Резюме проекта (ПНИ), выполняемого в рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 – 2020 годы» по этапу №1

Номер Соглашения о предоставлении субсидии: 14.579.21.0041
Тема: «Разработка экспериментального образца разрядной камеры, обеспечивающей безаварийную работу электрических сетей при воздействии молниевых перенапряжений»
Приоритетное направление: Энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика (ЭЭ)
Критическая технология: 26 Технологии создания энергосберегающих систем транспортировки, распределения и использования энергии
Период выполнения: 21.08.2014 – 31.12.2016
Плановое финансирование проекта:
Бюджетные средства 60 млн. руб.,
Внебюджетные средства 40 млн. руб.
Исполнитель: Открытое акционерное общество "НПО "Стример"
Индустриальный партнер: ЗАО «Технопарк Циолковский»


Ключевые слова
: Грозозащита, импульсный ток молнии, гашение без сопровождающего тока, мультикамерная система, разрядная камера, спектральный анализ, пирометрическое измерение, газовое течение, струйное течение; спектрограф, плазменный канал


1. Цель прикладного научного исследования и экспериментальной разработки

1. Исследование основных физических процессов, протекающих в разрядных камерах мультикамерной системы
2. Целью настоящего проекта является разработка модуля (разрядной камеры) устройства молниезащиты воздушных линий электропередачи, обеспечивающей безаварийную работу электрических сетей при воздействии молниевых перенапряжений.


2. Основные результаты проекта

В соответствии с календарным планом на данном этапе в первую очередь были проведены работы по выбору и обоснованию направления исследований. Эти работы включали в себя определение общего уровня науки и техники в исследуемой области, путем проведения обзора литературы и патентного исследования. При этом анализировалась техническая, научная, нормативная и мето-дическая литература по физике молнии, молниезащитным аппаратам и исследованию плазмы. В результате проведенного патентного поиска, глубина которого составила 20 лет, было отобрано порядка 170 патентов. Отобранные патенты были тщательно изучены, полезные моменты были зафиксированы, в процессе дальнейшей работы предполагается обращение к ним. По итогам этой работы был уточнен перечень планируемых исследований и определены направления по совершенствованию конструкции разрядной камеры, для достижения параметров, указанных в технических требованиях.

В результате проведенных обзора литературы и предварительного анализа протекающих в разрядной камере процессов, был собран материал для научной статьи. В статье дана предварительная информация по развитию плазменного канала внутри камеры, указаны пути по оптимизации протекающих процессов. Статья подготовлена и передана в печать.

Второй большой работой в рамках данного этапа было уточнение параметров воздействия на разрядную камеру в составе молниезащитного устройства, устанавливаемого на линии электропередачи. В рамках этой работы был проведен анализ параметров грозовых разрядов по данным системы грозопеленгации, установленной в наиболее активном по грозе регионе – Юге РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ. Анализировались данные за последние четыре года (с 2011-2014 гг.). Проведенная работа позволила уточнить параметры импульсных токов, воздействующих на разрядную камеру, а, следовательно, появилась возможность максимально приблизить параметры воздействий при испытаниях к реальным. Помимо работы по уточнению импульсных воздействий на камеру, были начаты работы по расчету переходных процессов в сети. В результате такого расчета должны быть определены значения скорости нарастания переходного восстанавливающегося напряжения (ПВН) при различных местах установки разрядников. Знание характеристик ПВН очень важно для проводимых исследований, так как оно напрямую влияет на процесс гашения дуги внутри разрядной камеры.

