Электроэнергетика. Рубрика в журнале - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика
Статья научная
Приведены основные результаты исследования качества электроэнергии на шинах электросталеплавильного комплекса в случае работы статического тиристорного компенсатора (СТК) по новому алгоритму управления, предназначенному для улучшения электрических характеристик дуговой сталеплавильной печи (ДСП) за счет стабилизации ее активной мощности на оптимальном уровне. Анализ особенностей работы СТК в данном режиме показал значительное ухудшение характеристик напряжения по сравнению с опытами, в которых компенсатор функционировал по классическим алгоритмам. Для проведения подробной оценки негативного влияния СТК на качество электроэнергии (КЭ) при его работе по активной мощности рассчитаны показатели КЭ, характеризующие медленные изменения, несинусоидальность, несимметрию и колебания напряжения, и проведено их сравнение с результатами экспериментов с управлением компенсатора по реактивной мощности и напряжению. Опыты проводились на математической модели действующего электросталеплавильного комплекса «ДСП-120-СТК», разработанной в приложении Simulink математического пакета MATLAB. Для обеспечения требуемых значений показателей КЭ при функционировании СТК в режиме поддержания постоянной активной мощности ДСП разработаны структуры дополнительных блоков ограничения по напряжению и коэффициенту реактивной мощности, симметрирования напряжений и подавления фликера.
Бесплатно
Анализ методов определения проводимости изоляции для линии с отпайкой
Статья научная
Предложен выбор схемы замещения линии с изолированной нейтралью, имеющей одну отпайку, по анализу погрешности результатов расчета параметров изоляции, и проанализированы результаты расчета для случая ухудшения изоляции на одном из участков сети одной из фаз.
Бесплатно
Анализ надежности оборудования тепловой электростанции при внедрении преобразователей частоты
Краткое сообщение
Представлены характеристики электродвигателей механизмов собственных нужд теплоэлектроцентрали ОАО «ММК» и вариант их разбивки по категориям ответственности. Дня комплексной оценки надежности предложен аппарат структурно-логического моделирования. Даны рекомендации по обеспечению надежности электроприводов механизмов собственных нужд при внедрении преобразователей частоты.
Бесплатно
Анализ потенциала использования тепловых потерь силового масляного трансформатора
Статья научная
Рассмотрена возможность использования блока нагрева жидкости в конструкции силового масляного трансформатора. Показано, что, несмотря на высокий коэффициент полезного действия силовых трансформаторов, потери холостого хода и короткого замыкания имеют существенные значения и бесполезно рассеиваются в виде тепла в окружающую среду. Предложена конструкция силового трансформатора, в состав которого входит блок нагрева жидкости (теплоносителя). Это позволяет использовать силовой трансформатор не только для преобразования электрической энергии, но и для производства тепловой. С целью анализа возможности использования тепловых потерь разработана эквивалентная тепловая схема замещения и математическая модель, описывающая эту схему. Существует два режима работы блока нагрева жидкости. В пассивном режиме протекающая в нагревательном блоке жидкость нагревается только за счет тепловых потерь силового трансформатора. В активном режиме нагрев жидкости осуществляется за счет потерь при протекании электрического тока по трубам блока нагрева. Введено понятие коэффициента эффективности нагревательного блока. Исследования показали, что до 50 % потерь силового трансформатора можно использовать для нагрева теплоносителя, протекающего в нагревательном блоке. Получены соотношения между полезно используемой тепловой мощностью и потерями в трансформаторе. Также получена зависимость коэффициента эффективности нагревательного блока от расхода теплоносителя. В активном режиме работы нагревательного блока коэффициент эффективности составляет более 90 %.
Бесплатно
Анализ преимуществ реактивных электрических машин при построении гребной электрической установки
Статья научная
В работе рассмотрены различные типы гребных установок судов, приведены их основные достоинства и недостатки. Описаны достоинства системы полного электродвижения на базе электрического двигателя. Рассмотрены различные типы электрических машин, применяемых при построении систем электродвижения судов. Произведено обоснование выбора реактивной электрической машины в качестве приводного двигателя для гребной установки судов. Рассмотрены различные типы реактивных электродвигателей и перспективы использования их в гребных электроприводах судов, показаны возможные пути оптимизации характеристик двигателей (энергетические показатели, массогабаритные характеристики). Выполнен сравнительный анализ конструкций реактивных электрических машин и их конкурентных преимуществ между собой и классическими электрическими машинами, используемыми в электроприводе. Рассмотрены машины с различными конструкциями обмоток, показаны отношения продольной и поперечной индуктивностей различных типов двигателей, являющиеся критерием оценки качества конструкции. Подробно описаны машины с зубчатым статором и ротором, обоснована возможность их оптимизации по критерию минимума пульсаций электромагнитного момента. Приведено описание реактивных электрических машин с анизотропной магнитной проводимостью ротора с продольной и поперечной шихтовкой. Произведен анализ энергетических характеристик и массогабаритных показателей реактивных электрических машин.
