Энергия разума №5, 2010

5|10

Журнал для заказчиков АББ в России

ЭНЕРГИЯ РАЗУМА

Следующий уровень развития Тема номера 4 Интеллектуальные электросети Системы связи 10 Наукоемкие предприятия Новый продукт 18 Расширяем номенклатурную линейку

СОДЕРЖАНИЕ

04

20

22

Следующий уровень развития Технологии интеллектуальных электросетей.

10

Системы связи для наукоемких предприятий В сентябре производственной площадке в Хотьково исполняется 15 лет.

Tендер на 27 млн. долларов Фотоэлектрические электростанции будут поставлять около 17 МВт чистой солнечной энергии в Сицилию.

Лицеисты знакомятся с роботами Робототехнический центр АББ посетили ученики 9-11 классов из Лицея №1550.

Газета издается для заказчиков АББ в России ● Выпуск подготовлен департаментом корпоративных коммуникаций ● Редактор: Бударагина Наталья ● Верстка макета: Бодров Михаил ● Над номером работали: Абрамова Дарья, Гордеева Мария ● Контактная информация: ООО «АББ» 117997 Москва, ул. Обручева 30/1,стр.2 ● Тел.: +7 495 960 22 28 Факс +7 495 960 22 01 ● Свидетельство о регистрации Федеральной службой по надзору в сфере массовых коммуникаций, связи и охраны культурного наследия ПИ №ФС77-30146 от 02 ноября 2007 года. Номер подписан в печать 15 декабря 2010 года.

2

Энергия разума 5 | 10

СОДЕРЖАНИЕ

12

RTU560 для DIN-РЕЙКИ Высокоэффективная платформа для небольших приложений.

14

Героический период 120-летие Лауфан-Франкфуртской электропередачи. Именно тогда трехфазному току был открыт самый широкий путь в промышленность.

Тема номера

Исторические события

4

14

Следующий уровень развития Технологии интеллектуальных электросетей - определяющий фактор обеспечения потребителей экологически чистой, надежной и высококачественной энергией.

Интересные проекты 10

Системы связи для наукоемких предприятий Год от года повышается надежность работы новосибирской энергосистемы, улучшаются качественные характеристики энергопроизводства.

История трехфазного тока: Героический период 25 августа 2011 года, мировая общественность будет отмечать знаменательную дату – 120-летие Лауфан-Франкфуртской электропередачи.

Новинки АББ 18 Новый продукт в линейке КРУЭ среднего напряжения – ZX0.2 Департамент среднего напряжения АББ расширяет свою номенклатурную линейку.

Новости 20

Технологии АББ

АББ выиграла тендер на 27 млн. долларов по проекту в области солнечной энергии.

21

АББ инвестирует в развитие технологий использования возобновляемых источников энергии.

12

22

Лицеисты знакомятся с роботами.

23

АББ инвестирует в ветровую технологическую компанию.

RTU560 для DIN-РЕЙКИ Высокоэффективная платформа для небольших приложений с полноценной поддержкой МЭК61850.

Энергия разума 5 | 10

3

ТЕМА НОМЕРА

Следующий уровень развития Технологии интеллектуальных электросетей определяющий фактор обеспечения потребителей экологически чистой, надежной и высококачественной энергией.

Энрике Сантакана, Базми Хусейн, Фридрих Пиннекамп, Пер Хальварсон. Гарри Реклифф, Ле Танг, Сяомин Фенг

4

Энергия разума 5 | 10

ТЕМА НОМЕРА

Электрические сети являются важной инфраструктурой в любом современном обществе. Термин «интеллектуальная сеть» часто используется в электроэнергетике для описания цифрового варианта современной электрической сети. Интеллектуальные сети создаются путем использования уже существующих и внедрением новейших технологий. Однако для этого требуется время и решение многих технических и организационных вопросов.

1 Сравнение роста спроса на первичную энергию и электрическую энергию

Н

а съезде Национальной ассоциации губернаторов в США в феврале 2009 года директор одного крупного предприятия энергоснабжения начал свою речь с признания в том, что он не знает, что означает термин «интеллектуальная сеть»1. Это признание звучит шокирующе, однако так считают многие в инженерном сообществе. Определение интеллектуальной сети может разниться, в зависимости от того, где вы находитесь. В США, например, для определения интеллектуальной сети обычно используются следующие атрибуты: – Способность самостоятельного восстановления после возмущений в энергосистеме.

– Обеспечение активного участия потребителей в регулировании энергопотребления в сети – Отказоустойчивость в условиях физических и кибернетических атак.

– Обеспечение качественной энергии в соответствии с требованиями 21-го века.

– Сочетание всех вариантов генерации и накопления энергии.

1 Термин «интеллектуальная сеть» (smart grid) иногда заменяется терминами «умная сеть»(intelligent grid), «современная сеть» (modern grid) и «сеть будущего» (future grid).

– Возможность реализации новых продуктов, услуг и рынков.

– Оптимальное использование производственных средств и повышение эксплуатационной эффективности. Согласно отчету Комиссии Европейского союза, интеллектуальная сеть в Европе характеризуется следующими свойствами: – Гибкость: удовлетворение требований потребителей и способность реагировать на изменения и проблемы в будущем.

– Доступность: возможность подключения для всех участников сети. В частности, интеллектуальная сеть должна быть доступной для источников возобновляемой энергии и для эффективных локальных источников генерации с нулевым или низким уровнем выброса углерода.

– Надежность: сеть должна быть надежной и обеспечивать высокое качество подачи энергии. Она должна соответствовать стандартам века цифровой техники и обладать устойчивостью к возможным рискам и негативным воздействиям.

