Электроэнергетика. Рубрика в журнале - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика
Статья научная
Приведены основные результаты разработки и исследования нового принципа управления устройством регулирования напряжения трансформатора под нагрузкой (РПН), который обеспечивает согласованную работу последнего с электрическими режимами сталеплавильных агрегатов, компенсирующих устройств, устанавливаемых в системе электроснабжения дуговых печей (ДСП) высокой и сверхвысокой мощности, и питающей сети. Предложенный принцип заключается в предварительном определении рабочих диапазонов напряжений на первичной стороне сетевого трансформатора для всех ступеней РПН с учётом существующих ограничений как со стороны электросталеплавильного комплекса, так и со стороны питающей сети. Для реализации переключений ступени РПН по новым алгоритмам проведено усовершенствование системы автоматического управления статического тиристорного компенсатора (СТК) путем ее дополнения блоком определения номера ступени РПН сетевого трансформатора. Проведен анализ проблемы рационального переключения ступеней РПН сетевых трансформаторов, питающих электросталеплавильные комплексы, в условиях сильных отклонений напряжения в питающей сети на примере трех российских металлургических предприятий. Рассмотрены особенности выбора положений РПН сетевых трансформаторов при двух режимах управления СТК: обеспечение нулевого потребления реактивной мощности из питающей сети и поддержание уровня напряжения в точке общего подключения дуговых печей и СТК на согласованном уровне. Эффект от предложенных решений определен на основе результатов, полученных с помощью математических моделей электросталеплавильных комплексов, разработанных в приложении Simulink математического пакета MATLAB. Рассмотрены пути дальнейшего совершенствования принципов согласованного функционирования устройства автоматического регулирования напряжения трансформатора (АРНТ) с режимами сталеплавильных агрегатов, компенсирующих устройств и питающей сети.
Бесплатно
Статья научная
Исследованы технические возможности способа ограничения параметров обратного энергетического потока асинхронного двигателя как средства управления его электромагнитными параметрами на основе применения короткозамыкаемой обмотки статора. Это обусловлено необходимостью подавления обратной ЭДС асинхронного двигателя многомашинного электротехнического комплекса (ЭТК) участка шахты, находящегося в состоянии свободного выбега после защитного отключения электросети. Установлено, что в подобных ЭТК асинхронные машины средней и большой мощности способны создавать продолжительные по времени обратные энергетические потоки, наличие которых создает прецедент поддержания опасного состояния электротехнического комплекса в том случае, если причиной защитного отключения стало короткое замыкание в силовом присоединении или утечка тока на землю. Известные и разработанные в настоящее время технические средства выявления аварийного состояния электросети автономными средствами действуют на основе контроля параметров со стороны присоединений двигателей, что определяет практическую актуальность представленного исследования в области рационального направления технической реализации устройства подавления обратных энергетических потоков. Основная идея статьи раскрыта в обосновании структуры модели асинхронного двигателя, представленного как электрогенерирующее звено с дополнительной обмоткой статора, предназначенной для формирования воздействия в отношении электромагнитных параметров двигателя. Исследованы процессы, происходящие при создании короткого замыкания в указанной обмотке с учетом существующих типоразмеров силовых трансформаторов, применяемых в современных ЭТК участка шахты и кабельной сети. Определены параметры дополнительной обмотки статора, позволяющие снизить до безопасных значений токи и напряжения в цепи действия обратных энергетических потоков АД и продолжительность существования обратной ЭДС на безопасном уровне.
Бесплатно
Управление электропитанием светильников с использованием методов нечеткой логики
Статья научная
Рассмотрены локальные и распределенные системы управления электропитанием светильников наружного освещения. Предложены алгоритмы выбора режима электропитания с использованием методов нечеткой логики. Приведены результаты моделирования в среде MATLAB. Показана экономическая эффективность.
Бесплатно
Управление электроэнергией и сервис-ориентированные сети
Статья научная
Рассмотрена система управления энергией в локальной электрической сети низкого напряжения Smart Grid. Обосновываются необходимые свойства и вопросы устройства сети, ее характеристики. Для управления электроэнергией в локальной сети предлагается использовать модель по примеру проникающей сервис-ориентированной сети.
Бесплатно
Упрощенная модель определения узловых цен на рынке электроэнергии
Краткое сообщение
Разработана математическая модель, в которой учет режимных ограничений осуществлен по методу Лагранжа, а для учета потерь использованы R-схема и коэффициенты токораспределения. Проведены сравнительные расчеты для виртуальной энергосистемы и для первой ценовой зоны, подтвердившие возможность использования метода для целей прогнозирования узловых цен.
