ru/wpcontent/uploads/2019/02/%D0%90%D1%82%D1%82%D0%B5%D1%81%D1%82%D0%B0%D1%86%D0%B8%D1%8F_1_28.12.2018.pdf Ссылка активна на 14 марта 2024.Yur'eva AV. Oborudovanie, materialy i sistemy, dopushchennye k primeneniyu na ob"ektakh PAO "Rosseti" 28 dekabrya 2018. Krasnodar; 2018. Available at: http://skkpp.ru/wpcontent/uploads/2019/02/%D0%90%D1%82%D1%82%D0%B5%D1%81%D1%82%D0%B0%D1%86%D0%B8%D1%8F_1_28.12.2018.pdf Accessed: 14 March 2024. (In Russ).Беленький Д. М. Оборудование, материалы и системы, допущенные к применению на объектах ОАО "Россети" 15 января 2015. Москва; 2015. Доступно по https://www.consultelectro.ru/normbase/download/Pfyl8AA5xyBBNU6?ysclid=ltrcfn0oo7563176750 Ссылка активна на 14 марта 2024.Belen'kii DM. Oborudovanie, materialy i sistemy, dopushchennye k primeneniyu na ob"ektakh OAO "Rosseti" 15 yanvarya 2015. Moskva; 2015. Available at: https://www.consultelectro.ru/normbase/download/Pfyl8AA5xyBBNU6?ysclid=ltrcfn0oo7563176750 Accessed: 14 March 2024. (In Russ).Григорьева Е. Г. Декларация о соответствии 14 апреля 2017. Москва; 2017. Доступно по https://reestrinform.ru/reestr-declaratcii-sootvetstviia/reg_number-%D0%A0%D0%9E%D0%A1%D0%A1_DE.%D0%9C%D0%9203.%D0%9400233.html Ссылка активна на 14 марта 2024.Grigor'eva EG. Deklaratsiya o sootvetstvii 14 aprelya 2017. Moskva; 2017. Available at: https://reestrinform.ru/reestr-declaratcii-sootvetstviia/reg_number-%D0%A0%D0%9E%D0%A1%D0%A1_DE.%D0%9C%D0%9203.%D0%9400233.html Accessed: 14 March 2024. (In Russ).Анализ потребления газовых баллонов высокого давления. Москва; 2013. Доступно по http://www.ballon-torg.ru/pressa.html Ссылка активна на 14 марта 2024.Analiz potrebleniya gazovykh ballonov vysokogo davleniya. Moskva; 2013. Available at: http://www.ballon-torg.ru/pressa.html Accessed: 14 March 2024. (In Russ).Final Report of the 2004 - 2007 International Enquiry on Reliability of High Voltage Equipment. Part 5 – Gas Insulated Switchgear (GIS) // CIGRE. – 2012. – pp. 75–87.Final Report of the 2004 - 2007 International Enquiry on Reliability of High Voltage Equipment. Part 5 – Gas Insulated Switchgear (GIS) // CIGRE. – 2012. – pp. 75–87.Callender G., Golosnoy IO., Rapisarda P., et al. Critical analysis of partial discharge dynamics in air filled spherical voids // Journal of Physics D: Applied Physics. 2018. V. 51. N. 12. P. 125601.Callender G., Golosnoy IO., Rapisarda P., et al. Critical analysis of partial discharge dynamics in air filled spherical voids // Journal of Physics D: Applied Physics. 2018. V. 51. N. 12. P. 125601.Sasaki A, Kato S, Takahashii E., Kishimoto Y., et al. Simulation of discharge in insulating gas from initial partial discharge to growth of stepped leader using the percolation model. The Jаpan Society of Applied Physics. 2016. V. 55. № 2.Sasaki A, Kato S, Takahashii E., Kishimoto Y., et al. Simulation of discharge in insulating gas from initial partial discharge to growth of stepped leader using the percolation model. The Jаpan Society of Applied Physics. 2016. V. 55. № 2.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.