Энергия разума 5 | 10

5

ТЕМА НОМЕРА

Согласно прогнозу МЭА, мировой спрос на электроэнергию растет вдвое быстрее, чем спрос на первичную энергию

– Экономичность: оптимальный результат достигается за счет инноваций, эффективного управления распределением энергии и равных условий конкуренции и регулирования. В Китае, стране с одной из самых крупных энергоемких экономик мира, также разрабатывается концепция интеллектуальной сети. Согласно меморандуму Организации по американо-китайскому сотрудничеству в области экологически чистой энергии (JUCCCE) в декабре 2007 года, «термин «интеллектуальная сеть» относится к системе передачи и распределения электроэнергии, которая включает в себя элементы традиционной и современной энергетики, современные устройства мониторинга, информационные технологии и средства для обеспечения оптимальной работы сети и поддержки широкой номенклатуры дополнительных услуг для потребителей». Интеллектуальная сеть определяется скорее не технологиями, которые в нее входят, а тем, на что она способна. Потребность в интеллектуальных сетях

6

Энергия разума 5 | 10

Электричество – это самая универсальная и широко используемая форма энергии в мире. Более пяти миллиардов людей в мире имеют доступ к электрической энергии, и эта цифра увеличивается. Согласно прогнозу МЭА, мировой спрос на электроэнергию растет вдвое быстрее, чем спрос на первичную энергию, (рис. 1), и самый высокий темп роста наблюдается в Азии, (рис. 2). Для удовлетворения такого спроса необходимо еженедельно в течение следующих 20 лет вводить в эксплуатацию электростанцию мощностью 1 ГВт со всей соответствующей инфраструктурой! В то же время, в связи с возрастающим распространением цифровых технологий, общество требует энергии высокого качества и ее надежной поставки. Проще говоря, сбои могут привести к значительным экономическим потерям. Согласно прогнозу МЭА, мировой спрос на электроэнергию растет вдвое быстрее, чем спрос на первичную энергию. Другая существенная проблема – это воздействие на окружающую среду. На долю CO2 приходится 80% парникового эффекта, а производство

электроэнергии является самым значительным источником выброса CO2. Тенденция роста выброса CO2 (в гигатоннах) на электростанциях по сравнению с выбросами у других источников показана на (рис. 4). Поразительно, что более 40% выбросов CO2 на электростанциях приходится на традиционные электростанции. Чтобы снизить выбросы CO2 в атмосферу необходимы возобновляемая энергия, регулирование энергопотребления пользователей по запросу (DR - demand response), эффективность и энергосбережение. Однако рост доли возобновляемой энергии в системе несет с собой собственные проблемы; например, не только повышается неопределенность с подачей энергии, но и отдаленное географическое расположение ветряных электростанций и источников солнечной энергии еще больше увеличивают нагрузку на существующие инфраструктуры. Наиболее актуальные технические сложности следующие: – Экономичное повышение производительности сети при минимизации ее воздействия на окружающую среду.

ТЕМА НОМЕРА

– Повышение использования объектов сети с управлением и контролем передачи мощности.

– Управление и контроль передачей для снижения потери и потребления мощности в пиках нагрузки как в системе передачи, так и в системе распределения.

– Подключение к сети ресурсов возобновляемой энергии с локальных и удаленных установок и управление периодическими генерациями.

– Интеграция и оптимизация накопления энергии для уменьшения требуемой мощности сетей.

– Интеграция мобильного потребления (например, электромобили с зарядкой от электрической сети) для снижения нагрузки на сети.

– Снижение рисков нарушения электроснабжения; и если нарушение произошло, обнаружение и изоляция какихлибо возмущений в электросистеме и быстрое восстановление работы.

– Управление реакцией потребителей для сокращения нагрузки на сеть и для оптимизации использования объектов сети. Компоненты технологии интеллектуальных сетей Интеллектуальная сеть состоит из технологий, подразделяемых на четыре категории, (рис. 6). Нижний, или физический, уровень аналогичен мускулам в человеческом теле. Там происходит преобразование, передача, накопление и потребление энергии; уровень датчиков и приводов соответствует сенсорным и моторным нервам, которые воспринимают окружающее пространство и управляют мышцами; уровень связи соответствует нервам, которые передают сенсорно-моторные сигналы; и уровень принятия решений, соответствующий мозгу человека. Уровень принятия решений состоит из всех компьютерных программ, работа-

ющих в реле, интеллектуального электронного устройства (IED), системы автоматики подстанции, центра управления или вспомогательного отдела предприятия. Взаимодействие и безопасность играют важную роль в обеспечении повсеместной связи между системами различных сред и топологий и в поддержке оперативного подключения устройств, которые не могут конфигурироваться автоматически при подключении к сети. Решения интеллектуальной сети Интеллектуальные сети создаются с использованием существующих и новейших технологий. АББ была пионером в разработке технологий интеллектуальных сетей еще до того, как появился сам термин, и это подтверждается следующими примерами: Система мониторинга переходных режимов (WAMS) Система WAMS, (Wide area monitoring system) производства АББ собирает информацию о состоянии сети в реальном времени. Точные метки времени обеспечиваются спутником GPS. Система выполняет расширенный анализ сети, включая векторные данные для обнаружения какой-либо нестабильности. В 2003 г. Массачусетский технологический институт (MIT) признал технологию WAMS одной из 10 технологий, которые могут изменить мир. Системы диспетчерского управления и сбора данных (SCADA) Системы SCADA контролируют тысячи точек измерения в удаленных терминалах в различных сетях. Они моделируют сети, имитируют работу под нагрузкой, определяют неисправности, упреждают отключения и участвуют в рынках сбыта энергии.

Энергия разума 5 | 10

7

ТЕМА НОМЕРА

Диспетчерская на электростанции Карнатака в Индии АББ реализовала более 5000 установок по всему миру – больше, чем любой другой поставщик. Самая большая система в мире, поставленная АББ, находится в Каматаке, Индия. Она контролирует 830 подстанций, поставляющих энергию для 16 миллионов человек. Система может увеличить энергетический КПД на 50% и сократить “потери времени потребителя” на 70%. Система FACTS улучшает передачу энергии Устройства гибкой системы передачи переменного тока FACTS компенсируют индуктивность линии для максимальной передачи энергии (последовательная компенсация) и обеспечивают возможность управления передачи энергии. В некоторых случаях пропускная способность энергосистемы даже может быть удвоена. Самый большой в мире статический компенсатор реактивной мощности (SVC), с рабочим диапазоном от +575 МВар (емкостный) до – 145 МВар (индуктивный) при 500 кВ находится в компании Allegheny Power (в США) и был поставлен компанией AББ. В общей сложности АББ поставила более 700 систем, или более 50% всех установок в мире. Системы постоянного тока высокого напряжения (HVDC) Системы HVDC преобразуют переменный ток генерируемой мощности в постоянный для передачи, до того как он будет преобразован обратно в переменный ток для использования потребителем. Система HVDC идеальна для передачи мощности из труднодо8

