Электротехнологии, электрооборудование и энергоснабжение агропромышленного комплекса. Рубрика в журнале - Агротехника и энергообеспечение
Обзор способов защиты сельских электрических сетей 0,4 кВ от токов однофазного короткого замыкания
Статья научная
В работе рассмотрены технические решения по повышению защищённости сельских электрических сетей 0,4 кВ от однофазных коротких замыканий. В ходе анализа литературных источников было выявлено, что основными техническими решениями повышения защищённости являются использование дополнительных повторных заземлителей нулевого провода, замена устаревшего защитного коммутационного аппарата на современный, секционирование с использованием плавких предохранителей, секционирующщих пунктов и мультиконтактных коммутационных систем. Использование данных решений было продемонстрировано на примере радиальной сельской электрической сети 0,4 кВ с наиболее часто используемым оборудованием для электроснабжения сельскохозяйственных потребителей. Использование технических решений повышения защищённости линии электропередачи 0,4 кВ реализовывалось на компьютерной модели, с помощью которой определялись токи однофазного короткого замыкания и сравнивались с время-токовыми характеристиками защитных коммутационных аппаратов. В качестве прототипа сельской электрической сети 0,4 кВ была принята линия электропередачи протяжённостью 1000 метров, выполненная проводом А-35, подключенная к трансформатору ТМ-250/10/0,4 киловольт Y/Yн. Было выявлено, что повысить защищённость электрической сети 0,4 кВ с использованием 4-х дополнительных повторных заземлителей метров можно на 0,8-2,15%. Также были рассмотрены другие технические решения по повышению защищённости электрической сети 0,4 кВ от однофазных коротких замыканий. Отмечено, что наиболее совершенным техническим решением по повышению защищённости от однофазных коротких замыканий является использование современных секционирующих пунктов и мультиконтактных коммутационных систем, так как они кроме защиты линии позволяют также обеспечивать мониторинг электрических параметров и управление конфигурацией.
Бесплатно
Обзор степеней автоматизации ДЭС
Статья научная
В данной работе был произведён обзор степеней автоматизации дизельных электрогенераторов. Была выявлена актуальность разработки устройства мониторинга защиты электрогенератора (УМЗЭГ). В ходе анализа литературных источников было выявлено, что автоматизированные ДЭС оснащены устройствами и системами, обеспечивающими выполнение пусковых операций, контроль и управление работой в автоматическом режиме. Степени автоматизации дизельных электрогенераторов могут варьироваться в зависимости от конкретных моделей и применяемых технологий, но в основном выделяют четыре степени, которые применяются в зависимости от задач генераторной установки. Эти системы позволяют повысить эффективность работы и надежность дизельных электрогенераторов, а также облегчить процесс их эксплуатации и обслуживания. Однако все электрогенераторы могут подвергаться перегрузкам. Необходима разработка новых способов и средств защиты генераторов от различных ненормальных и аварийных режимов, в том числе, связанных с несимметрией токов и напряжений. Одной из таких разработок должно стать устройство индикации пофазной нагрузки и сигнализации о перегрузке электрогенератора. Данное устройство поможет специалистам облегчить эксплуатацию генераторов при помощи функций, которые будут в данном устройстве. Они будут видеть нагрузку на каждую фазу в генераторе, что поможет исключить несимметричный режим. В случае перегрузки генератора данное устройство так же сможет подать сигнал и персонал сможет незамедлительно исправить ошибку. В работе применялись методы литературного обзора, электронные ресурсы. Материалами исследования являлся обзор степеней автоматизации ДЭС в Российской Федерации.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрена структура и объемы энергопотребления сельскохозяйственными предприятиями РФ. Проанализирована фактическое потребление энергоресурсов в АПК. Рассмотрена структура потребления энерго- и электроэнергии на нужды предприятий. Приведены сравнительные показатели энергетической эффективности сельскохозяйственного производства в РФ и странах Европы. Обоснована актуальность снижения энергоемкости технологических процессов. АПК. Рассмотрен механизм и стадии биохимической переработки органических отходов. Определен характер изменения кислотности сбраживаемой массы в зависимости от температуры. Выявлены температурные режимы основных этапов разложения сырья. Доказана целесообразность ограничения температуры процесса посредством утилизации части выделяющейся тепловой энергии. Предложена конструкция энергоэффективного теплоутилизатора с теплообменной поверхностью в слое сырья и оснащенного устройством автоматического управления его температурой и влажностью. Целью работы является анализ механизма биохимических реакций, сопровождающих сбраживание органических материалов, обоснование целесообразности использования выделяющейся тепловой энергии и разработка устройства для его эффективной реализации. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: - проанализировать структуру и объем энергопотребления в сельском хозяйстве; - рассмотреть современные технологии переработки сельскохозяйственных отходов для получения тепловой энергии; - проанализировать механизм и стадии соответствующих биохимических реакций; - разработать энергоэффективное устройств для переработки органических отходов в производственных условиях.