Бесплатно
Анализ сенсорных элементов схемы и выявление слабых мест в сетях генераторного напряжения
Статья научная
На крупных промышленных предприятиях кроме внешних источников электроэнергии (энергосистемы) имеются собственные источники электрической и тепловой энергии, от стабильной и устойчивой работы которых завит работа основного технологического оборудования предприятия. Поэтому обеспечение стабильной работы как механизмов собственных нужд электростанций, так и основного технологического оборудования промышленного предприятия является актуальной задачей при новом проектировании электрических сетей или их реконструкции. Повышение надежности системы электроснабжения осуществляется различными способами, одним из которых является выявление и анализ сенсорных (чувствительных) элементов схемы с целью дальнейшего устранения слабых мест, а также неоднородностей системы. Таким образом, в работе в качестве объекта исследования рассматривалась сложная сеть генераторного напряжения промышленного предприятия, имеющая связь с системой через подстанции высокого и сверхвысокого напряжения и включающая в себя тепловые электростанции с механизмами собственных нужд и высоковольтных промышленных потребителей предприятия и насосных станций. Для выявления сенсорных элементов схемы была выполнена серия расчетов электромеханических переходных процессов при моделировании коротких замыканий в сети в программном комплексе «КАТРАН 10.0», на основе которых осуществлена оценка устойчивости синхронных и асинхронных двигателей за счет определения степени отклонения параметров их режима работы. По результатам расчетов определено, что наибольшей чувствительностью обладают механизмы собственных нужд электростанций, а максимальное отклонение параметров режима достигается при коротких замыканиях на уровнях высокого напряжения. Методика анализа сенсорных элементов схемы позволяет повысить надежность работы системы электроснабжения промышленного предприятия при сильных возмущениях в сети.
Бесплатно
Анализ статистики технологических нарушений в кабельных распределительных сетях 6 (10) кВ
Статья научная
Статья посвящена исследованию состояния кабельных распределительных сетей напряжением 6 (10) кВ и их повреждаемости в процессе эксплуатации. Проведен анализ технологических нарушений по десяти филиалам ПАО «Россети» с 2018 по 2022 год. Проведена систематизация полученных данных согласно приказу № 90 Министерства энергетики Российской Федерации от 2010 г. Подробно проанализированы аварийные отключения в кабельных сетях г. Челябинска. На примере Челябинских городских сетей рассмотрены групповые повреждения, возникающие в результате эксплуатации.
Бесплатно
Анализ фактического кпд электродуговой сталеплавильной печи
Статья научная
Рассмотрены возможные варианты повышения эффективности дуговой сталеплавильной печи за счет перераспределения объемов используемых энергетических ресурсов. Проведен сравнительный анализ технологических параметров плавок различных марок стали. Рассмотрена методика определения фактического значения коэффициента полезного действия 180-тонной дуговой печи. Предложены варианты повышения значения внутреннего КПД дуговой печи за счет внедрения систем автоматического регулирования объемами подводимых энергетических ресурсов. Рассмотрен вариант регулирования объемов подводимых энергоносителей на основе анализа значений высших гармонических составляющих тока.
Бесплатно
Статья научная
Одним из главных векторов развития отрасли является переход на путь инновационных и энергоэффективных технологий, использование научного и инновационного потенциала электросетевого комплекса. Традиционные технические решения, основанные на общепринятых методиках проектирования, не позволят осуществить такой переход и в полной мере получить ожидаемые качественные и количественные эффекты поставленных стратегических задач. Наблюдается рост требований к повышению надежности, экономичности, экологичности и эффективности работы электросетевых объектов, и в первую очередь воздушных линий электропередачи (ВЛЭП). Для удовлетворения перечисленных требований в качестве основного решения предлагается внедрение воздушных линий нового поколения. Особенности проектирования ВЛ нового поколения в первую очередь связаны с выбором: инновационной марки провода и его экономически целесообразным сечением, специальной конструкции опор, современной изоляции, а также грозотроса при его необходимости. Целью статьи является исследование влияния инновационных элементов ВЛЭП на результат проектирования, основанный на общепринятой методической и нормативной базе. Исследование вопроса реализовано с помощью системного подхода. В статье представлены особенности инновационных элементов ВЛ нового поколения и показано, что требования нормативных документов в ряде случаев не отвечают применяемым в настоящее время техническим решениям, современным технологиям и принципам. Обоснована необходимость разработки современных методических подходов к проектированию ВЛЭП.