Энергия разума 5 | 10

ступных зон (например, под водой) и на большие расстояния с низкими потерями. Так, при использовании соединения постоянного тока сверхвысокого напряжения (UHVDC) в Китае протяженностью более 2000 км от электростанции Xiangjiaba до Шанхая, предусмотрено снижение потерь более чем на 30%! Одна из самых длинных и мощных систем передачи электроэнергии в мире, поставленная АББ передает 6400 МВт и работает при напряжении ± 800 кВ. Система HVDC снижает расходы на инфраструктуру (меньше опор линии передачи) что компенсирует более высокие инвестиции, необходимые в преобразовательных подстанциях. АББ имеет более 50 лет опыта в технологии HVDC и является признанным лидером на рынке в этой области. Обнаружение неисправностей и восстановление системы Система автоматизации подстанции является ключевым компонентом в портфеле заказов АББ на интеллектуальные системы. Эта система выполняет сбор данных, обеспечивает связь, технический надзор, защиту и оценку неисправностей. До настоящего времени было продано более 700 таких систем. Самая крупная система автоматизации подстанций в Европе поставленная АББ, находится в Москве. Управление в зданиях для оптимальной работы Согласно Всемирному совету по устойчивому развитию (WBCSD) системы

Технология интеллектуальных сетей – это не просто единичный прорыв, а совокупность уже существующих и самых современных технологий.

ТЕМА НОМЕРА автоматизации, установленные в зданиях, могут сократить потребление энергии на 60%, при этом глобальное потребление может быть снижено на 10%. Системы управления зданием компании АББ обеспечивают индивидуальную регулировку помещений и приборов для максимально эффективного потребления энергии. Солнечная энергия и гидроэнергия АББ поставляет системы управления для гидроэлектростанций, ветряных и солнечных электростанций для интеграции в сеть электроэнергии, получаемой экологически чистым способом. Такая система автоматизации с соответствующим электрооборудованием уже поставлена на первую в Европе солнечную электростанцию мощностью 100 МВт в Испании (Андасол). АББ поставила в Алжир полностью укомплектованную систему управления для первой в мире комплексной солнечной электростанции с комбинированным циклом (175 МВт).

АББ была лидером в технологии интеллектуальных сетей еще задолго до появления самого термина.

Морской парк ветроустановок АББ является самым крупным в мире поставщиком электрооборудования и услуг для отрасли ветровой энергии. Компания поставляет комплектные электрические системы для производства ветряной энергии, а также системы подводного соединения с береговыми сетями. Линия HVDC Light®, с безмасляными кабелями и компактными преобразовательными подстанциями, соединит с национальной энергосетью Германии морской парк ветроустановок Боркум – один из самых крупных парков такого типа в мире с мощностью до 400 МВт расположенный в Северном море на расстоянии 125 км от континента. Накопление энергии для нейтрализации перерывов в электроснабжении В объединенной сети общая электрическая мощность на входе и выходе должна быть все время сбалансированной. Любой дисбаланса вызовет отклонение частоты в сети от нормального значения 50 или 60 Гц. Балансировка энергии является главной проблемой для коммунальных предприятий и особенно важна в том случае, когда в комбинированную систему энергоснабжения подключается большое количество периодической ветровой и солнечной энергии. Массовое накопление электрической энергии помогает компенсировать любой дис-

баланс в системе и снижает необходимость в дорогостоящих мощностях вращающегося резерва. Аккумуляторные установки с преобразователями прямого тока в переменный ток являются одной из возможностей решения проблемы. Крупнейшая в мире система аккумулирования энергии установленная АББ с помощью аккумуляторных батарей (BESS) расположена в Фербэнксе. Эта установка может поставлять энергию 26 МВт в течение 15 минут, обеспечивая коммунальному предприятию достаточное время для подключения резервного источника в случае аварии. Построение сети 21 века Технология интеллектуальных сетей – это не простое верное решение, а комплекс существующих и новейших технологий, работающих вместе. При правильной реализации эти технологии повысят эффективность производства, транспортировки и потребления энергии; повысят надежность и экономичность эксплуатации; интегрируют в сеть возобновляемую энергию и повысят экономическую эффективность благодаря электроэнергетическим рынкам и участию потребителей. Технологическое лидерство в течение века позволило АББ создать большой задел изделий и систем, которые будут востребованы для реализации интеллектуальных сетей 21 века.

Ветровая энергоустановка в Северном море, Дания

Энергия разума 5 | 10

9

интересные проекты

Системы связи для наукоемких предприятий Евгений Вейбер

Год от года повышается надежность работы новосибирской энергосистемы, улучшаются качественные характеристики энергопроизводства. Большое внимание уделяется обновлению энергетических объектов, модернизации оборудования. ОАО «Новосибирск­энерго» реализует обширную инвестиционную программу, приоритетным направлением которой является строительство и реконструкция электричес­ких подстанций.

10

Энергия разума 5 | 10

интересные проекты

В

число наиболее крупных объектов входит ПС «Библиотечная» – наиболее загруженная подстанция города. Она снабжает электроэнергией свыше 25% потребителей Центрального и Октябрьского районов Новосибирска. Одним из стратегических объектов энергопот­ ребления данного района является Государственная публичная научнотехническая библиотека Сибирского отделения Российской академии наук (ГПНТБ СО РАН), в честь которой и получила свое название подстанция. Эта библиотека – одна из крупнейших универсальных библиотек в России и крупнейшая в Азии. Ее фонд составляет около 14 млн единиц печатных изданий. По объему фондов ГПНТБ СО РАН сравнима с Российской национальной (г. Санкт-Петербург) и Российской государственной (г. Мос­ква) библиотеками. Ее фонд редких книг и рукописей является одним из важнейших памятников российской культуры. Стоит заметить, что ГПНТБ СО РАН не только наукоемкое, но и энергоемкое предприятие. Одна из крупнейших библиотек, она вынуждена применять более сложные технические решения для реализации внутрибиблиотечных технологических процессов и обеспечения внешнего доступа к большим объемам информации. Таким образом, ПС «Библиотечная» занимает особое место не только в городе,