Следующей важной работой на этом этапе стала разработка и изготовление опытных образцов разрядных камер. Данная работа будет проводиться на всех этапах, при этом в конструкцию камеры будут вноситься изменения по результатам проведенных испытаний и исследований. Сейчас было разработано восемь различных вариантов разрядных камер, все варианты конструкции прорабатывались исходя из информации, полученной в результате обзора литературы. Для разработанных конструкций была подготовлена ЭКД и ТД, разработана и изготовлена оснастка. Изготовленные образцы разрядных камер были подвергнуты ряду испытаний по разработанной на данном этапе ПМ исследовательских испытаний. Испытания включали в себя испытания на гашение сопровождающего тока, стойкость к токам и заряду молнии. Получить камеру, которая бы успешно прошла испытания по всей ПМ испытаний - не удалось, отдельные образцы показывали хорошие результаты в некоторых режимах, но в целом результаты испытаний отрицательные. Тем не менее, отдельные хорошие результаты дают основания полагать о правильности выбранного направления работы.

Еще одной выполненной вспомогательной, но немаловажной работой стали подбор и закупка специализированного программного обеспечения и оборудования для формирования единого сетевого пространства. Это важный подготовительный этап перед началом полномасштабного компьютерного моделирования процессов внутри камеры. Расчеты, которые предстоит выполнять, требуют больших вычислительных мощностей. Закупленное лицензионное программное обеспечение будет использоваться во всех работах, от анализа иностранных печатных материалов, до разработки КД и моделирования процессов в сети и разрядной камере.

За время выполнения первого этапа работ исполнитель принял участие в двух выставках. Участие в таких мероприятиях является неотъемлемой частью работ по популяризации результатов ПНИ. В рамках выставок представлялись материалы исследований, образцы, являющиеся результатом предыдущих совместных с Министерство образования и науки Российской Федерации работ. На материалах и стенде присутствовала информация о том, что ПНИ проводятся при поддержке Министерство образования и науки Российской Федерации.

По результатам проведенной на первом этапе работы были выработаны предварительные рекомендации по оптимизации конструкции и технологии изготовления разрядных камер.

В рамках внебюджетного финансирования на данном этапе было: использовано оборудование для испытаний разрядных камер и были проведены испытания; закуплено программное обеспечение для осуществления работ в рамках ПНИ; закуплено и введено в строй сетевое и периферийное оборудование и тем самым создано единое сетевое пространство; разработана и изготовлена оснастка для изготовления разрядных камер; проведены работы по поляризации результатов ПНИ, путем представления материалов исследований и образцов на двух выставках.


3. Охраноспособные результаты интеллектуальной деятельности (РИД), полученные в рамках прикладного научного исследования и экспериментальной разработки
В отчетный период 2014 года получение РИД не предусмотрено план-графиком и не получены.


4. Назначение и область применения результатов проекта
Полученные в ходе прикладных научных исследований (ПНИ) результаты несомненно будут полезны в области изучения физики плазмы.

Полученные данные найдут свое применение в молниезащитных (разрядники), а также, возможно, в коммутационных аппаратах (выключатели).

Практическим результатом ПНИ будет являться универсальный модуль молниезащитного устройства - разрядная камера.

Разработка разрядной камеры, обеспечивающей гашение импульсной дуги без сопровождающего тока сети, даст толчок для развития целого класса новых молниезащитных устройств, в том числе не имеющих в своей конструкции нелинейных резисторов.

5. Эффекты от внедрения результатов проекта
С точки зрения энергетики, данные устройства помогут значительно повысить надежность электроснабжения объектов промышленно-энергетического комплекса, а также объектов социальной инфраструктуры.


6. Формы и объемы коммерциализации результатов проекта

Проектом предусмотрена коммерциализация - заключен Договор с Индустриальным партнером о дальнейшем использовании результатов ПНИ.

7. Наличие соисполнителей
В качестве соисполнителей к выполнению работ, предусмотренных план-графиком в 2014 году, привлекались:
1. ЗАО «Северо-Западный региональный инновационный центр наукоемких технологий «Артес»
2. Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет» (ФГАОУ ВО «СПбПУ»)
3. Негосударственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский институт энергобезопасности и энергосбережения.
4. ООО «НЛС Компани»
5. ЗАО «Национальное агентство по мониторингу окружающей среды» (ЗАО «НАМОС»).
6. ООО «Агентство патентных поверенных «АРС-ПАТЕНТ»

Отчёт по этапу 1. pdf