Бесплатно
Обоснование необходимости разработки систем удаленного мониторинга состояния зерновой насыпи
Статья научная
Временное хранение зерновых культур на удаленных не электрифицированных складах зачастую приводит к порче урожая и унижению его качества. Снижение данного вида потерь может быть обеспечено за счет внедрения систем удаленного мониторинга и раннего предупреждения о возможных аварийных ситуациях. Электропитание такого вида оборудования целесообразно производить за счет применения возобновляемых источников энергии и местной генерации. Целью данной работы является обзор различных методов послеуборочного хранения зерна, применяемых мелкими сельскохозяйственными производителями, систем мониторинга состояния зернового слоя и возможности его автономного энергоснабжения. В исследовании обсуждаются различные потери зерна, возникающие на различных этапах послеуборочной обработки и хранения зерна. На основании проведенной работы сформулированы выводы о необходимости разработки и внедрения систем мониторинга зерновой насыпи, хранящейся на складах, удаленных от систем централизованного электроснабжения.
Бесплатно
Статья научная
В статье проведён комплексный анализ научных трудов, нормативных документов и практических исследований, посвящённых эксплуатации, оптимизации работы и критериям замены силовых трансформаторов напряжением 6–10/0,4 кВ в электросетевом комплексе Российской Федерации. В ходе анализа выявлены ключевые факторы, оказывающие влияние на эффективность работы трансформаторов: технологические нарушения при эксплуатации, режимы перегрузок и недогрузок, а также физический и моральный износ оборудования. На примере Орловского района электрических сетей филиала ПАО «Россети Центр» — «Орелэнерго» проведена оценка эксплуатационного состояния трансформаторного парка, показавшая, что 74% обследованных трансформаторов работают с коэффициентом загрузки не выше 20%, что приводит к росту потерь электроэнергии и снижению надёжности электроснабжения. Дополнительно рассмотрено влияние схем соединения обмоток на эксплуатационные параметры трансформаторов 6– 10/0,4 кВ, а также проанализирована разработанная стратегия технического перевооружения, предусматривающая ежегодную замену оборудования. Установлено, что наибольший технико-экономический эффект достигается при замене трансформаторов номинальной мощности 63, 400 и 630 кВА. Также особое внимание уделено вопросам внедрения энергоэффективных трансформаторов новых классов и цифровых систем мониторинга, обеспечивающих повышение эффективности и управляемости сетевого оборудования. Проведённый анализ показал, что существующие исследования и предложенные решения охватывают отдельные аспекты повышения энергоэффективности — оптимизацию загрузки, совершенствование схем соединения обмоток, применение энергоэффективных классов трансформаторов, цифровизацию процессов контроля и учёта. Однако отсутствует единая стратегия, в связи с этим обоснована необходимость разработки комплексной стратегии модернизации и замены силовых трансформаторов напряжением 6–10/0,4 кВ, которая станет основой для долгосрочного развития электросетевого комплекса, обеспечивая баланс между надёжностью, экономичностью и энергоэффективностью.