но и масштабе страны. Быстрорас­тущие нагрузки привели к полной выработке ресурса подстанции еще несколько лет назад. На данный момент помимо полной реконструкции и замены основного оборудования, идет строительство переключательного пункта с установкой дополнительного трансформатора. Ввод переключательного пункта поз­ волит снять ограничения на транспортировку электрической и тепловой энергии, повысит надежность электроснабжения двух районов города, даст возможность подключить новых потребителей. Сдача переключательного пункта «Библиотечный» намечена на конец 2010 года. Объект по многим факторам является уникальным для Новосибирской области. Так, например, волоконнооптическая линия связи (ВОЛС) на данном проекте имеет двухкольцевую структуру, в которую входят большое и малое кольца. Такая технология повышает надежность и позволяет производить резервирование каналов связи. На данном проекте используются зарекомендовавшие себя технологии с использованием цифровой системы передачи информации ВОЛС, построенной на интегрированных мультиплексорах доступа FOX515 уровня STM-1 производства компании АББ, а также система управления и мониторинга сети NMS для FOX515. Организация каналов РЗ и ПА осуществляется на проверенных

временем модулях TEBIT, которые интегрируют передачу сигналов телезащиты с высочайшей надежностью. Эта цифровая система предназначена для демультиплексирования информационных потоков и обеспечения требуемых интерфейсов на выходе нагрузочных модулей при сопряжении с оборудованием релейной защиты и противоаварийной автоматики, систем диспетчерско-технологического управления, автоматизированных систем управления технологическими процессами автоматизированной информационно-измерительной системы коммерческого учета электроэнергии, телефонии, приложений для ведения бизнес-процессов. Реконструкция сетей и подстанций, комплексная модернизация сетевого хозяйства — главное условие надежной работы энергосистем, пос­ троенных 30–40 лет назад. Прирост электропотребления, обусловленный укреплением экономики и растущей коммунально-бытовой нагрузкой динамично развивающегося города, требует прокладки более мощных сетей и внедрения современных систем связи для обеспечения надежного, бесперебойного энергоснабжения.

Энергия разума 5 | 10

11

технологии АББ

Маслов Андрей

RTU560 для DIN-РЕЙКИ Высокоэффективная платформа для небольших приложений с полноценной поддержкой МЭК61850.

К

онцерн АББ уже более 40 лет успешно работает в сфере применения технологий для удаленного контроля и управления объектами и доказал свою наивысшую компетентность, что подтверждено многими завершенными проектами по всему миру, включая Россию, где на текущий момент насчитывается более 200 проектов, в которых применены устройства RTU560. Новая линейка устройств из семейства RTU560 представляет собой оптимальное по цене компактное решение, специально разработанное для применения в распределенных системах, в том числе в составе интеллектуальных сетей и систем энергоснабжения (так называемых Smart Grids). Преимущества новой серии Семейство модулей RTU560 для установки на DIN-рейку обладает следующими отличительными свойствами: - оптимальное ценовое решение при компакности и полноценной функциональности; - гибкость при адаптации под конкретное применение; - полноценная поддержка МЭК61850 –

12

Энергия разума 5 | 10

функционирование как в режиме клиента, так и в режиме сервера (включая GOOSE); - интегрированный интерфейс «человек-машина» на основе Webсервера; - минимальные затраты на монтаж; - возможность дистанционной диагностики, включая обновление конфигурации и программного обеспечения; - программируемая логика (МЭК 611313); - ведение архивов событий и измерений. Универсальность Гибкая открытая архитектура всего семейства RTU560 позволяет применять устройства при построении различных систем: дистанционного сбора и передачи данных, АСУ подстанций и электрической части станций, распределенной системы сбора информации для диспетчерского (и технологического) управления и интеллектуальных сетей и систем энергоснабжения. Устройство может выступать в качестве шлюза связи (конвертора протоколов) или концентратора. Всеми перечисленными возможностями обладает и новое компактное исполнение.

техно логии АББ Полноценная поддержка МЭК61850 В RTU560 реализованы как клиент, так и сервер МЭК61850. Благодаря функции сервера традиционные данные ТС, ТУ и ТИ, собираемые с различных реле, преобразователей и датчиков, становятся доступными в сети МЭК61850. Устройства, не поддерживающие стандарт МЭК61850, могут стать полноценными участниками этой сети, включая горизонтальную передачу информации (GOOSE). Данная функция может понадобиться, например, при необходимости интеграции устройств РЗА, поддерживающих стандартные последовательные протоколы, МЭК 60870-5-103 и Modbus), в систему связи соверменной подстанции, построенной на основе промышленного Ethernet и стандарта МЭК 61850. Клиент МЭК61850 позволяет реализовать шлюз для обмена информацией между современными интеллектуальными устройствами, поддерживающими МЭК61850, и системами верхнего уровня. Применение RTU560 при этом позволяет обойтись без дополнительного промышленного компьютера или функционального контроллера, выполняющего функции шлюза.

Для обеспечения полноценной поддержки процесса инжиниринга в соответствии с МЭК61850 в составе программного обеспечения RTU560 появились новые программные инструменты – это, в дополнение к основному пакету RTUtil, инструмент настройки конфигурации связи RTUtil61850 и интегрированный инструмент для тестирования ITT600 SA Explorer.

может осуществляться как локально, так и дистанционно, для доступа требуется только Web-браузер с поддержкой Java. Кроме этого, Web-сервер имеет большое количество диагностических и сервисных функций, обеспечивающих удобный интерфейс при наладке, эксплуатации и обслуживании модулей RTU560.

Интегрированный интерфейс «человек-машина» (ИИМ) Интерфейс оператора на основе Webсервера, как правило, реализуется в полнофункциональных системах автоматизации и для небольших устройств сбора и передачи информации может считаться уникальным. Данная функция позволяет с минимальными дополнительными затратами организовать рабочее место оператора, содержащее: - однолинейную схему объекта с возможностью реализации управления первичным оборудованием; - списки событий и аварий; - экраны трендов; - диагностические экраны. Доступ к интегрированному ИЧМ

Состав модулей новой серии Линейка коммуникационных модулей RTU560 для установки на DIN-рейку представлена тремя версиями: - 560CMG10 в стандартном металическом корпусе - 560CIG10 в стандартном металлическом корпусе со встроенной платой ввода/вывода: 16 дискретных входов, 8 дискретных выходов, 8 аналоговых мА-входов - 560CMU01 в набираемом корпусе с возможностью установки до четырех модулей ввода/вывода Для всех версий возможно дальнейшее расширение при помощи стандартных модулей ввода/вывода RTU560. Основные параметры модулей отражены в таблице.

