Автоматизированная мини-ГЭС как основа системы электроснабжения горных районов Таджикистана
Автор: Воронин Сергей Григорьевич, Давлатов Азамджон Махмадиевич, Султонов Оламафруз Олимович, Косимов Бахтир Исматуллович, Гулов Диловар Юсупович
Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика @vestnik-susu-power
Рубрика: Электромеханические системы
Статья в выпуске: 3 т.19, 2019 года.
Бесплатный доступ
Представлен краткий анализ существующих малых ГЭС Республики Таджикистан. В результате анализа проблем, усложняющих эксплуатацию мини-ГЭС, отмечены элементы, не позволяющие их использовать в автономном режиме и снижающие надёжность работы. Предлагается для обеспечения надёжной работы мини-ГЭС и возможности эксплуатации в необслуживаемом режиме строить её на основе конструктивно простых и надёжных устройств. При этом появляется возможность отказаться от непрерывного наблюдения за работой мини-ГЭС обслуживающим персоналом и обойтись периодическими регламентными проверками. В качестве турбины предлагается использовать центробежный насос, не нуждающийся в дополнительных операциях управления рабочими режимами, а в качестве генератора - синхронную машину с возбуждением от постоянных магнитов, не требующую наличия канала организации и регулирования потока возбуждения. Качество вырабатываемой энергии предлагается обеспечить с помощью полупроводникового преобразователя напряжения, который должен осуществлять стабилизацию с заданной точностью частот и амплитуд входного напряжения мини-ГЭС. В состав мини-ГЭС предлагается ввести устройства для самодиагностики, осуществляющие контроль не только качества входного напряжения, но и состояние основных элементов мини-ГЭС - турбин, преобразователя напряжений, коммутационной аппаратуры и устройства связи с центральным диспетчерским пунктом. В статье показаны также проблемы, возникающие при реализации предлагаемой структуры, касающиеся в основном обеспечения симметрирования входного напряжения при существенно несимметричной нагрузке, а также повышения достоверности и надёжности устройств диагностики состояния отдельных элементов мини-ГЭС и пути их решения.
Микро- и мини-гэс, гидротурбина, центробежный насос, синхронный генератор с постоянными магнитами, устройство самодиагностики, симметрирование напряжения
Короткий адрес: https://sciup.org/147232737
IDR: 147232737 | DOI: 10.14529/power190311
Список литературы Автоматизированная мини-ГЭС как основа системы электроснабжения горных районов Таджикистана
- Иноятов, М.Б. К вопросу об использовании малой гидроэнергетики применительно к условиям Республики Таджикистан / М.Б. Иноятов, А.К. Киргизов // Вестник Таджикского технического университета. - 2008. - № 2. С. 38-42.
- Положение дел по использованию возобновляемых источников энергии в Центральной Азии. Перспективы их использования и потребности в подготовке кадров. Обзор / Н. Друзь, Н. Борисова, А. Асанкулова и др. - ЮНЕСКО; Алматы, 2010. - 144 с.
- Отчет Министерства экономического развития и торговли Республики Таджикистан «Экспресс-оценка и анализ пробелов в энергетическом секторе Таджикистана». - Душанбе, 2011.
- Li, X. Guide vane asynchronous closure mode for improving the transient quality of hydroturbinen / X. Li, J. Chang, C. Li // Shuili Fadian Xuebao/Journal of Hydroelectric Engineering. - 2014. - Vol. 33 (1). - P. 202-206. DOI: 10.1115/1.4036234
- Switched Model and Dynamic Analysis of a Hydroturbine Governing System in the Process of Load Rejection Transient / H. Li, D. Chen, F. Wang, H. Zhang // Journal of Dynamic Systems, Measurement and Control, Transactions of the ASME. - 2017. - Vol. 139 (10). - 101002.
- Кавитирующее обтекание уменьшенной модели направляющих лопаток турбины высокого давления / М.В. Тимошевский, С.А. Чуркин, А.Ю. Кравцова и др. // Международный журнал многофазного потока. - 2016. - Т. 78. - С. 75-87.
- DOI: 10.1016/j.ijmultiphaseflow.2015.09.014
- Lewis, B.J. Unsteady computational fluid dynamic analysis of the behavior of guide vane trailing-edge injection and its effects on downstream rotor performance in a francis hydroturbine / B.J. Lewis, J.M. Cimbala // Journal of Turbomachinery. - 2015. - Vol. 137 (8). - 81001.
- DOI: 10.1115/1.4029427
- Лукутин, Б.В. Автономное электроснабжение микрогидроэлектростанцией / Б.В. Лукутин, С.Г. Обухов, Е.Б. Шандарова. - Томск, 2001. - 104 с.
- Асинхронизированные синхронные генераторы для ветроэлектростанций и малых ГЭС Таджикистан / Н.И. Смолин, Д.Ю. Гулов, Б.И. Косимов, О.О. Султонов // Приоритетные направления развития энергетики в АПК: материалы I Всерос. науч.-практ. конф. - 2017. - С. 100-105.
- Dietz, A. Efficiency improvement of small hydroelectric power stations with a permanent-magnet synchronous generator / A. Dietz, A. Groeger, C. Klingler // 1st International Electric Drives Production Conference 2011, EDPC-2011 - Proceedings. - 6085557. - P. 93-100.
- DOI: 10.1109/edpc.2011.6085557
- Wegiel, T. Variable speed small hydropower plant / T. Wegiel, D. Borkowski // Proceedings - 2012 3rd IEEE International Symposium on Power Electronics for Distributed Generation Systems (PEDG 2012). - 6253996. - P. 167-174.