Бесплатно
Статья научная
В условиях роста сбора зерновых в России и недостатка мощностей для хранения, возникает необходимость обеспечить сохранность урожая на базе аграрных хозяйств. Цены на зерновые являются сезонными. Многие производители стараются хранить урожай у себя до повышения цены, повышая тем самым рентабельность. Возможность осуществлять послеуборочную обработку и хранение урожая в условиях собственных хозяйств позволяет производителю значительно снизить себестоимость производства. Необходимость проведения сушки зерна в кратчайшие сроки диктуется соблюдением требований сроков безопасного хранения и обеспечением сохранности урожая. Ограничения для производителей при обработке зерна могут обуславливаться ограниченными ресурсами на покупку сушильного оборудования, площадей, для размещения складов промежуточного хранения, энергетических мощностей. В данной работе произведен обзор применяемых технологий хранения зерна; выполнено сравнение установок, используемых для сушки зерна активным вентилированием при напольном хранении; приведены возможные направления для совершенствования рассматриваемых установок; сделаны выводы о целесообразных направлениях дальнейших исследований. Применение электрофизических способов воздействия может позволить сократить удельные затраты при увеличении производительности оборудования. Кроме того, должна быть решена задача рационального размещения установок и режимов их работы с учетом указанных выше ограничений.
Бесплатно
Обоснование параметров компьютерной модели сельской электрической сети 0,4 кВ в MATLAB Simulink
Статья научная
В настоящее время компьютерное моделирование является одним из наиболее эффективных инструментов исследования режимов работы электрических сетей. В настоящей работе производится обоснование параметров компьютерной модели сельской электрической сети 0,4 кВ в программном комплексе Matlab Simulink. Для обоснования параметров элементов модели используются методы электротехники, расчета электрических сетей и теории переходных процессов в электроэнергетических системах. В работе произведено обоснование параметров следующих основных элементов модели: трехфазного источника питания, трехфазного двухобмоточного трансформатора, фазных и нейтральных проводов электрической сети, а также других элементов. Полученная по итогам обоснования компьютерная модель сельской электрической сети 0,4 кВ позволит провести комплексное исследование режимов работы сельских электрических сетей 0,4 кВ.
Бесплатно
Статья научная
Суровые дискомфортные природные условия Севера России вызывают у живущего населения отрицательные сдвиги в функциональном состоянии организма в целом, что сказывается на здоровье и работоспособности людей. Зимой солнца становится меньше и наблюдается дефицит витаминов, который можно восполнить зелеными растениями. Зеленые культуры на Севере выращиваются в круглогодичных многофункциональных теплицах. В таких теплицах необходимо применять цифровые автоматизированные системы с элементами искусственного интеллекта для реализации комфортных условий среды индивидуально для выращиваемой культуры. Главным элементом цифровой автоматизированной системы с элементами искусственного интеллекта является микроконтроллер. Предлагается использовать платформу Arduino для автоматизации и мониторинга различных аграрных процессов: мониторинг окружающей среды, автоматизация полива, управление микроклиматом в теплице. Целью работы является обоснование применения цифровой автоматизированной системы с элементами искусственного интеллекта в многофункциональной круглогодичной теплице. Предварительная технико-экономическая оценка эффективности применения цифровой автоматизированной системы с элементами искусственного интеллекта в многофункциональной круглогодичной теплице показала, что экономический эффект составил около 800 тыс. руб. при сроке окупаемости примерно около 2 лет. Экономический эффект получен за счет возможности оперативного выбора искусственным интеллектом наилучших условий среды для конкретной выращиваемой культуры; благодаря своевременным сигналам о неисправности и быстрому реагированию системы, позволяющему в ближайшие сроки исправить неисправность.