Технические данные Жесткий металлический корпус для установки на DIN-рейку Набираемый корпус Последовательные интерфейсы Ethernet 10/100 BaseT Встроенные входы/выходы: Дискретные входы Дискретные выходы Аналоговые входы Аналоговые выходы Температурные датчики Модули расширения входов/выходов: Дискретные входы Дискретные выходы Аналоговые входы Аналоговые выходы Размеры Д x В x Ш, мм

560CMG10

560CIG10

x

x

3 1

3 1 16 8 8

560CMU01 x 3 1 До 4 модулей: 16 8 6 2 6

x x x x

x x x x

x x x x

204 x 105 x 55

204x105x84

(181-741) x 116 x 81

Энергия разума 5 | 10

13

исторические события

25 августа 2011 года, мировая общественность будет отмечать знаменательную дату – 120-летие Лауфан-Франкфуртской электропередачи. Именно тогда трехфазному току был открыт самый широкий путь в промышленность. Основная заслуга по осуществлению этой задачи принадлежит нашему соотечественнику – Михаилу Осиповичу Доливо-Добровольскому, рядом с которым трудился другой выдающийся инженер и бизнесмен - Чарльз Браун, основоположник АББ. Между ними установились тесные деловые и научные отношения, которые бесспорно сыграли положительную роль, как в формировании этих инженеров, так и в развитии электротехники. Описанию этих интереснейших событий будет посвящен цикл статей в нашем журнале.

История трехфазного тока: Героический период Дмитрий Бородин, к.т.н.

Чарльз Браун 14

Энергия разума 5 | 10

Михаил Доливо-Добровольский

исторические события

XIX

век полон удивительных открытий в области электротехники. Благодаря ним наша цивилизация стала совсем другой, и человечество сделало мощный скачок в своем прогрессе. Мы поговорим о самом интересном и динамичном этапе этой науки, который начался в 70-е годы. Его называют «Героическим периодом». К этому времени усилиями сотен инженеров и ученых был создан достаточно мощный источник электрической энергии – генератор постоянного тока (динамомашина). Без него электротехнические устройства так и не вышли бы за пределы лабораторий. Последующие 20-25 лет – годы становления электротехнического оборудования массового применения. Первым детонатором, который вызвал во всем мире бурный рост электротехнической промышленности, стало изобретение «электрической свечи» Павла Николаевича Яблочкова в 1876 году. Это устройство отличалось от предшественников простотой, удобством эксплуатации и длительностью горения. Освещение Лувра, ипподрома и прспекта Оперы в Париже, иллюминация моста Ватерлоо в Лондоне, Гаврской гавани, казарм и кораблей в Кронштадте. Вот краткий перечень применения системы Яблочкова. Эта «свеча» разожгла интерес к подобным устройствам по всему миру. Очень важным является и тот факт, что Яблочков использовал переменный ток. Для электропитания «свечей» он

предложил и изготовил реальные модели, ставшие прототипом синхронного генератора и трансформатора. Это послужило сильным толчком к развитию машин переменного тока. Далее история делает крутой вираж в сторону постоянного тока. В 1879 году Эдисон получает первый патент на лампу накаливания. Этот изобретательбизнесмен превратил электроэнергию в товар. В 1882 году Эдисон строит первую центральную электростанцию в Нью-Йорке. Ее мощность превышала 500 кВт, и она обеспечивала электроэнергией район площадью около 2,5 км2. В последующие пять лет компанией Эдисона в Америке было построено 120 подобных электростанций. Темпы сравнимы с Государственным планом электрификации России (ГОЭЛРО). За первопроходцем в новую сферу приложения капиталов устремились и другие. Вскоре второй по значимости компанией в новом свете стала «Вестингауз электрик». В Европе темпы строительства аналогичных электростанций не уступали американским. Но очень быстро эксплуатация электростанций на постоянном токе обнаружила недостаток: ограниченный радиус электроснабжения. Электростанции с рабочим напряжением от 100 до 200 В могли обслуживать потребителей только на расстоянии порядка километра. Иначе потери энергии в проводах становились слишком велики, а КПД всей системы был ничтожно малым - вся энергия тратилась на нагрев проводов.

Уменьшить потери в линии можно было, только увеличив сечение проводов или повысив напряжение.

На большом удалении от электростанции напряжение падало так, что обычные лампочки 110 В горели тускло. Для этих случаев разработали специальные электролампы около 65 В. Однако, часто и это не помогало – проще было построить еще одну электростанцию рядом. Первый путь был неоправданно дорогим. Так, Вернер Сименс рассчитал, что для передачи энергии Ниагарского водопада на расстояние 50 км потребуется проводник диаметром 75 мм. Для изготовления проводов пришлось бы использовать целый медный рудник. Проводились серьезные исследования по применению в качестве линии передачи железнодорожных рельсов. Приходилось возводить электростанции вблизи потребителей, в центральных частях города, что затрудняло их снабжение водой и топливом и было связано с высокими ценами на землю. Поэтому в Нью-Йорке в тот период строили многоэтажные электрические станции. В Петербурге же первые электростанЭнергия разума 5 | 10

