энергетического оборудования и силовой электроники

Зав лаборатории, д.т.н. Зайцев Дмитрий

1. Область научных исследований

Лаборатория проводит исследования в области разработки и моделирования эффективных установок по управлению режимами функционирования энергетической системы (УРФС - установка для регулирования фазового сдвига), в области разработки сценариев развития, как транспортных электрических сетей, так и новых мощностей генерирования для создания условий параллельной работы с соседними энергетическими системами.
В тоже время, исследования направлены на разработку законов управления силовыми ключами с целью быстрого изменения режима работы УРФС. Проводится исследования в области разработки эффективных технических решений по преобразованию энергии возобновляемых источников, в области разработки преобразователей напряжения и тока.

2. Состав лаборатории: 4 д.т.н., 2.н.с., 4 инженера

asd В настоящее время в лаборатории работают 10 человек, включая 4 д.т.н. (Зайцев Дмитрий, Калинин Лев, Тыршу Михай, Петрова Ольга), 2 научных сотрудника (Узун Михаил, Капралов Анатолий), 4 инженера. В частности, в число основных сотрудников, имеющих большой стаж работы в области разработки новых технических решений FACTS контролеров, а также их управления, входят:

Зав лаборатории, д.т.н., Зайцев Дмитрий;
Д.т.н. Калини Лев и д.т.н. Тыршу Михай

3. История лаборатории ЭОСЭ

Лаборатория ЭОЭС была создана в 2010 году в результате оптимизации структуры Института Энергетики АНМ на базе лаборатории Электрофизики и Техники высоких напряжений (ЛЭТВН), созданной в 1982 году, в соответствии с решением Президиума АН МССР, в составе Отдела энергетической кибернетики АН МССР, на основе которого в 1991г. был создан Институт энергетики АН Молдовы. До 1991 г. называлась высоковольтная испытательная лаборатория. В период с 1982 г. по 1991 г. заведующим лабораторией был к.т.н. В.Л.Иванов, с 1991 по 1996г., заведующим лабораторией был к.т.н. (д.х.т.н.) О.В.Гримальский, с 1996 г. по 2004 г. – к.т.н. (впоследствии - д.х.т.н.) А.М.Болога, с сентября 2004 г. по 2010 г.– д.т.н. М.С.Тыршу, с 2010 г - к.т.н. Зайцев Дмитрий.
Основным направлением исследований до 1991 г. было проведение комплекса высоковольтных исследований натурных моделей и изоляции линий электропередачи нового типа; проведение испытаний электрофизических характеристик изоляционных конструкций.
В этом направлении проводились работы по разработке методик расчета плоского квазистационарного электромагнитного поля и расчета матрицы импендансов в протяженых системах.
Лаборатория, среди первых, занималась проблемами определения характеристик электрической прочности и удельной поверхностной проводимости загрязненных в процессе эксплуатации гирлянд изоляторов ВЛ-110-330кВ, снятых с различных участках линий проходящих по территории Молдавии при основных электрических воздействиях (грозовые и коммутационные перенапряжения, при частоте 50Гц).
Бурное развитие, в тот период, управляемых линий электропередачи повышенной пропускной способности сопровождалось необходимостью установки между сближенными фазами в пролете фиксирующих изоляционных распорок, которые исключают возможность несинхронных качаний проводов и их схлестывание при ветре. В этом направлении лаборатория вела работы по исследованию характеристик электрической прочности составных изоляторов межфазовых конструкций, по выбору основных габаритов и изоляционных межфазовых элементов для УСВЛ.
Начиная с 90-го года неуклонно начал расти масштаб использования в промышленном и сельскохозяйственном производстве заряженных аэрозолей - дисперсных систем с жидкой или твердой фазой, несущей избыточный электрический заряд.
В этом направлении лаборатория вела исследования больше 10 лет. Коллективом лаборатории 1990 году был разработан пневматический электростатический распылитель, который обеспечивал эффективное диспергирование жидкости при достаточно значительных ее расходах (до сотен килограммов в час).
В 1991 г. в соответствии с Постановлением Президиума АН МССР о принятии «Концепции развития Академии наук МССР» и новой структуры Академии, отдел энергетической кибернетики был реорганизован в Институт энергетики.
В целях совершенствования структуры, повышения эффективности энергетических систем и систем электроснабжения, расширения фундаментальных и прикладных исследований в области энергетики лаборатория была переименована в Лабораторию электрофизики и техники высоких напряжений.
Основными направлениями исследования стали разработка теоретических основ моделирования электромагнитных полей электроэнергетических объектов и электрофизических устройств, исследование влияния электромагнитных полей на процесс диспергирования жидкостей для энергетических установок.
Лаборатория проводила исследования возможных направлений практического применения заряженных аэрозолей в промышленности, сельском хозяйстве, энергетике, медицине. Разрабатывала способы распыливания и зарядки жидкостей, а также новые усовершенствованные конструкции электростатических распылителей.
Параллельно проводятся исследования по получению экспериментальных данных о емкостной связи между фазами, а также отдельными проводами СВЛ-110кВ. Разрабатываются технические решения для создания высоковольтных линий нового типа повышенной пропускной способности. Впервые разработаны и сооружены опытные участки СВЛ-500кВ на базе типовых одноцепных опор ВЛ-750кВ.
Начиная с 2004 года, лаборатория ведет исследования в направлении разработки и моделирования FACTS контроллеров предназначенных для управления потоками активной и реактивной мощности в транспортных сетях электрических систем. Опытом в этой сфере обладают сотрудники лаборатории д.т.н. Калинин Л.П. и д.т.н. Зайцев Д.А., которые занимаются проектированием и разработкой FACTS контроллеров.
С 2010 года лаборатория проводит исследования по разработке и моделированию эффективных установок управления режимом работы энергетической системы, по разработке сценариев развития, как транспортных электрических цепей, так и новых мощностей генерирования с целью создания условий для параллельной работы с соседними энергетическими системами, по разработке законов быстрого управления режимом функционирования УРФС, по разработке эффективных технических решений преобразования энергии возобновляемых источников, по разработке преобразователей напряжения и тока.
В число сотрудников лаборатории в различные годы входили известные в Молдавии специалисты в области высоковольтного оборудования - к.т.н. В.Л.Иванов, к.т.н. (в последствие д.х.т.н.) О.В.Гримальский, д.х.т.н. А.М.Болога, д.ф-м.н. Маштаков., д.т.н. М.Бурлаку, д.т.н. Л.П.Калинин, д.т.н. Д.А.Зайцев и ряд других сотрудников

