Газета Национального исследовательского
Томского политехнического университета
Newspaper of National Research
Tomsk Polytechnic University
16+
Основана 15 марта 1931 года  ♦  FOUNDED ON MARCH 15, 1931
Архив номеров Поиск

Ресурсоэффективность в энергетике

Как школьный проект позволит сэкономить миллионы ватт электричества

ГАЗЕТА «ЗА КАДРЫ» ПРОДОЛЖАЕТ РАССКАЗ О «ЮНЫХ УЧЕНЫХ» — ШКОЛЬНИКАХ, КОТОРЫЕ ВЕДУТ ИССЛЕДОВАНИЯ ДЛЯ КРУПНЫХ ПРОЕКТОВ ТОМСКОГО ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА И УСПЕВАЮТ ПОЛУЧАТЬ «ХОРОШО» И «ОТЛИЧНО» В ШКОЛЕ. В ЭНЕРГЕТИЧЕСКОМ ИНСТИТУТЕ ТПУ ЕСТЬ СРАЗУ НЕСКОЛЬКО ТАКИХ ПРОЕКТОВ: ЗДЕСЬ ДЛЯ ТОМСКИХ ШКОЛЬНИКОВ ОРГАНИЗОВАНЫ ЗАНЯТИЯ В ЭНЕРГЕТИЧЕСКОМ КЛАССЕ ПОД РУКОВОДСТВОМ УЧЕНЫХ ТПУ. ОДНА ИЗ ЕГО УЧЕНИЦ, ОДИННАДЦАТИКЛАССНИЦА ЛИЦЕЯ ПРИ ТПУ АРИНА ГУМОВСКАЯ, РАССКАЗАЛА О СВОЕЙ РАБОТЕ, ПОСВЯЩЕННОЙ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕЙ СИСТЕМЕ ДЛЯ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ.

Исследовательской работой в Томском политехе Арина Гумовская начала заниматься год назад. За это время ей удалось разработать систему регулирования напряжения в линиях электропередач и написать для нее программное обеспечение.
Устройство подключается не к самой линии электропередач, а к вторичным слаботочным цепям, поэтому его легко протестировать в лаборатории при малых напряжениях.
Хочу в ТПУ

• В лицее Арина учится на 4 и 5. • Собирается сдавать ЕГЭ по физике и химии. • Хочет стать электроэнергетиком. • В свободное время увлекается музыкой, поет в музыкальной группе.

Физикой Арина Гумовская стала увлекаться с седьмого класса, чуть позже заинтересовалась энергетикой. Когда ученикам лицея при ТПУ предложили заниматься исследовательской работой на базе Томского политеха, Арина сразу выбрала Энергетический институт.

— В нашем институте есть специальный курс для школьников, называется «Введение в энергетику». По сути это энергетический класс, который набирается с 2008 года. Здесь занимаются ученики разных школ города и лицея при ТПУ. Занятия проходят раз в неделю, а самые активные дополнительно занимаются учебно-исследовательской работой под руководством преподавателей, — рассказывает научный руководитель проекта, доцент кафедры электроэнергетических систем Вера Шестакова.

Арина, безусловно, в числе талантливых учеников энергетического класса: она приняла участие в разработке системы регулировки напряжения в линиях электропередач, которая способна сэкономить миллионы ватт мощности. Со своей работой девушка уже выступила на конференции «Юные исследователи» в ТПУ и на Международной научной студенческой конференции в Новосибирске.

Непогода как причина энергопотерь

— При передаче электроэнергии по линиям электропередач возникает коронный разряд, который провоцирует большие потери энергии. Особенно часто это происходит при изменении погодных условий: влажность, заморозки. Мы разработали устройство, которое может автоматически менять напряжение при изменении погоды, — рассказывает Арина Гумовская.

Основа устройства — датчик, фиксирующий состояние окружающей среды. Его показания обрабатываются, и система рассчитывает, в каком диапазоне следует снизить или увеличить напряжение. Данные передаются диспетчеру, который принимает решение в соответствии с рекомендациями системы.

— Система рассчитана на работу с высоковольтными линиями, имеющими напряжение 500 киловольт и выше. Суммарная длина таких трасс по Сибири составляет тысячи километров. Если обеспечить все крупные линии электропередач такой системой, можно сэкономить миллионы ватт мощности, меняя напряжение на подстанциях в разрешенных инструкциями пределах (±5 %), — поясняет научный руководитель проекта.

По словам Веры Шестаковой, таких крупных линий в системе электроэнергетики не так много: в Сибири их насчитывается всего несколько десятков. Обеспечить их все датчиками, разработанными в ТПУ, не так сложно, зато снижение потерь при передаче больших потоков мощностей от электростанций к потребителям будет весьма существенным. К тому же само устройство, созданное политехниками, стоит относительно недорого (по сравнению со стоимостью линии электропередачи).

— Сами устройства достаточно стандартны: мы используем обычные комплектующие: датчики температуры, микроконтроллеры. А ноу-хау заключается в программе, которую мы написали, — поясняют разработчики.

Как рассказывает Арина Гумовская, программная часть системы — самая сложная. Ее школьница также разрабатывала сама под руководством доцента кафедры электроэнергетических систем Святослава Юдина. Кроме того, за время работы над проектом юному ученому пришлось освоить пайку, сборку устройства, а также основные принципы тестирования.

От идеи к прототипу

Сейчас политехники реализовали систему в виде прототипа, который проходит испытания в ТПУ. Тестируется устройство при небольшом безопасном напряжении.

— В лаборатории мы моделируем изменение погодных условий и тестируем, соответствуют ли показания устройства нашим расчетам. Например, влажность мы меняли при помощи пульверизатора, для изменения температуры использовали фен, прикладывали лед. Эксперименты полностью подтвердили расчеты, — поясняет Арина.

Следующим этапом испытаний устройства должно стать тестирование на настоящих линиях электропередач. Но реализовать это, по словам политехников, не так просто: энергетические станции являются закрытыми объектами, получить доступ к ним очень сложно. Однако Арина намерена продолжить работу над проектом, уже будучи студенткой Энергетического института ТПУ.

Елизавета Муравлева