Бесплатно
Озонированная вода в современном птицеводстве
Статья научная
В статье рассматривается актуальная проблема водопотребления и водоочистки в современном российском птицеводстве, масштабы которого существенно выросли. На основе анализа литературы, выделяются три ключевых направления использования воды в этой отрасли: поение птицы, технологические процессы переработки мяса и транспортировка отходов. Подчеркивается, что водозабор часто осуществляется из открытых источников, что затрудняет достижение соответствия воды строгим питьевым нормам, необходимым на всех производственных этапах. В качестве эффективного решения проблем обеззараживания и очистки воды предлагается технология озонирования. В статье доказываются преимущества этой технологии. Отмечается высокая эффективность процесса озонирования, а также его безопасность, качество, многофункциональность, технологическая целесообразность, экологичность. На основании анализа нормативной базы и научных исследований в статье делается вывод, что внедрение озонирования способно комплексно улучшить эпизоотическую ситуацию, качество готовой продукции, надежность оборудования и эффективность использования водных ресурсов на птицеводческих предприятиях.
Бесплатно
Определение изменения температуры воздуха в солнечной установке
Статья научная
Для возникновения изменений температуры достаточно условие ∂t / ∂h > 0, приведена корреляционная зависимость th = to exp(b´ h) изменения температуры воздуха по высоте солнечной установке.
Бесплатно
Статья научная
Анализируя географическое положение и природно-климатические условия Туркменистана, приходим к выводу, что из всех возобновляемых источников солнечная энергия имеет наибольший приоритет. В стране солнечные дни составляют более 270-320 дней в году, что показывает возможность практически круглый год использовать солнечную энергию. В связи с этим, разработка и создание крупномасштабных солнечных технологий необходимы уже сегодня, использование солнечной энергии в отраслях промышленности и сельского хозяйства несомненно является актуальным. В работе всесторонне рассматривается созданный макет гелиоэлектростанции башенного типа, с помощью математического моделирования режимов ее оптической системой в природно-климатических условиях Туркменистана определен коэффициент эффективности использования зеркальной поверхности установки и распределение уровня мгновенных локальных значений. Рисунки наглядно демонстрируют, что распределение постоянно изменяется в зависимости от положения солнца на небосклоне.
Бесплатно
Статья научная
В статье предложен способ определения места повреждения на воздушных линиях электропередачи 6-35 кВ с изолированной нейтралью. Способ заключается в применении модернизированного беспилотного летательного аппарата, предназначенного для поисков мест повреждений. Во введении рассказана необходимость создания такого способа. Дистанционные способы на рассматриваемых линиях трудно реализуемы, поэтому был предложен способ с беспилотным летательным аппаратом. В материалах и методах описан процесс измерения токов нулевой последовательности в линии с помощью специальных приборов, которые использует поисковая бригада для поисков поврежденного участка. Катушки из этих приборов необходимо установить на беспилотник. В результатах и их анализе представлена 3D модель модернизированного беспилотного летательного аппарата. Написан программный код, который предназначен для определения места повреждения при помощи измеряемых катушками показаний токов. В выводах приведены достоинства и недостатки. Достоинством является возможность поиска любых видов повреждений в автоматическом режиме. К недостаткам относиться невозможность использования аппарата во время плохой погоды и влияние помех от двигателей беспилотника на точность определения места повреждения.
Бесплатно
Статья научная
Создание интегрированных систем энергоснабжения, использующих различные по природе и энергетическому потенциалу источники энергии, требует разработки новых методов их применения и оптимизации. В настоящей работе реализовано исследование систем распределенной генерации на напряжение 0,4 кВ, чтобы найти точку оптимального подключения дополнительного источника на примере протяженной линии с различными законами распределения нагрузки между потребителями, присоединенными к этой системе. Была определена оптимальная мощность по сокращению потерь электроэнергии в питающей линии дополнительного источника питания в виде фотоэлектрической батареи для линии с равномерно распределенной нагрузкой. Установлено, что величина глобального минимума математической модели системе распределенной генерации с подключенной фотоэлектрической батареей относительно активной мощности подключенной фотоэлектрической батареей батареи и относительно длины линии до места ее подключения находится 2/3. Оптимальное по потерям электроэнергии в линии питания место подключения находится на расстоянии 0,6 – 0,7 длины линии от питающего центра и максимальная мощность равна средней мощности потребления линии без батареи.