Бесплатно
Упрощенное моделирование теплового режима металлооксидного варистора в области токов утечки
Статья научная
В работе проведено моделирование электрического и теплового режима металлооксидного варистора (МОВ) в области токов утечки. Для упрощения моделирования теплового режима было предложено приближенное усреднение теплового воздействия токов утечки МОВ в течение периода приложенного напряжения. Предложенная методика расчета была верифицирована путем экспериментального определения « E-σ» характеристик образца, расчета теплового режима МОВ по усредненным характеристикам и сравнения результатов расчета с экспериментом при аналогичном тепловом воздействии. При проведении расчетов и экспериментов были учтены температурные зависимости проводимости для МОВ. Предложенная методика позволяет легко рассчитывать установившиеся тепловые режимы ограничителей перенапряжения на основе МОВ, сокращая время расчета и избегая сложностей со сходимостью модели.
Бесплатно
Уровни напряженностей магнитных полей от высших гармонических составляющих выпрямленного тока
Статья научная
Приведены источники электромагнитных полей, которые оказывают вредное воздействие на электротехнический персонал, обслуживающий электроустановки. Рассматривается в зависимости от схемы выпрямления (6-, 12-, 24-х пульсовые) спектр высших гармонических составляющих выпрямленного тока. У 12-пульсовых преобразователей в кривой первичного выпрямленного тока помимо основной гармоники с частотой 50 Гц от электрооборудования переменного тока выпрямительной установки присутствуют высшие гармонические составляющие выпрямленного тока с частотами, начиная с одиннадцатой (11; 13; 23; 25 и т. д.), а у 24-пульсовых преобразователей в кривой первичного выпрямленного тока помимо основной гармоники с частотой 50 Гц присутствуют высшие гармонические составляющие выпрямленного тока с частотами, начиная с двадцать третьей (23; 25 и т. д.). Показано, что наиболее безопасным с точки зрения воздействия напряженности магнитного поля на электротехнический персонал тягового электроснабжения является 24-пульсовый выпрямитель, имеющий минимальный спектр частот: 50; 1150 и 1250 Гц. Проведен расчет напряженности магнитного поля выпрямленного тока на рабочих местах в зоне «+» и «-» шины РУ-3,3 кВ методом наложения без учета влияния земли. Выявлено, что на тяговых подстанциях даже при наличии сглаживающего фильтр устройства на персонал воздействует целый ряд гармонических составляющих магнитного поля выпрямленного тока, предельно допустимые уровни которых в настоящее время в России не нормируются и их вредное воздействие на электротехнический персонал до недавнего времени не рассматривалось.
Бесплатно
Устройство гашения поля - выключатель с вольт- амперной характеристикой, формируемой тиристорами
Краткое сообщение
В статье рассматривается выключатель с вольтамперной характеристикой формируемой тиристорами, позволяющий комплексно решать задачи гашения поля синхронного генератора, защиты цепи постоянного тока от перенапряжений и реализующий функции резистора самосинхронизации.
Бесплатно
Устройство для электротермической обработки почвы защищенного грунта
Статья научная
Рассмотрены методы обеззараживания почвы. Показана возможность применения электротермической обработки почвы защищенного грунта и ее преимущества.
Бесплатно
Устройство отбора мощности из линии электропередачи
Статья научная
Для отбора мощности из полуволновой электропередачи предлагается использование устройства, которое стабилизирует напряжение у нагрузки при изменении её мощности от нуля до максимального значения. При отборе мощности из полуволновой электропередачи режим напряжения в промежуточной системе отбора мощности должен соответствовать допустимым пределам и не оказывать влияния на режим передачи натуральной мощности по линии. С целью регулирования напряжения в линии предлагается использовать линейный регулятор-стабилизатор напряжения - тиристорный стабилизатор параметров в месте отбора мощности из полуволновой электропередачи. При этом для регулирования используется способ встречного регулирования напряжения в функции тока нагрузки, которая позволяет следить за изменением тока нагрузки с помощью трансформаторов тока, включенных в магистральную линию и линию отбора мощности.