Бесплатно
Верификация модели обвязки схемы и идентификация грубых ошибок данных телеметрии в ПК «Rastrwin3»
Статья научная
Статья посвящена проблеме отбраковки грубых ошибок телеизмерений. Применяемые программы обработки и оценивания поступающей телеметрии не обладают достаточно полным функционалом для выявления простейших, но зачастую очень грубых ошибок данных телеметрии с учетом её привязки к электрической схеме. Это приводит к недостоверным результатам оценивания состояния и связанных с ними дальнейших расчетов. В статье предложено совместить простейшие проверки адекватности замеров на определенных срезах по времени с анализом статистических данных телеметрии на временном интервале. К проверяемым функциональным зависимостям относятся: контроль баланса мощности узлов по данным сырых телеизмерений, анализ потерь мощности, рассчитанный через различные измерения на линии, а также контроль взаимосвязанных измерений. Для анализа качества замеров на временном интервале выполняется статистический и корреляционный анализ данных телеметрии.
Бесплатно
Ветроэнергетическая установка с вертикальной осью вращения
Статья научная
В статье дается описание ветроэнергетической установки с вертикальной осью вращения, особенности ее конструкции, методика расчета мощности, Представлены основные технические характеристики ВЭУ и схема ее подключения.
Бесплатно
Статья научная
Разработана математическая модель энергоблока с синхронным генератором повышенной и/или варьируемой частоты и полупроводниковым преобразователем частоты, работающим на местную нагрузку параллельно с энергосистемой. В аналитической форме определены соотношения параметров рабочего режима комплекса.
Бесплатно
Статья научная
В работе представлены экспериментальные результаты исследований влияния переменного магнитного поля на изменение параметров частичных разрядов в модели изоляции с распределенным дефектом. Исследования проведены на разработанной экспериментальной установке, модели изоляции и согласно авторской методике эксперимента. Практическим результатом исследований является подтверждение влияния магнитного поля на изменения амплитуды, количества импульсов и интенсивность частичных разрядов. Проведен анализ полученных рядов данных на достоверность различия с применением математических методов. По результатам анализа фазово-распределённых картин возникновения частичных разрядов установлено повторяющееся появление дополнительных разрядов в новых фазовых окнах при дополнительном воздействии переменного магнитного поля.
Бесплатно
Статья научная
Непостоянство сопротивлений и проводимостей передач энергосистем обуславливается целым рядом факторов: от неопределенности, вызванной метеорологическими условиями, до естественных ошибок в учете геометрии трасс электропередачи. Тем не менее однозначно судить о том, насколько эти изменения могут сказаться и сказываются на динамической устойчивости, не представляется возможным без дополнительных процедур моделирования и вычислительных экспериментов. Цель данного исследования заключается в оценке влияния возможных отклонений параметров схем замещения линий электропередачи на переходную устойчивость генерирующего оборудования. Для достижения поставленной цели предложено на базе простейшей трехузловой системы смоделировать случайные изменения параметров схем замещения линий электропередачи и произвести множественные расчеты переходных процессов. На первом шаге производился анализ изменения предельного времени при учете отклонений каждого из параметров в отдельности. Далее сопротивления и проводимости линий изменялись уже одновременно, а контролировались траектории параметров режима работы генератора тестовой сети. В заключение был произведен численный анализ собранных данных с целью установления характера зависимости контрольных величин и параметров схемы замещения линии. Проведенный эксперимент выявляет две закономерности. Во-первых, существенными с точки зрения устойчивости оказываются только случайные изменения реактивного продольного сопротивления линии. Кроме того, второй этап эксперимента показывает, что с точки зрения динамического изменения параметров режима случайные изменения параметров схем приводят к существенной неопределенности и рассеиванию траекторий изменения параметров режима. Таким образом, исследование показывает, что исключение из рассмотрения возможных отклонений параметров схем замещения в первом приближении однозначно повлияет на результаты расчетов.
Бесплатно
Статья научная
Анализируется влияние реконструкции на распределение напряженности электрического поля на открытом распределительном устройстве 500 кВ.