15

исторические события ции были установлены на баржах, закрепленных у причалов каналов. Это было удобно для снабжения их углем и водой. Второй путь был связан с увеличением напряжения передачи. В 1882 г. Томас Эдисон и Джон Гопкинсон создали трехпроводную систему, в которой два генератора по 110 В соединялись последовательно, и от средней точки выводился нейтральный провод. Между ним и основными проводами было напряжение 110 В, а между основными проводами – 220 В. Это позволило увеличить радиус передачи до 1,2 км. По аналогии стали создаваться четырех- и пятипроводные линии с большим числом последовательно соединенных генераторов. Это экономило медь и позволяло увеличить радиус до 1,5 км. Так исторически сложились величины напряжений 220, 330, 440, 550 В. Годом ранее в 1881 году в Париже на первом международном электротехническом конгрессе французский физик Марсель Депре сделал доклад о возможности передачи электроэнергии на десятки километров. Для этого необходимо было только значительно повысить напряжение. Многие посчитали это утопией, которую не следует обсуждать на серьезном научном заседании. Этот доклад вдохновил молодого электротехника Оскара фон Миллера. Уже через год, став организатором Электротехнической выставки в Мюнхене, он пригласил Депре построить линию постоянного тока от Мисбаха до Мюнхена. Внешне этот эксперимент выглядел весьма эффектно. Энергия от динамомашины мощностью 3 л.с. передавалась напряжением около 2 кВ по стальным телеграфным проводам длиной 57 км на электродвигатель, приводивший в действие насос для искусственного водопада. Но КПД передачи был, увы, чуть более 22%. Депре постоянно чинил свой генератор – полное коммерческое фиаско. В 1885 году Депре сделал новый проект линии между Крейлем и Парижем на расстояние в 56 км напряжением 6 000 Вт и с КПД около 45%. Несмотря на скептическое отношение некоторых коллег, именно Депре дал импульс подобным работам. «Новорожденное дитя» – так оценил эти эксперименты Доливо-Добровольский. Стало очевидно, что, повышая напряжение, можно повысить КПД линии. К середине 80-х годов появились пригодные для практических целей генераторы однофазного переменного тока и трансформаторы. Переменный ток был удобнее хотя бы потому, что его можно было легко трансформировать. В очень широких пределах повышать, а затем понижать его напряжение. Важным событием стало создание первой крупной электростанции однофазного тока для освещения, построенной в 16

Энергия разума 5 | 10

1885 г. в Дентфорде. Мощность составляла 3000 кВт, а расстояние передачи уже 12 км при напряжении 10 кВ. На выбор в пользу переменного тока для этой электростанции повлияла высокая стоимость земли в Сити. Их начали строить по всей Европе. Но, к сожалению, этой системе тока в промышленность путь пока был закрыт, так как на тот момент машины постоянного тока были гораздо лучше машин переменного тока. Кроме того, в этой области инженеры сталкивались с явлениями в то время непонятными (индукционные и емкостные токи, резонанс и пр.).

Оскар фон Миллер, пионер электрификации, взял на себя в 1891 году руководство Международной электротехнической выставкой во Франкфурте-на-Майне. Именно по его инициативе была осуществлена ЛауфанФранкфуртская электропередача трехфазного тока, над которой вместе трудились Михаил ДоливоДобровольский и Чарльз Браун.

Освещение гостиницы свечами Яблочкова

исторические события

Оскар фон Миллер

Поэтому преимущества переменного тока были далеко не очевидны. Споры между сторонниками разных систем тока получили название «трансформаторных битв» или «войн переменного и постоянного тока», настолько они были непримиримыми. В 1888 году Галилео Феррарис и Никола Тесла независимо друг от друга изобрели индукционный двигатель переменного тока и создали на его основе первые двухфазные двигатели. Тесла получил более 40 патентов на многофазные системы и в том же году продал их фирме «Вестингауз Электрик», с которой сотрудничал несколько лет. Компания мгновенно переключилась на переменный ток и начала строить гораздо более крупные, чем Эдисон, электростанции, вырабатывавшие благодаря этому более дешевую электроэнергию. Двухфазные двигатели поступили в продажу уже в 1889 году. Они казались лучше и надежнее всех существовавших до этого моделей переменного тока. Но впоследствии стало понятно, что эти электродвигатели были весьма неудачно сконструированы и во многом повторяли машины постоянного тока. Все это заметно снижало качество двигателя.

Эдисон оставался непреклонным защитником постоянного тока. Он был буквально завален заказами. Но, несмотря на это, организовал пиаркампанию, задачей которой было убедить общественность в опасности использования переменного тока и отстоять деньги, вложенные в сооружение электрических сетей постоянного тока. Борьба велась любыми средствами. На заре внедрения переменного тока случилось несколько несчастных случаев со смертельным исходом. Эдисон зацепился за эти факты. Он писал, что прокладка кабелей переменного тока высокого напряжения подобна закладке под мостовую динамита. Появился ряд статей в газетах с броскими заголовками: «Электрические убийства», «Новое тело на проводах». Сотрудники Эдисона разъезжали по всей Америке и устраивали показательные казни кошек и собак переменным током, пропагандируя опасность переменного напряжения. Продолжением стала идея лишать жизни приговоренных к смертной казни с помощью переменного тока. Вскоре первый человек был посажен на электрический стул. «Вестингауз Электрик» и другие компании протестовали и указывали на то, что

Томас А. Эдисон

напряжение переменного тока значительно понижается трансформаторами перед подачей в дома и не опаснее постоянного тока. Сам же Эдисон не захотел понять ошибочность своих взглядов на перспективы многофазных систем, да и громадная прибыль его компании действовала на него усыпляюще. Он все сильнее «увязал в трясине» постоянного тока. В Европе борьба между постоянным и переменным током была не менее ожесточенной. Cамым известным сторонником постоянного тока был немецкий инженер Вернер Сименс. За дискуссиями электротехников стояли интересы крупнейших фирм. Так в России велась активная пропаганда, что трансформаторы должны быть полностью запрещены как «нечто ненациональное и еретическое». Великий физик А.Г. Столетов в журнале «Электричество» с негодованием напоминал защитникам «национальности в электричестве», что идею о трансформаторе иностранцы приписывают как раз Яблочкову П. Н. Именно в этот бурлящий поток борьбы интересов, противоположных идей и недостаточности технических знаний окунулись молодые инженеры ДоливоДобровольский и Чарльз Браун. Энергия разума 5 | 10

17

новинки АББ

Новый продукт в линейке КРУЭ среднего напряжения – ZX0.2 Кузнецов Сергей

Департамент среднего напряжения расширяет свою номенклатурную линейку и представляет новый продукт – шкаф КРУЭ типа ZX0.2.