Бесплатно
Определение параметров автономного источника питания электроустановки для подкормки рыбы насекомыми
Статья научная
Получение высокой продуктивности рыбы, выращиваемой в открытых водоемах, возможно за счет ее подкормки смесью живых и неживых кормов. Для увеличения доли живых кормов перспективно использование естественной кормовой базы прудов и местных кормовых ресурсов, в качестве которых могут выступать различные насекомые-фотоксены, привлекаемые светом специальных электроустановок. Автономную работу данных электроустановок обеспечивает аккумуляторная батарея, заряжающаяся от солнечного модуля. Представлена упрощенная методика расчета емкости аккумуляторной батареи и мощности солнечного модуля, позволяющая сделать обоснованный выбор элементов автономного источника питания электроустановки. Полученное уравнение для определения суточного электропотребления разработанной электроустановки для подкормки рыбы насекомыми отражает его взаимосвязь с режимами работы источников-аттрактантов и поражающего насекомых органа. Анализ данного уравнения позволяет наметить пути существенного снижения электропотребления, а следовательно, и себестоимости электроустановки.
Бесплатно
Оптимизация режима по напряжению районной электрической сети
Статья научная
Оптимизация режима по напряжению районной электрической сети является актуальной темой в современной энергетике России. В последние десятилетия распределительные электрические сети становятся все более сложными и многофункциональными системами, которые играют ключевую роль в обеспечении надежного и качественного электроснабжения. С увеличением потребления электроэнергии, а также с развитием новых технологий, таких как возобновляемые источники энергии и интеллектуальные сети, актуальность оптимизации режимов напряжения в этих сетях возрастает. Оптимизация режимов напряжения не только способствует повышению надежности и стабильности работы электрических сетей, но и позволяет минимизировать потери электроэнергии, что в свою очередь ведет к снижению эксплуатационных затрат и улучшению экологической ситуации.
Бесплатно
Статья научная
В данной работе представлено исследование, направленное на оптимизацию режимных параметров конденсатора пиролизной биоэнергетической установки, предназначенной для термической переработки биомассы. Учитывая важность эффективной конденсации парогазовой смеси, поступающей из реактора установки, особое внимание уделено моделированию теплообмена в спиральном змеевике с учетом фазового перехода. Разработана физико-математическая модель, основанная на энергетическом балансе, уравнении Клаузиуса–Клапейрона и логарифмическом температурном напоре в противоточной схеме. В качестве метода решения применена многоцелевая байесовская оптимизация, позволяющая находить компромисс между максимальным тепловым потоком и минимальным расходом охлаждающей воды. Программная реализация алгоритма выполнена на языке Python с использованием библиотеки scikit-optimize. В результате численного эксперимента определено оптимальное значение массового расхода охлаждающей воды (≈0,03 кг/с), при котором достигается максимальный тепловой поток (≈4389 Вт). Полученные результаты подтверждают эффективность предложенного подхода и обосновывают его применимость в задачах повышения энергетической эффективности маломасштабных пиролизных биоэнергетических установок. Представленные методические и расчетные решения могут быть использованы в инженерной практике при проектировании теплотехнического оборудования для переработки аграрной и древесной биомассы.