- DOI: 10.1109/pedg.2012.6253996
- Borkowski, D. Small hydropower plant with integrated turbine-generators working at variable speed / D. Borkowski, T. Wegiel, // IEEE Transactions on Energy Conversion. - 2013. - Vol. 28 (2). - 6479690. - P. 452-459.
- DOI: 10.1109/tec.2013.2247605
- Ганджа, С.А. Выбор оптимальной конструкции электродвигателя привода пильгерстана для технологии изготовления бесшовных труб / С.А. Ганджа, Б.И. Косимов, Д.С. Аминов // Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». - 2019. - Т. 19, № 1. - С. 5-17.
- DOI: 10.14529/power190101
- Farret, F.A. Small Hydroelectric Systems / F.A. Farret, M.G. Simoes, A. Michels // Green Energy and Technology. - 2013. - Vol. 59. - P. 151-184.
- DOI: 10.1007/978-1-4471-5104-3_5
- Pistelok, P. Highly efficient synchronous generators with permanent magnets intended to small hydropower station / P. Pistelok, M. Baranski // 5th International Conference on Clean Electrical Power: Renewable Energy Resources Impact (ICCEP 2015). - 7177654. - P. 395-399.
- DOI: 10.1109/iccep.2015.7177654
- Сравнительный анализ электродвигателей привода пильгерстана для технологии изготовления бесшовных труб. Выбор оптимальной конструкции / С.А. Ганджа, Б.И. Косимов, Д.С. Аминов, Р.Р. Ниматов // Вестник ПНИПУ. Электротехника, информационные технологии, системы управления. - 2019. - № 30, - С. 79-101.
- DOI: 10.1016/j.proeng.2015.12.137
- Математическое моделирование постоянного магнита для оптимизации вентильных электрических машин и возобновляемых источников энергии / С.А. Ганджа, Д.С. Аминов, Б.И. Косимов // Наука ЮУрГУ. Материалы 70-й научной конференции. - 2018. - С. 420-428.
- Бут, Д.А. Бесконтактный электрический машины / Д.А. Бут. - М.: Высш. шк., 1990. - 415 с.
- A Study of the Operation Mode of a Synchronous Compensator with Two Excitation Windings / K.I. Kim, K.K. Kim // Russian Electrical Engineering. - 2018. - Vol. 89 (10). - P. 598-606.
- DOI: 10.3103/s106837121810005x
- Transient analysis of air-core pulsed alternators in self-excitation mode / X. Xie, K. Yu, C. Ye et al. // IEEE Transactions on Plasma Science. - 2015. - Vol. 43 (5). - P. 1415-1420.
- DOI: 10.1109/tps.2015.2416371
- Копылов, И.П. Электрические машины: учеб// И.П. Копылов. - 5-е изд. - М.: Высш. шк., 2006. - 607 с.
- Abo-Khalil, A.G. Grid connection of doubly-fed induction generators in wind energy conversion system / A.G. Abo-Khalil, D.-C. Lee, S.-H. Lee // Conference Proceedings - IPEMC 2006: CES/IEEE 5th International Power Electronics and Motion Control Conference 3. - 2006. - 4078676. - P. 1482-1486.
- DOI: 10.1109/ipemc.2006.4778244
- Chlodnicki, Z. Control strategies of the variable speed generating systems / Z. Chlodnicki, W. Koczara, N. Al-Khayat // EUROCON 2007 - The International Conference on Computer as a Tool. - 2007. - 4400682. - P. 1301-1309.
- DOI: 10.1109/eurcon.2007.4400682
- Hwang, J.-C. Application of three-level converters to wind power systems with permanent-magnet synchronous generators / J.-C. Hwang, M.-H. Chen, S.-N. Yeh // IECON Proceedings (Industrial Electronics Conference). - 2007. - 4460130. - P. 1615-1620.
- DOI: 10.1109/iecon.2007.4460130
- Воронин, С.Г. Векторное управление синхронными двигателями с возбуждением от постоянных магнитов / С.Г. Воронин, Д.А. Курносов, А.С. Кульмухаметова // Электротехника. - 2013. - № 10. - С. 50-54.
- Дедков, В.Н. Применение серийных насосов в качестве гидротурбин для малой энергетики // Проблемы машиностроения. - 2011. - № 4. - С. 24-30.
- Лямасов, А.К. Исследование гидромашин МГЭС: центробежный насос и гидродинамическая передача / Б.М. Орахелашвили // Вестник УГАТУ. - 2013. - № 3. - С. 189-193.
- An analysis of virtual direct power control of three-phase AC-DC converter / N.A. Yusoff, A.B.M. Razali, K.A. Karim et al.// International Journal of Power Electronics and Drive Systems. - 2018. - Vol. 9, no. 3. - P. 947-956.
- DOI: 10.11591/ijpeds.v9.i3.pp947-956
- Nonisolated Harmonics-Boosted Resonant DC/DC Converter with High-Step-Up Gain / Y. Huang, S. Xiong, S.-C. Tan, S.Y. Hui // IEEE Transactions on Power Electronics. - 2018. - Vol. 33, no. 9. - P. 7770-7781.
- DOI: 10.1109/tpel.2017.2769165
- Six-Leg Single-Phase to Three-Phase Converter / N.B. De Freitas, C.B. Jacobina, A.C.N. Maia, A.C. Oliveira // IEEE Transactions on Industry Applications. - 2017. - Vol. 53, no. 6. - P. 5527-5538.
- DOI: 10.1109/tia.2017.2720138
- Саидов, А.Х. Симметрирование нагрузки в трёхфазных сетях при дискретном формировании фазных напряжений // Научный поиск: материалы девятой научной конференции аспирантов и докторантов. - Челябинск: Издат. центр ЮУрГУ, 2017. - С. 47-54.