18

Энергия разума 5 | 10

Новинки АББ

1 2 3 4 5 6 7

Съемный низковольтный отсек Привод 3-позиционного разъединителя Панель управления Привод силового выключателя Кабельный адаптер Трансформатор тока проходного типа Проходной изолятор с наружным конусным подключением 8 Линейный трансформатор напряжения с разъединителем 9 Мембрана разгрузки давления 10 Полюса вакуумного выключателя 11 3-позиционный разъединитель 12 Наружные сборные шины 13 Шинный трансформатор напряжения штекерного типа SF6

Департамент среднего напряжения расширяет свою номенклатурную линейку и представляет новый продукт – шкаф КРУЭ типа ZX0.2. Комплектное распределительное устройство с элегазовой изоляцией типа ZX0.2 предназначено для приема и распределения электрической энергии трехфазного переменного тока час­ тотой 50 Гц напряжением 6 (10)…20 кВ в сетях с изолированной нейтралью во всех отраслях промышленности, электро­сетевых и генерирующих компаниях, в транспорте и сферах обслуживания.

ZX0.2 является модифицированным продолжением известной серии шкафов типа ZX0, которые давно зарекомендовали себя как надежное и испытанное оборудование. Принципиальным отличием шкафа от более ранней версии является увеличение номинальных рабочих токов до 2500 А и тока термической стойкости до 31,5 кА, а также выведение наружу с заключением в твердую изоляцию сборных шин для более интенсивного отведения тепла. Важным моментом ячейки, как и в преды­дущей серии, является то, что элегаз используется только в качестве изоляционной среды и в нем не происходит гашения дуги, поэтому он не стареет, а сам шкаф не требует обслуживания. Срок эксплуатации таких КРУЭ составляет 40 лет. У шкафа малые габаритные размеры, и он сохранил все основные особенности:

- отсутствие влияния всех факторов окружающей среды, гарантируя степень защиты IP65; - максимальную безопасность для персонала за счет невозможности попасть под напряжение и наличия комплекта механических и электромагнитных блокировок; - минимальные затраты на обслуживание за счет длительного срока эксплуатации и наличие необслуживаемой высоковольтной части; - простой монтаж шкафов, а также быстрый монтаж сборных шин за счет штекерного типа присоединения и модульной конструкции. КРУЭ ZX0.2 имеет также ряд важных конкурентных преимуществ: - сохранение изоляционных свойств при нулевом избыточном давлении (100 кПа) в случае разгерметизации ячейки, что значительно повышает надежность схемы электроснабжения. Нормальным уровнем работы является давление 130 кПа; - наличие клапана закачки/откачки элегаза, что в случае снижения давления позволяет восстановить уровень, и следовательно отпадает необходимость транспортировки продукта на заводизготовитель; - наличие ремонтных герметичных проемов и в случае какого-либо повреждения, вероятность которого минимальна, можно устранить неполадки на площадке заказчика. Шкафы ZX0.2 имеют полный спектр

первичных схем с возможностью установки следующих коммутационных аппаратов: - силовой вакуумный выключатель типа VD4X; - выключатель нагрузки с предохранителями. Также КРУЭ комплектуются шинными или линейными трансформаторами тока и напряжения. Силовые кабели подключаются с помощью наружных конусных адаптеров штекерного типа до 6 штук на фазу. Управление распределительным устройством может осуществляться дистанционно или локально с помощью элементов управления, расположенных с лицевой стороны шкафа. В серийное производство шкаф запущен в октябре этого года и на данный момент уже имеются первые поставки 100 шкафов нашими коллегами в Германии на внутренней рынок для Электросетевой компании. Со следующего года мы планируем начать продажи этого оборудования на территории Российской Федерации. Всего же, на мировой рынок поставлено свыше 30 000 ячеек серии ZX. В итоге хочется отметить, что ZX0.2 – это надежный и технически богатый продукт, который прекрасно подходит под современные требования российского рынка электрооборудования.

Энергия разума 5 | 10

19

НОВОСТИ АББ в мире

АББ выиграла тендер на 27 млн. долларов по проекту в области солнечной энергии Фотовольтические электростанции будут поставлять около 17 МВт чистой солнечной энергии в Сицилию.

АББ, лидер в производстве силового и автоматизированного оборудования, выиграла тендер на 27 млн долларов от компании Gestamp Solar (дочерняя компания международной компании Gestamp Renewables) на поставку оборудования для солнечной электростанции, которая будет производить экологически чистую энергию в Сицилии. Общая мощность станции будет превышать 17 МВт. Основная станция (7,7 МВт) будет установлена в Duccotto и будет поддерживаться станциями во Francofonte (2.3 МВт), Monreale (3.3 МВт) и Sapeu (3.8 МВт). Объединенные в сеть станции будут вырабатывать около 27 гВ/ч возобновляемой электрической энергии ежедневно. Как альтернатива использованию 20

Энергия разума 5 | 10

органического топлива новые станции помогут предотвратить выброс порядка 14 000 т углекислого газа в год, что эквивалентно ежегодным выбросам от 5800 малолитражных автомобилей. Быстро развивающийся проект планируют завершить к концу 2010 года. За это время будет введен в действие модуль eBoP (electrical balance of plant), цель которого - предварительная сборка и тестирование электрических систем станции до монтажа. Это делает монтаж на месте и ввод в эксплуатацию быстрыми и простыми, а также снижает затраты и сокращает проектные риски. Проект «под ключ» включает в себя проектировку, разработку, поставку и ввод в эксплуатацию электростанции, а также распределенное соединение

среднего напряжения, которое свяжет электростанции в одну сеть. АББ поставит сухие трансформаторы, распределительные устройства среднего и низкого напряжения, предохранители, системы контроля с дистанционным управлением для оптимизации процесса и повышению производительности. «Солнечная энергия вносит все больший вклад в смешанное производство электроэнергии и помогает снизить воздействие на окружающую среду» - говорит Франц-Йозеф Менджед, глава бизнес-направления Системы для электроэнергетики. «У АББ широкий портфель технологий для солнечной энергетики и быстрорастущий парк установленного оборудования».

но вости АББ в мире

В конце ноября 2010 года АББ вложила около 13 млн. USD в шотландс­кую компанию Аквамарин Пауэр, которая разработала технологию переработки энергии приливной волны в чистое электричество.