Бесплатно
Особенности оперативного управления в системах электроэнергетики
Статья научная
Особенность современных электроэнергетических систем (ЭЭС) и систем электроснабжения (СЭС) - усложнение структуры, включение систем распределённой генерации (РГ), возобновляемых источников энергии (ВИЭ), систем накопления электроэнергии (СНЭЭ), увеличение скорости протекания нормальных, аварийных и послеаварийных переходных процессов, массовое внедрение цифровых систем релейной защиты (РЗ) и противоаварийной автоматики (ПА). В этой связи возрастают нагрузки на системы оперативного управления ЭЭС (СЭС) и, соответственно, на оперативный персонал, который должен учитывать недостатки и ненадёжность оборудования с целью обеспечения его работоспособности. В процессе выполнения своих обязанностей оператор ЭЭС (СЭС) может с различной частотой допускать ошибки, сопровождающиеся последствиями, независимо от квалификации и опыта работника. Поэтому оценка надежности ЭЭС (СЭС) будет неполной без оценки надежности оперативного персонала. Результаты анализа особенностей оперативного управления, задач, типов и вероятностей ряда ошибок, поведения оператора в нормальных и экстремальных условиях, а также учёт роли личности оператора позволят снизить вероятность совершения ошибки при принятии разного рода управленческих решений.
Бесплатно
Особенности технологического процесса животноводческих предприятий КРС с позиции сезонности
Статья научная
Эффективное функционирование животноводческих предприятий зависит от надёжности их электроснабжения. Одним из средств её обеспечения является резервирование питания ответственных электроприёмников. Традиционные способы резервирования имеют ряд недостатков, связанных с необходимостью завышения мощности резервных источников, или высокими затратами в резервную электрическую сеть. Предлагаемые в последнее время способы сезонного резервирования позволяют избежать указанных недостатков. Однако их применение требует проведения анализа сезонности технологических процессов животноводческих предприятий и определения характеристик оборудования, ответственного за их выполнение. От сезонности технологических процессов зависит и значение ущерба, возникающего при перерывах в электроснабжении. В статье проведён анализ сезонности технологических процессов животноводческих предприятий, обзор методов расчёта ущерба от перерывов в электроснабжении, обосновано применение способов сезонного резервирования.
Бесплатно
Статья научная
В данной статье представлены результаты оценки ресурсов гидроэнергетического потенциала ирригационной системы, расположенной на территории Бухарской области, а также технико-экономических показателей микрогидроэлектростанции адаптированной для эффективной работы в низконапорных водотоках. Ресурсы гидроэнергетического потенциала ирригационной системы Бухарской области были оценены 202,4 ГВт·ч на основании метода «Энергетического дерева». По результатам исследования было установлено, что опытная микрогидроэлектростанция мощностью 1,5 кВт установленная на Куймазарском канале протекающего на территории фермерского хозяйства «Бухоро Чорво Омад» расположенного в Бухарской области при скорости потока воды 4 м/с способна выработать 12000 кВт·ч электроэнергии в год. Использование данной микрогидроэлектростанции адаптированной к низконапорным водотокам ирригационной системы Бухарской области позволяет обеспечить локальных потребителей, расположенных вдали от централизованного электроснабжения надежной и бесперебойной электроэнергией.
Бесплатно
Статья научная
Насосные станции являются неотъемлемой частью технологического оборудования в агропромышленном комплексе и жилищно - коммунальном хозяйстве. Основной задачей данных установок является бесперебойное и устойчивое снабжение гидравлической энергией требуемого качества c минимально возможными затратами. Ha них приходится более 20% всей потребляемой электроэнергии. Boпpocы экономии электроэнергии пpи управлении насосами рассматриваются достаточно давно. Подавляющее количество рекомендаций сводится к одному: применение частотно - регулируемых приводов (ЧPП). Пpи этом декларируется экономия электроэнергии до 60%, воды - до 25% . В данной работе приведена лабораторная модель системы водоснабжения, методика и результаты экспериментальных исследований оценки энергозатрат на перекачку воды при различных схемах и режимах водоснабжения с использованием двухпозиционного закона регулирования.
Бесплатно