4. Основные научные результаты (1994 – 2010)

Были разработаны эффективные технические решения реализации установок для регулирования фазового сдвига, которые обладают рядом преимуществ по сравнению с существующими: сниженная себестоимость на 20%, сниженная установленная мощность на 25%, сниженный коэффициент массы и габарита, малый шаг регулирования фазового сдвига (7 ступеней регулирования фазового сдвига), а также разработана электронная система регулирования фазового сдвига, которая имеет сниженную установленную мощность на 33% по сравнению с традиционными решениями.
Разработаны законы управления режимами IPC, обеспечивающие заданные параметры энергетической системы. Выполнены расчеты перспективных режимов энергетической системы Молдовы в условиях развития новых электрических связей с соседними энергетическими системами, используя FACTS- контроллеры типа IPC.
Разработаны рекомендации по снижению капитальных затрат на модернизацию высоковольтных транспортных линий (110-330)кВ и на обеспечения распределения потоков электрической энергии в требуемых направлениях при помощи внедрения FACTS контроллеров, а также рекомендации по модернизации распределительных и транспортных сетей, чтобы снизить потери электроэнергии примерно на 10%.
Были рассчитаны распределения потоков мощности в транспортных сетях энергетической системы Республики Молдова при установке FACTS контроллеров разных типов в рассечку линии связи 400кВ с энергетической системы Румынии.

5. Основные практические разработки

Разработан и реализован лабораторный образец УРФС на 380 В для экспериментальной проверки правильности решения реализации параметрического регулятора с усовершенствованными техническими параметрами. Новое конструктивное исполнение устройства обеспечивает снижение на 25% установленной мощности последовательного трансформатора при тех же регулировочных характеристик и снижении собственных потерь в установке более чем на 20% по сравнению с прототипом.

asd Были разработаны и реализованы ряд преобразователей напряжения, стабилизаторов переменного напряжения, контроллеров заряда аккумуляторных батарей от фотовольтаических ячеек, от ветроустановок, от сети, которые обладают многими преимуществами по сравнению с широко используемыми.

asd Электростатические распылители жидкости, которые позволяют: повысить эффективность обработки изделий и объектов, снизить расход материалов, сэкономить время и усилия, улучшить экологическую обстановку, достичь желаемого эффекта, используя новые эффективные технологии, эффективно обрабатывать сельскохозяйственные растения в условиях открытого и закрытого грунта, снизить расходы распыляемых химикатов и их сноса ветром; уменьшить уровень загрязнения почвы и водоемов химикатами, увеличить степень осаждения на растения от 2 до 7 раз, равномерно обрабатывать верхние и нижние части листьев, эффективно воздействовать на вредителей и болезни растений.