Бесплатно
Влияние электродинамических сил на характеристики преобразователя ускорений
Статья научная
Предлагается конструкция преобразователя линейных ускорений (ПЛУ), обладающая повышенной чувствительностью и крутизной преобразовательной характеристики за счет дополнительного использования в известном ПЛУ короткозамкнутого электропроводящего кольца. В процессе математического моделирования получены расчетные формулы, позволяющие определить преобразовательную характеристику датчика линейных ускорений с учетом короткозамкнутого витка. Рассмотрены частные случаи при решении задачи. Приведено экспериментальное подтверждение аналитических исследований с необходимой точностью. Расчетные формулы, полученные в процессе математического моделирования и приведенные в данной статье, дают возможность провести анализ влияния всех параметров ПЛУ как по отдельности, так и в их взаимосвязи на преобразовательные характеристики ПЛУ. Кроме того, полученные формулы обеспечивают возможность конструирования ПЛУ с наибольшей чувствительностью и крутизной преобразовательной характеристики с оптимальным соотношением конструктивных параметров. Выражения, полученные в ходе аналитических исследований, были эмпирически подтверждены проведенными экспериментальными исследованиями. Результаты математического моделирования, приведенного в данной статье, могут найти применения при исследовании электромеханических устройств с наличием КЗВ (индуктивные элементы, электромагнитная пушка, устройства контроля брака обмоток электродвигателей и трансформаторов на замыкание и т. д.).
Бесплатно
Статья научная
Представлена схема двенадцатифазного компенсированного выпрямителя с векторным управлением и компенсирующим устройством, фильтрующим в коммутирующие конденсаторы в определенной пропорции как четно-, так и нечетно-кратные гармоники входных токов преобразовательных блоков (комбинированным компенсирующим устройством). Исследованы квазиустановившиеся электромагнитные процессы, протекающие в данном преобразователе в основном режиме, численно-аналити¬ческим методом при общепринятых для мощных преобразователей допущениях. Обобщена теория электромагнитных процессов, протекающих в компенсированном выпрямителе, на случай двенадцатифазной схемы при наличии векторного управления. Получены внешние и энергетические характеристики выпрямителя. Сделан вывод о возможности уменьшения суммарной установленной мощности компенсирующего устройства в случае его комбинированного исполнения, а также о расширении диапазона токов нагрузки, при которых выпрямитель работает в основном режиме, по сравнению с традиционными преобразователями, в которых компенсирующее устройство работает на частоте питающей сети.
Бесплатно
Вольтамперфазометр повышенной точности для наладки электрооборудования и схем релейной защиты
Статья научная
Описаны принципы построения и дана характеристика прибора, предназначенного для измерений при проведении комплексных испытаний и наладке электрооборудования и схем релейной защиты, проверке правильности подключения трехфазных счетчиков активной энергии. По сравнению с известными, предлагаемый вольтамперфазометр обеспечивает значительно более высокую точность измерений при малых токах, что расширяет его область применения. Указанная особенность обусловлена применением новых алгоритмов обработки данных, получаемых от аналого-цифровых преобразователей прибора.
Бесплатно
Выбор оптимального угла наклона солнечных панелей для размещения их в произвольном регионе
Статья научная
В работе выполнен расчет оптимальных углов наклона солнечной панели для получения максимального фотоэлектрического преобразования энергии. На основе анализа литературных источников выбран метод расчета оптимального угла наклона солнечной панели. Это позволит правильно ориентировать солнечную панель и оценить возможность эффективной работы солнечных станций для размещения их в произвольном регионе. Правильная ориентация солнечной панели на солнце, как показывает практика, позволяет увеличить объем вырабатываемой электроэнергии до 30-35 %. В работе представлены результаты расчета на примере Оренбургской области (г. Оренбург) с разными углами наклона солнечной панели. Расчеты показали, что применение солнечных панелей с системой слежения за солнцем на исследуемой территории является целесообразным.
Бесплатно
Статья научная
Статья посвящена выбору оптимального варианта электродвигателя для привода пильгерстана, производящего бесшовные трубы большого диаметра. Представлены четыре группы вариантов: с использованием высокоскоростного электродвигателя с редуктором, с применением тихоходного электродвигателя без редуктора, заменяющего существующий электродвигатель, с использованием маховика в качестве ротора нового электродвигателя, с исключением маховика и заменой его на электродвигатель с эквивалентной инерционной массой. Для всех вариантов была использована программа точного расчета электрических машин на основе метода конечных элементов ANSYS Electronics Desktop. Проведен сравнительный анализ выбранных вариантов. В качестве показателей наилучшего варианта были выбраны минимальный расход активных материалов и энергетические показатели. Для замены существующего морально и физически устаревшего коллекторного электродвигателя постоянного тока предложен привод на базе вентильного электродвигателя с когтеобразными полюсами с постоянными магнитами, который имеет более высокую надежность за счет бесконтактного токоподвода, минимальный расход меди, лучшие энергетические показатели, за счет исключения потерь на возбуждение.
Бесплатно
