Инновационная деятельность

Направления работы для инновационного предприятия ИПРИМ-ЭНЕРГИЯ

Комплекс НИР и ОКР, направленных на продление срока жизни проводникового алюминия воздушных ЛЭП России

Общие соображения Сотни тысяч тонн проводникового алюминия в виде тонких проволочек, входящих в состав проводов ЛЭП России (и составляющих основу всех электропередач в мире), непрерывно подвергаются воздействию различных деградационных факторов, и в первую очередь воздействию колебаний, возникающих в проводах при движении атмосферного воздуха. Из-за этих колебаний, в проводах ЛЭП идет постоянное накопление усталостных повреждений.

Одной из основных целей работы как раз и может быть обеспечение таких условий, при которых амплитуды вызываемых ветром колебаний будут ограничены до безопасных величин, т.е. будут созданы условия, при которых линии смогут служить максимально возможные сроки – до 50-70 лет и более.

Существует три наиболее разрушительных для воздушных ЛЭП типа ветровых колебаний:

• вибрация (возникающие повсеместно в проводе колебания малой амплитуды порядка долей его диаметра и сравнительно высокой частоты, 5-100 Гц);

• пляска проводов (колебания низкой частоты 0,2-5 Гц, значительной амплитуды, порядка сотен диаметров, возникающие, как правило, при обледенении проводов. Это по существу форма флаттера.);

• субколебания – следовые колебания проводов расщепленной фазы, имеющие амплитуду порядка десятка диаметров и умеренную частоту 0,5-10 Гц.

В рамках сформулированного подхода, целями работы может стать разработка новых конструкций гасителей, предназначенных для подавления:

• вибрации. Будут рассмотрены наиболее перспективные многочастотные гасители вибрации типа Стокбриджа, с применением в них высокоэффективных демпферных элементов. Конструкции будут отрабатываться с привлечением математической модели вибрации (надо бы ее заказать! два д.т.н. из МГТУ готовы взяться!), которая будет построена в среде метода конечных элементов и средств вычислительной гидродинамики (метод элементарных вихрей). Такой подход откроет возможности для оптимизации параметров гасителей, схем их установки, а также для поиска рациональной линейки типоразмеров. Целесообразно создать гаситель для сверхтяжелых условий работы (например для Тюменьэнерго), есть идея.

• пляски: (а) для одиночных проводов и (б) для проводов-составляющих расщепленной фазы ВЛ 330-750 кВ.

(а) по общемировому опыту, наиболее эффективными для одиночных проводов признаны гасители типа эксцентричных грузов, так как они имеют меньший вес и габариты (есть свежий патент, авторы А.А.Виноградов, А.Н.Данилин). Вопрос потребует тщательной проработки на численных моделях процесса пляски. Опыт показал, что адекватное математическое описание процесса пляски требует численного моделирования (пакет прикладных программ ВЕТЕР БНТУ, кафедра ЭС).

(б) Для гашения пляски расщепленных проводов будет применена новая модификация гасителя пляски типа TDD (Torsional Damper & Detuner), разработанная в 2011 г. с участием специалистов Льежского Университета (Бельгия). На данном этапе, по проведенным ранее расчетам и экспериментам в полевых условиях, концепцию гасителя следует оценить как наиболее эффективную на международном уровне. Гасители этого типа применены в Румынии, около 500 шт. Широкому внедрению гасителя в России препятствует его сравнительно высокая стоимость. Сейчас проводится конструктивная и технологическая переработка устройства, чтобы удешевить и обеспечить его продвижение на российский рынок.

• Для гашения субколебаний широко применяются, как известно, распорки-гасители. В последнее время они получают все возрастающее распространение в России. Однако, эффективность использования этого дорогостоящего защитного средства в значительной мере зависит от схемы размещения распорок по длине пролетов воздушной линии. Данный вопрос требует серьезного математического анализа, но отечественные фирмы-изготовители распорок не имеют моделей и не располагают возможностями рекомендовать потребителям собственные рациональные схемы расстановки. В БНТУ есть пакет прикладных программ ВЕТЕР, он позволяет вести выбор схем. Возможно проводить и работу по поиску оптимальных схем размещения распорок по пролетам ВЛ.

Применение междуфазных изолирующих распорок. Это одно из перспективных средств защиты проводов воздушной ЛЭП от пляски, причем это средство защиты эффективно при применении на воздушных линиях как с одиночными, так и с расщепленными проводами. К настоящему времени математических моделей, описывающих работу междуфазных распорок на воздушной ЛЭП в процессе пляски, в России не существует. Однако, на основе пакета прикладных программ ВЕТЕР можно говорить о создании такой модели, для чего необходимо вести расчеты процесса пляски проводов параллельно для двух или нескольких соседних фаз и в нескольких пролетах воздушной линии. Далее, путем установки на эти фазы виртуальных междуфазных распорок, окажется возможным получить значимую информацию о поведении междуфазной распорки при возникновении пляски на рассматриваемой линии. Так мы получаем возможность провести рациональный, основанный на моделировании реального процесса пляски выбор конструктивного исполнения междуфазных изолирующих распорок как для линии с одиночными проводами, так и для ВЛ с расщепленными фазами. Есть идея применения принципа гашения «ТДД» для создания гасящих межфазных распорок.