АББ инвестирует в развитие технологий использования возобновляемых источников энергии

В

ложенные инвестиции также обеспечивают АББ доступ к иным технологиям, связанным с возобновляемыми источниками энергии и позволяют выйти на рынок морской энергетики. На этом рынке АББ видит значительный потенциал для развития бизнеса, систем для энергетики, силовой электроники и двигателей среднего напряжения. «Энергия волны станет важной частью мирового портфолио возобновляемых источников энергии, - сказал Брюс Кох, Руководитель по маркетингу концерна, который отвечает за инициативы концерна в области возобновляемых источников энергии. - Инвестиции отражают нашу уверенность в технологию предложенную Аквамарин, ее рентабельность и веру в команду». Система Аквамарин Оустер состоит

из механических откидных клапанов, соединенных с морским дном в линии прибоя, которые под большим давлением подают воду по трубопроводу в наземную турбину, что и позволяет вырабатывать энергию. В отличие от других систем для генерации энергии с помощью волн, Оустер более проста в монтаже и обслуживании. Система не раз получала призы в области инноваций в использовании возобновляемых источников энергии. В ноябре 2009 года первая полноразмерная демонстрационная модель Оустер заработала в европейском морском энергетическом центре расположенном в Шотландии на Оркнейских островах. При запуске в серийное производство установка Оустер способна вырабатывать от 100 МВт и более.

«Эта стратегическая инвестиция дает АББ конкурентное преимущество в области использования энергии волн, а мы, в свою очередь, получаем доступ к техническим разработкам АББ, ее инженерно-техническому опыту и системе управления поставками»,сказал Глава Аквамарин Пауэр Мартин Макадам. Бюро концерна ABB Technology Ventures занимается стратегическими инвестициями в молодые перспективные компании. На сегодняшний день сфера инвестиций АББ включает разработки в области интеллектуальных сетей, кибер безопасности предприятий, оптимизации использования энергии в центрах обработки и передачи данных, а также повышения эффективности работы ветряных станций. Энергия разума 5 | 10

21

НОВОСТИ АББ в мире

Лицеисты знакомятся с роботами Робототехнический центр АББ посетили ученики 9-11 классов из Лицея №1550. Мероприятие прошло в рамках сотрудничества АББ с учебными заведениями, цель которого познакомить молодых специалистов с последними технологиями в области робототехники.

В

стреча в Робототехническом центре АББ носила образовательный характер и позволила школьникам увидеть промышленных роботов в действии. Сегодня в Лицее №1550 уже установлено программное обеспечение RobotStudio, предоставленное компанией АББ, которое дает школьникам возможность еще до поступления в высшие учебные и средние специальные заведения познакомиться с современными технологиями производства и набраться опыта. В мероприятии принял участие руководитель Технопарка ФГУП «ММПП «Салют» Сергей Евгеньевич Киреев. Он рассказал об очень сложных и уникальных в своем роде изделиях для авиа-

22

Энергия разума 5 | 10

ции, которые производит предприятие «Салют». Сергей Евгеньевич заметил, что значительным препятствием для закупки современного оборудования является отсутствие на рынке труда компетентных и опытных специалистов. При этом для высококвалифицированных специалистов компания создает все необходимые условия, чтобы заинтересовать их и помочь продолжить развитие на предприятии. После вступительной части состоялась экскурсия по центру и демонстрация работы роботизированных ячеек, укомплектованных промышленными роботами IRB6640, IRB 4600, IRB 140, IRB 1600, IRB 360 и IRB 2400. Сотрудники АББ рассказали посетителям об устройстве и особенностях работы промыш-

ленных роботов, сферах их применения и перспективах, которые они открывают для разных отраслей промышленности. Они продемонстрировали управление различными моделями роботов и их широкие возможности на базе установленных ячеек. Школьники с большим интересом слушали, задавали дополнительные вопросы и старались запечатлеть работу промышленных роботов на фотокамеры. В завершении ребятам было предложено пройти тестирование и ответить на технические вопросы по предшествующему рассказу. Практически все школьники успешно справились с предложенными заданиями.

но вости АББ в мире

АББ инвестирует в ветровую технологическую компанию

Доля акций в компании Pentalum Technologies обеспечивает доступ к лазерной системе обнаружения и измерения расстояния, и помогает повысить эффективность и прибыльность ветряных электростанций.

АББ объявила о своих стратегических инвестициях в израильскую компанию Pentalum Technologies, разрабатывающую передовую технологию по дистанционному зондированию ветровой обстановки для контроля и оптимизации ветровых турбин и электростанций.

Pentalum разрабатывает инновационный метеорологический лазерный локатор (LIDAR), который дистанционно фиксирует направление ветра перед ветряными турбинами для того, чтобы выбрать их оптимальное расположение по отношению к надвигающемуся воздушному потоку. Система Pentalum также применима к прогнозированию ветряных потоков и оценке участка местности. Она значи-

тельно повышает эффективность ветровых электростанций при низких затратах из расчета на участок местности по сравнению с уже существующими измерительными технологиями. Инвестиции были сделаны через отделение АББ - АBB Technology Ventures, которое вкладывает деньги в молодые и развивающиеся компании с технологиями, имеющими стратегическое значение для отраслей промышленности, в которых оперирует АББ. АББ предлагает широкий ассортимент оборудования, комплексных решений и консультационных услуг, которые способствуют эффективной генерации ветровой энергии и ее плавной интеграции в электрическую сеть. Энергия разума 5 | 10

23

Комплексный подход в мире электроэнергетики? Безусловно. Сегодня АББ предлагает продукты, услуги и системные решения по производству, передаче и распределению электроэнергии коммерческим организациям, предприятиям коммунального хозяйства и промышленного комплекса. Комплексные решения АББ объединяют системы электроснабжения, передачи и преобразования электроэнергии, управления и автоматизации электростанций. Линейку продуктов АББ представляют высоковольтные выключатели, КРУ, конденсаторы, измерительные, силовые, распределительные и тяговые трансформаторы на все классы напряжения, а также полный спектр оборудования среднего напряжения. Имея более чем 125-летний опыт в области разработки инновационных технологий и будучи представленным в более чем в 100 странах мира, концерн АББ формирует облик сетей будущего, улучшая энергоемкость, повышая операционную надежность оборудования, постоянно совершенствуя энергоэффективность продуктов и снижая воздействие на окружающую среду. Более подробную информацию вы найдете на страницах нашего сайта www.abb.ru.