Бесплатно
Статья научная
При планировании нормальных режимов одной из задач является снижение потерь в электрической сети активной мощности на передачу реактивной при работе генераторов по электрическому графику. Снижения потерь можно достигнуть путем перераспределения реактивных мощностей, вырабатываемых генераторами. Однако реактивные мощности синхронных генераторов обуславливают их запас статической устойчивости и зависят от величины реактивных нагрузок, особенно включенных на генераторном напряжении, что ограничивает диапазон регулирования. В связи с изложенным задача определения оптимальных параметров режима генераторов для заданного диапазона реактивных нагрузок является актуальной. Разработан алгоритм, позволяющий определить оптимальный режим работы собственной электростанции по реактивной мощности с учетом реактивных нагрузок и запаса статической устойчивости, представляющий собой научную новизну. При создании алгоритма использовались методы последовательного эквивалентирования для расчета установившихся режимов, динамического программирования для оптимизации параметров режима и последовательного утяжеления для анализа статической устойчивости. Разработанный алгоритм положен в основу программного комплекса «КАТРАН», позволяющего произвести выбор оптимальных режимов и анализ статической устойчивости промышленных генераторов. Программный комплекс может быть применен при определении оптимальных режимов в крупных промышленных энергоузлах, содержащих собственные электростанции и распределенную нагрузку.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены режимы форсировки передачи постоянного тока на базе преобразователей напряжения (ППТН) при установившихся коротких замыканиях (КЗ) в энергосистеме. Показана возможность восстановления уровней напряжений в узлах энергосистемы. При этом выбор алгоритма работы системы управления (СУ) ППТН определяется топологией схемы сети и расчетными данными КЗ. На этапах разработки и наладки СУ для формирования алгоритмов управления для разных видов КЗ первоначально необходимы данные о реакции передачи на установившиеся режимы КЗ в энергосистеме. Управление передачей при КЗ в энергосистеме, как минимум, должно опираться на сигналы о параметрах энергосистемы в узлах примыкания ППТН и поэтому быть централизованным. Неоднозначность при создании универсальной структуры СУ, соответствующей оптимальному управлению ППТН при КЗ, приводит к выводу о том, что управление передачей должно быть не только централизованным, но и адаптивным.
Бесплатно
Статья научная
Выполнено распределение по периодам ввода в эксплуатацию сетевых трансформаторов подстанций и трансформаторов энергоблоков тепловых электростанций ОАО «ММК». Показано, что более половины трансформаторов напряжением 35 кВ и выше находится в эксплуатации сверх нормативного срока. Выполнен анализ удельной повреждаемости сетевых и блочных трансформаторов. Сделан вывод о целесообразности их дальнейшей эксплуатации при условии внедрения диагностического оборудования.
Бесплатно
Ценологическое моделирование электропотребления предприятий АПК
Краткое сообщение
Рассматривается ценологическое моделирование электропотребления предприятий агропромышленного комплекса. Проводится ранжирование данных фактического электропотребления для дальнейшей аппроксимации полученного множества данных функциями различного вида.
Бесплатно
Численная оценка вероятностного распределения перетоков мощности
Статья научная
Состояние вопроса. Значения перетоков активной мощности используются для контроля соблюдения требований к устойчивости энергосистем при планировании и управлении электроэнергетическим режимом. Для выполнения расчетов создаются математические модели электрической сети. При этом величины мощностей прогнозного суточного графика нагрузки находятся расчетным путем в соответствии с правилами их определения, то есть задаются конкретными значениями на отдельных временных интервалах. Однако реальные значения мощностей нагрузок не являются постоянной величиной на рассматриваемом интервале и в общем случае могут быть представлены некоторым интервалом, внутри которого находятся фактические значения. Параметры электрической сети также изменяются во времени под воздействием внешних факторов, таких как сезонные изменения, погодные условия, случайные происшествия и другие. Иными словами, при создании модели электрической сети применяется ряд допущений. В данной статье предлагается применить метод Монте-Карло для моделирования режимов работы рассматриваемой энергосистемы при изменении исходных величин мощностей нагрузок в углах сети и сопротивлений линий согласно нормальному закону распределения. Данный метод позволит определить влияние изменений указанных величин на перетоки мощности по ветвям, а также оценить величину коэффициентов запаса по статической устойчивости. Материалы и методы: Метод Монте-Карло (метод статистических испытаний). Результаты. Данная методика была реализована в двухузловых системах «база - генератор» и «база - нагрузка», трехузловой системе «база - нагрузка - генератор» и на модели Редькино-Арланского района энергосистемы Республики Башкортостан. Для перечисленных моделей были получены результаты перетоков активной и реактивной мощности линий для каждого успешно рассчитанного режима (без нарушения статической устойчивости), и по полученным значениям мощностей были построены их распределения и определены диапазоны изменения. После чего были рассчитаны коэффициенты запаса статической устойчивости и построены их зависимости от величины интервала изменения исходных параметров сети. Выводы. По результатам изменения диапазонов перетоков мощностей по ветвям исследуемой сети делается вывод о том, какие из них имеют наибольший диапазон колебаний значений, а также изменение мощностей в каких из узлов оказывает наибольшее влияние на величину контролируемых перетоков. Соответственно, значения мощностей в этих узлах следует задавать с большей точностью, чем в других.