Соединительные шлейфы. Для повышения надежности линии электропередачи как единого системообразующего элемента энергетической сети, необходимо также пересмотреть укоренившийся в России взгляд на шлейфы, считающиеся сейчас вспомогательным элементом линии. А между тем аварийность шлейфов в ряде регионов как России, так и других стран весьма высока. Например, если сравнивать число отказов на единицу длины шлейфа с отказами проводов на линии, то разница доходит до 3-4 порядков величины (т.е. их аварийность превышает аварийность проводов в 1000…10000 раз)! Поэтому в состав работ было бы целесообразно включить разработку предложений по радикальной конструктивной и технологической модернизации шлейфов на воздушных ЛЭП России.

Патент на изобретение

Изобретение относится к электроэнергетике, а именно к гасителям вибрации, предназначенным для защиты неизолированных проводов и молниезащитных тросов воздушных линий электропередачи, а также самонесущих волоконно-оптических кабелей связи, подвешиваемых на опорах воздушных линий. Гаситель состоит из упругого демпферного элемента (каландрованного каната) 2, грузов 3, 4 и зажима, выполненного в виде корпуса 5 и прижимной плашки 6 и предназначенного для подвески гасителя. Грузы 3, 4 выполнены в виде плоской Г-образной консоли 7 с конусным или цилиндрическим заплечиком 8, заканчивающимся телом сферической формы 9. 
Открыть патент

Официальное письмо от НИУ ВШЭ

Новые силиконовые изоляционные полимерные материалы

Внедрение научно-технического задела в области технологий создания экспортно- замещающих новых силиконовых изоляционных полимерных материалов с повышенной устойчивостью к атмосферному и бактериологическому воздействию.

Тема внедрения относится к области современных изолирующих электротехнических изделий с повышенной химической атмосферо- устойчивостью и бактерицидными свойствами. В настоящее время в конструкциях высоковольтных линий электропередач в основном применяются изоляторы, вводы, изготовленные из фарфора или стекла. Недостатками этих материалов являются массивность изделий, энергоемкость производства, соответствующая сложность и высокая стоимость транспортировки и монтажа.

Перспективные технологии электроизоляции высоковольтных ЛЭП связаны с использованием полимерных изоляторов и другой продукции, которые являются более технологичными, обладают значительно меньшей массой и более высокими изолирующими свойствами, более удобны в транспортировке, монтаже и хранении. Недостатками существующих полимерных изоляторов является быстрое старение, связанное с влиянием атмосферных воздействий и бактериологических факторов. Так же причиной их слабого применения является отсутствия Российских производств. Для защиты от старения в современных конструкциях полимерных изоляторов применяются дополнительные технические решения (многослойные защитные оболочки), повышающие их стоимость, массу и усложняющие технологию производства.

В производство предлагается внедрить основы рецептуры и технологии Российского НТР, долговечных изолирующих полимерных материалов с высокой устойчивостью к воздействию атмосферных и бактериологических факторов. Проведенные исследований показали перспективность использования для указанных целей гибридных нанокомпозитных полимерных материалов с дисперсными наноразмерными наполнителями (силикаты, шунгит, углеродные нановолокна) и специальными бактерицидными добавками.

Совместно с ИПРИМ РАН, который обладает большим научным заделом в области предлагаемой тематики, связанным с разработкой рецептур и технологий производства нового поколения усиленных наноструктурированных композитов на основе эластомеров со специальными свойствами, подтвержденным многочисленными публикациями и патентами, нами разработаны новые рецептуры  и технологии силиконовых резин отечественного производств.                          

Область применения силиконовых резин отечественного производства

1. Подвесные полимерные изоляторы для высоковольтных линий электропередач типа ЛК.

2. Штыревые полимерные изоляторы  типа ШПУ, ШП, ШПК для линий электропередач 6-35 кВ.

3. Проходные полимерные изоляторы типа ИПП, ИППУ

4. Шинные опоры типа ШОП.

5. Опорные изоляторы для подстанций и ОРУ типа ОСК.

6. Полимерные ограничители перенапряжения  типа ОПНп

7. Изоляторы типа ОСК для разъединителей.

8. Полимерные вводы.

9. Полимерные кабельные муфты на 110-220 кВ.

10. Полимерные покрышки.

11. Кабельная продукция.

Применение возможно

1. Муфты для Ж.Д.

2. Защитные смеси, силиконовые герметики.

3. Силиконовые уплотнители для пластиковых окон, жаропрочных шкафов.