6. Приоритет лаборатории

В период 2004 - 2010 годов были получены ряд патентов от AGEPI, Молдова, которые подтверждают лидирующую позицию команды лаборатории в этой области исследования:
1. Instalaţie de reglare a unghiului de fază dirijată cu chei electronice de putere/Установка для регулирования фазового сдвига управляемая электронными силовыми ключами/Phase shift installation controlled by power electronic keys. 2652 MD, CALININ Lev, ZAIŢEV Dumitru, BERZAN Vladimir, TÎRŞU Mihai.
2. Instalaţie de reglare a decalajului de fază cu două transformatoare/Фазосдвигающая установка с двумя трансформаторами/Phase shift installation with two transformers. 3823MD. CALININ Lev, ZAIŢEV Dumitru, BERZAN Vladimir, TÎRŞU Mihai.
3. Instalaţie reversibilă de reglare a fazelor/Реверсивная установка для регулирования фазового сдвига/ Reversible phase shift installation. 2824MD. L.Kalinin, D.Zaiţev, E.Iaroşenco, A.Sizov.
4. Stabilizator de tensiune a generatorului asincron cu turaţie mică/Стабилизатор напряжения асинхронного генератора с малыми оборотами/Voltage stabilizer of asynchronous generator with small rotation. 3607MD. BERZAN Vladimir, TÎRŞU Mihai.
5. Dispozitiv pentru producerea energiei electrice al instalaţiei eoliene/Устройство для производства электрической энергии от ветреной установки/Device for electrical energy production from wind installation. 4028MD. BERZAN Vladimir, ANISIMOV Vladimir, TÎRŞU Mihai, UZUN Mihail, SCOBIOLA Victor.
6. Instalaţie eoliană de uscare/Ветровая установка для сушки/Drying wind installation. 3783MD. BERZAN Vladimir, ANISIMOV Vladimir, TÎRŞU Mihai, CONSTANTINOV Nicolai.
7. Motor eolian cu roată eoliană de diametru mare/Ветродвигатель с ветроколесом большого диаметра/Wind turbine with large diameter of windwheel. 43MD. BERZAN Vladimir, ANISIMOV Vladimir, BÂRLĂDEANU Alexandru, TÎRŞU Mihai.

В тоже время, большая часть полученных результатов была отмечена золотыми, серебрянными и бронзовыми медалями на салонах международных выставках как: Салон международных выставок GENEVA, Международная выставка изобретений, научных исследований и новых технологий „INVENTICA, Салон изобретений EUREKA, Brussels, Международная выставка „The Belgian and International Trade Fair for Technological Innovation”. Brussels и др.

7. Апробация результатов работ

Результаты научных исследований, выполненных лабораторией за период 2005-2010, были представлены и доложены на более чем 45 международных конференций и симпозиумах.

8. Публикация результатов исследований

Сотрудниками лаборатории только за последние 5 лет (2005-2010) были опубликованы более чем 75 работ, в том числе 39 в зарубежных рецензированных журналах.

9. Основные публикации

1. Calinin L., Zaizev D., M.Tirsu. Steady state operation of interphase power controller (IPC) using power electronic converter. Romania. /ENERGY TECHNOLOGIES. Production, transport and distribution of electrica land thermal energy. Vol 43, no.7/2010, pag. 7-13 ISSN 1842-7189.

2. Zaizev D., M.Tirsu, N.Gore. Controlled interconnection of power systems. Electronic magazine “Problems of regional energetic”, no3(14)/2010, www.ie.asm.md

3. Calinin L., Zaitev D., Tirsu M., Uzun M. Research of phase shift transformer (PST) technical characteristics with two transformers for different functioning modes. 7th International Conference on Electromecanica land Power Systems, 8-9 October 2009, Iaşi, Romania. Vol.I, p.83-86.

4. Berzan V., Postolati V., Timofte I., Tirsu M. Main renewable energy sources in Republic of Moldova ant its energetically potential. Proceedings 1st International Scientific and Practical Conference “Resource Saving and Using of the Renewable Sources-the Priority Direction of Agroindustrial Complex Development. June 11-12, 2009 / Lviv National Agrarian University.

5. Berzan V. Rimschi V., Tirsu M., Lupu M. The energy storage in long line with distributed parameters. Odesa, Ucraina.Research workshop Humboldt-Kolleg"Sciences, Engineering, and Humanities for the Energy World"on May 27-30, 2009, p.48-52

6. Tîrşu M., Constantinov N, Uzun M. Complex system of renewed energy sources use for water heating. ENERGY TECHNOLOGIES. Production, transport and distribution of electrical and thermal energy. November 2008, ICEMENERG, Bucharest, Romania, pp.14-21.