Бесплатно
Статья научная
Требования к повышению коммутационной способности элегазовых выключателей, диктуемые электросетевыми компаниями вследствие увеличения расчётных токов короткого замыкания в сетях 110 кВ и выше, в настоящее время являются сложной технико-экономической задачей. Очевидно, что материальные затраты на такое мероприятие высоки и перед созданием прототипа нового оборудования или модернизации существующего необходимо произвести расчёт сложнейших комплексных физических процессов гашения дуги, происходящих в дугогасительном устройстве элегазового выключателя высокого напряжения при отключении токов короткого замыкания. Последнее сводится к задаче моделирования процессов взаимодействия дуги отключения с неизотермическим потоком элегаза. В статье исследуется возможность решения вышеописанной задачи в численном программном комплексе при учёте дуги в форме источника температурного нагрева на основе экспериментальных данных измерения температуры ствола дуги при отключении симметричного тока короткого замыкания 10 кА. Расчёты проводились при коммутации автокомпрессионного дугогасительного устройства элегазового выключателя 110 кВ. Приведены результаты изменения давления и массового расхода в подпоршневой области, скорости, температуры в зависимости от хода контактов. Разработанная модель взаимодействия дуги отключения с потоком элегаза также использована для моделирования процесса отключения симметричного тока короткого замыкания 25 кА в реальном автокомпрессионном дугогасительном устройстве.
Бесплатно
Экономическое сравнение электропередач для связи Урал - Сибирь
Статья научная
Рассматриваются вопросы, связанные с реализацией межсистемной связи Урал - Сибирь. Представлены возможные варианты для решения данной задачи на примере сравнения различных способов электропередачи связи Урал - Сибирь: трёхфазная линия электропередачи 1150 кВ, четырёхфазная линия электропередачи 750 /√3 кВ и линия электропередачи постоянного тока ±750 кВ. Выполнено технико-экономическое сравнение рассматриваемых вариантов строительства линий электропередачи по укрупнённым показателям с учетом географических и климатических условий региона и даны рекомендации по их реализации. Также на основе представленного технико-экономического расчета произведен анализ использования четырёхфазной электрической сети высоких и сверхвысоких классов напряжения в конкретных частях существующей энергосистемы, что необходимо для принятия правильных внестадийных (схемы развития объединенной энергосистемы и развития районных энергосистем) и проектных решений при возможном внедрении четырёхфазной электрической сети в Единую энергетическую систему России.
Бесплатно
Статья научная
Приведены результаты экспериментальных исследований по изменению интенсивности частичных разрядов в изоляции действующих кабельных линий 6 кВ городских электрических сетей в зависимости от режимов работы и условий эксплуатации.
Бесплатно
Статья научная
Приведены результаты экспериментальных исследований на действующих электроустановках интенсивности и спектрального состава радиопомех в заземляющем проводнике силового кабеля напряжением 6 кВ. Теоретически оценена мощность, выделяемая в изоляции силового кабеля от действия магнитной составляющей электромагнитного поля на токи утечки в изоляции.
Бесплатно
Экспериментальное определение статических характеристик нагрузки электроэнергетических систем
Статья научная
Учет статических характеристик нагрузки необходим для повышения адекватности расчетных моделей электроэнергетических систем в целом. Экспериментальные исследования являются единственным способом их достоверного определения. Измеряемая мощность зависит как от реакции объекта на изменение питающего напряжения, так и от случайного процесса изменения нагрузки. В общем случае строгого универсального решения, позволяющего выделить естественную статическую характеристику нагрузки из экспериментальных данных, не существует. В статье предложена авторская методика, являющаяся частным решением этой задачи. Методика включает выделение соседних пар отсчетов, между которыми питающее напряжение заметно изменяется, фильтрацию выделенных пар отсчетов с помощью значений регулирующего эффекта нагрузки и последующее выделение из экспериментальных данных естественной статической характеристики нагрузки, представленной полиномом второй степени. Приведен пример использования методики для определения статической характеристики нагрузки по напряжению предприятия ЗАО «Сибкабель», г. Томск. Изложенные в статье положения могут быть использованы для разработки методов определения статических характеристик нагрузки по результатам измерений, полученных как при проведении активных экспериментов, так и в других эксплуатационных режимах электроэнергетических систем.
Бесплатно