4. Трубки для медицинской промышлености.

5. ВПК РФ.

ИПРИМ-ЭНЕРГИЯ, совместно с Тульским Арматурно-Изоляторным заводом более 8 лет занимается полимерными композиционными изоляторами для линий электропередач, подстанций и ОРУ. Имея передовое технологическое производство по литью резины,  мы особенно обеспокоены  именно качеством и техническими параметрами силиконовых резин применяемых для  защитных оболочек. Возникающие проблемы с конечной продукцией полимерными изоляторами говорит о том, что выпускаемые силиконовые резины не приспособлены для новых условий требующие повышенную энергозащищённость, надежность, увеличенный срок службы, бактериальную защиту. Поэтому мы совместно с ИПРИМ РАН мы начали внедрение новых типов силиконовых резин отвечающие все этим требованиям. Основной целью проекта является открытие совместного

Производители и поставщики силиконовых резин.

• Германия.

• США.

• Китай.

• Производство в РФ

Прайс-лист на «Казанского Завода синтетического каучука»       

Каучуки силиконовые       

1. СКТ ТУ 38.103694-89 кг  281,00 рублей без НДС.

2. СКТНФ ТУ 38.103129-77 кг 704,00 рублей без НДС.

3. СКТВ-1т ТУ 38.103675-89 кг 235,00 рублей без НДС.

4. СКТВ-1 щ ТУ 38.103675-89 кг 284,00 рублей без НДС.

5. СКТВ щ ТУ 38.103675-89 кг 277,00 рублей без НДС.

6. СКТН ТУ 2294-002-00152000-96 кг 253,00 рублей без НДС.

7. СКТФ ТУ2294-054-057-66764-03 кг 520,00 рублей без НДС.

Основные цены на силиконовые электротехнические смеси

1. Импортные силиконовые электротехнические смеси цена за 1 кг. -200,00 р.

2. Ценообразование при собственном производстве   110,00 р.

Объем производства

Планируемый объем производства на одной линии 20 тн. в месяц. 

Схема производства для 3 видов различных резиных смесей.

Характеристика электротехнической силиконовой резины

ИПРИМ-401/30-90 - полностью готова (заправленная вулканагентом) или не заправленная силиконовая резиновая смесь, вулканизирующая при повышенной температуре с образованием эластомера, обладающего высокой прочностью на разрыв и очень хорошими электрическими свойствами.

Преимущества

1. Высокая дуго и трекингостойкость.
2. Хорошая гидрофобность.
3. Термостойкость до +350С.
4. Очень хорошая стойкость к атмосферным воздействиям и загрязнениям окружающей среды, стойка к ультрофиолету и озону.
5. Резиновая смесь одностадийна и не требует термостатирования.
6. Высокая термостойкость.
7. Способность к самозатуханию.
8. Маслобензостойкость.

Физико-механические показатели

1. Вулканизирующее вещество С1 или С6
2. Цвет Светло серый,белый,
3.  Плотность от 1,3 - 1,6 гр/см3

Электрические свойства

1. Электрическая прочность лист 2мм 23кВ/мм
2. Удельное сопротивление не менее 10 Ом/см
3. Трекингостойкость не менее 4,5кВ

Механические свойства

1. Твердость по Шору 30-90ед
2. Прочность на разрыв от 4Мпа
3. Относительное удлинение не менее 300%
4. Вулканизация -170 в течение 10 мин.

Затраты на оборудование

Оборудование для производства резины	Цена с завода	Цена CTP Тула
Вальцы №14	16500 дол	18000 дол
Мельница 500л	25000 дол	27000 дол
Гель-фильтрация машина	16000 дол	17500 дол

 

Всего на оборудование 62 500 долл. США

 

Срок окупаемости проекта. Калькуляция

	Калькуляция стоимости производства силиконовой изоляторной резины СИЛ-10 на 1 000 кг.
№	Наименование	Вес,кг	Цена, с НДС руб.	Сумма всего с НДС,руб.
	Основные материлы
1.	Силиконовый каучук СКТВ-10	328,00	190,80	62 582,40
2.	Гидроксид-силиконовое масло ПМС-200	87,00	175,00	15 225,00
3.	Цинк стеарат перекисид кумила	10,00	212,00	2 120,00
4.	Фрамиал	200,00	45,00	9 000,00
5.	Гидратированный диоксид  кремния	375,00	8,00	3 000,00
	Общая сумма на 1000 кг.			91 927,40
6.	Электроэнергия на 1000 кг.			1 400,00
7.	Зароботная плата на 1000 кг.			3 800,00
				97 127,40
8.	Прибыль 20 %			19 425,48
	Цена с НДС руб, 1000 кг.			116 552,88
	Прибыль при производственная мощность в месяц  50 000 кг.			1 288 954,00
	Цена за 1 кг. с НДС в Туле			116,55 р.