7. Tîrşu M., Constantinov N, Uzun M. Complex bioenergetical installation. Electronic „Problems of regional energetics”, Power Engineering Institute, Nr.3, November 2008, http://ieasm.webart.md/archive_ro/

8. P.Postolache, M.Tîrşu. Research of behavior of the photovoltaic cells in installation of 20kW. National conference on non-conventional sources, Bucharest, Romania, UPB, September 2007, pp.55-62.

9. L.Calinin, D.Zaiţev, M.Tîrşu. The coordination of a power parametrical regulator with a transport line of the electric power. „Problems of regional energetics”, Power Engineering Institute, Nr.3, November 2008, http://ieasm.webart.md/archive_ro/

10. M.Tîrşu, V.Berzan. Composition of HV cable mathematical model step-by-step. Acta Electrotehnia, Special ISSUE. Academy of Technical sciences of Romania. Proceedings of the 2d International conference on Modern Power Systems MPS2008, November.

11. Tîrşu M., Berzan., V.P., Rimschi V.X., Postolache P. M. Research on influence of high-voltage cable un-homogeneities on process of short waves distribution. Canada, Revista ELECTRIC POWER SYSTEMS RESEARCH (EPSR), published by Elsevier (ISSN: 0378-7796), http://dx.doi.org/10.1016/j.epsr.2008.06.011

12. L.Kalinin, D.Zaiţev, M.Tîrşu. Innovative variant of phase shifting transformer (PST). International World Energy System Conference, Iasi, Romania, 30 Iunie-2 July , 2008/ Session I – Transmission and distribution system analysis, planning and operation. -4 p.

13. M.Tîrşu. Recommendations on increase in accuracy of not destroying quality monitoring of PD parameters based measurement for HV cables. International World Energy System Conference, Iasi, Romania, 30 Iunie-2 July , 2008/ Session I – Transmission and distribution system analysis, planning and operation. -6 p.

14. V.Berzan, A.Birladeanu, M.Tîrşu. The asynchronous generator with condenser excitation. International World Energy System Conference, Iasi, Romania, 30 Iunie-2 July , 2008/ Session I – Transmission and distribution system analysis, planning and operation. -6 p.

15. M.Tîrşu. The wave propagation analysis produced by partial discharges in high voltage cable in direct and return time. 6th International conference on electromechanical and power systems, October 4-6, 2007 - Chişinău, R.Moldova, vol.I, p.p. 337-340

16. Kalinin L.P., Zaiţev D.A., Tîrşu M.S. Interphase power controller (ipc) using rotary transformers. 6th International conference on electromechanical and power systems October 4-6, 2007 - Chişinău, R.Moldova, Vol.II, pp.313-317.

17. C.Toader, P.Postolache, N.Golovanov, R.Porumb, M.Tîrşu. The variation of the unsimmetry factors in the low voltage power suplies in sinusoidal regime. Annals of the University of Craiova, Electrical Engineering series, No. 30, 2006, The 8th International Conference on Applied and Theoretical Electricity ICATE 2006, Craiova, Băile Herculane, România, 26-28 Octombrie, pp.297-301.

18. L.Kalinin, D.Zaiţev, M.Tîrşu, S.Cebotaru. Improving of Efficiency Operation of Moldavian Transmission System.ISEEE-2006, Proceedings of the 1st International Symposium on Electrical and Electronics Engineering, Octomber 13-14, 2006, Galaţi, România, pp.268-271.

19. M.Tîrşu, V.Berzan. Wave Processes in the High Voltage Electrical Cable. Acta Electrica, nr.43. Special ISSUE. Selected papers from the 1st International conference on Modern Power Systems MPS2006, November, 08-11, 2006, Cluj-Napoca, România, pp.33-28.

20. V.P. Berzan, M.Tîrşu, V.X. Rimschi, P. M. Postolache. Research of short pulses propagation in cable lines. The Sixth World Energy System Conference, Torino, Italy, July 10-12, 2006 711 / Session B9 - Electric cables// p.711-716.

10. Контактная информация

Адрес:
Институт энергетики АНМ,
Лаборатория электроэнергетического оборудования и силовой электроники
ул. Академическая 5, Кишинев, MD-2028,
Республика Молдова
Тел. (373-22) 73-81-24. (373-22) 73-53-84.
Фак (373-22) 73-53-82
e-mail: zaiats@ie.asm.md
tirsu.mihai@gmail.com