Preview

Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ

Расширенный поиск

Международный научно–технический журнал.

"Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ" издается с 1958 года.

В журнале публикуются статьи ученых и практиков стран-членов СНГ, а также стран дальнего зарубежья по вопросам общей энергетики, электроэнергетики, теплоэнергетики, энергетического строительства, экологическим проблемам энергетики, экономики энергетики и др.

Периодичность: 6 выпусков в год.

Разделы журнала:

  • ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА
  • ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА
  • ГИДРОЭНЕРГЕТИКА
  • ОБЩАЯ ЭНЕРГЕТИКА
  • ЭКОНОМИКА ЭНЕРГЕТИКИ

Текущий выпуск

Том 63, № 6 (2020)
Скачать выпуск PDF

ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА

491-499 21
Аннотация

В электроустановках с трансформаторами при включении их под напряжение без нагрузки и в ряде других режимов возникает бросок тока намагничивания (БТН), который может вызвать ложное срабатывание токовой защиты. Для исключения подобной ситуации осуществляется блокировка защиты. Принцип действия блокировки основывается на том, что в трехфазной системе в нормальном режиме и при симметричных коротких замыканиях (КЗ) содержащиеся в фазных токах электроустановки первые гармоники образуют прямую последовательность, а вторые – обратную. При возникновении несимметричного режима, в том числе несимметричного КЗ, появляется обратная последовательность, образованная входящими в состав фазных токов первыми гармониками. В режимах БТН в фазных токах присутствуют вторые гармоники значительной величины, которые создают обратную последовательность. При анализе информационных параметров токов указанных последовательностей производится идентификация режимов БТН и КЗ с осуществлением при необходимости блокировки защиты. Исследование ее функционирования проводилось методом вычислительного эксперимента путем анализа изменений вычисляемого параметра блокировки, сравниваемого с уставкой срабатывания, с использованием цифровой модели, реализованной в среде динамического моделирования MatLab-Simulink. В результате выполненных расчетов подтверждена принципиальная работоспособность предложенной блокировки, которая обеспечивает достаточно достоверную идентификацию режимов БТН и КЗ вне зависимости от степени насыщения трансформаторов тока. При этом установлено, что при более простой реализации данный принцип блокировки имеет более высокую чувствительность, чем классический, основанный на оценке отношения второй и первой гармоник токов фаз. В режимах КЗ в электроустановке предложенная блокировка вносит замедление в срабатывание токовой защиты, которое может быть уменьшено за счет повышения быстродействия цифровых частотных фильтров.

500-514 15
Аннотация

Погонная ветровая нагрузка на провода и тросы, действующая перпендикулярно проводу, зависит от угла между направлением ветра и осью воздушной линии. В методике механического расчета проводов и тросов ветер рекомендуется принимать направленным под углом 90° к оси пролета и не сказано, с какой стороны дует ветер. Для пролетов воздушных это не так важно, как для пролетов распределительных устройств, где отклонения проводов зависят от направления действия отпаек к электрическим аппаратам. В статье рассматриваются различные варианты расположения отпаек и их действие на токопровод, а также изменение направления ветра. Приведен алгоритм расчета горизонтального отклонения гибкого провода и коэффициентов его увеличения при наличии горизонтальных сосредоточенных нагрузок, обусловленных действием ветра на распорки, заградительные шары, отпайки к электрическим аппаратам и другие конструктивные элементы распределительных устройств и воздушных линий. При отсутствии ветра горизонтальные сосредоточенные нагрузки и отклонения возникают при некилевом расположении отпаек. Выведены формулы расчета горизонтальной составляющей коэффициента нагрузки для решения уравнения состояния при наличии горизонтальных сосредоточенных сил, действующих в любых направлениях. Получены результаты механического расчета для случаев одной и двух горизонтальных сосредоточенных сил, по-разному ориентированных относительно ветровой распределенной нагрузки. Рекомендуется в проектной практике принимать направление ветра в сторону действия горизонтальных сосредоточенных сил, так как в этом случае получаются наибольшие горизонтальные отклонения и коэффициенты нагрузки. Снижение коэффициентов горизонтальной нагрузки происходит при разгрузке токопровода от встречных направлений действия ветра и горизонтальных сосредоточенных сил. При отсутствии ветра предлагается пользоваться формулами расчета горизонтальных отклонений и нагрузки после нахождения произведений коэффициента увеличения горизонтальных отклонений и горизонтальной составляющей коэффициента нагрузки на погонную нагрузку.

515-525 12
Аннотация

Актуальность исследований обусловлена увеличением количества фотоэлектростанций в Республике Беларусь и, соответственно, необходимостью решения задач диагностики фотоэлектрических модулей. Предложена новая Simulink-модель фотоэлектрического модуля, ориентированная на использование стандартной библиотеки элементов систем электроснабжения SimPowerSystems из программного пакета MatLab/Simulink. Модель позволяет изменять значения солнечного излучения для каждого фотоэлемента модуля, а также получать расчетные значения напряжений и токов на выходе фотоэлектрического модуля. С помощью модели можно выполнять имитацию затенения отдельных фотоэлементов модуля. Разработанная Simulink-модель функционирует на основе известной экспоненциальной зависимости, описывающей вольт-амперную характеристику фотоэлектрического модуля, и учитывает реальную схему модуля с обходными диодами. Последовательное сопротивление фотоэлектрического модуля рассчитывается на основе разности между его экспериментальными и теоретическими вольт-амперными характеристиками для условий, близких к нормальным. Simulink-модель модуля SF-P672300 содержит 72 нелинейных элемента, реализованных на основе управляемых источников тока и соединенных последовательно. В модели решены проблемы устойчивости алгоритма расчета алгебраических циклов за счет введения параметров ограничений по напряжениям и токам. Экспериментальные исследования для полностью освещенного и частично затененного модуля SF-P672300 показали, что максимальная относительная погрешность разработанной Simulink-модели не превышает 15 %. Приведены экспериментальные и теоретические вольт-амперные характеристики модуля SF-P672300 при полном освещении и частичном затенении. Предлагаемая Simulink-модель может быть использована на этапе как проектирования, так и эксплуатации фотоэлектростанций с целью имитации и анализа факторов, влияющих на их работу.

ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА

526--540 19
Аннотация

При сжигании потоков промышленных отходов (смеси разных веществ) в камерах сгорания теплогенерирующих установок образуется тепловая энергия. При этом энергетический вклад химических соединений, входящих в их состав, различен. В статье рассмотрены энтальпии сгорания наиболее характерных химических веществ, составлены уравнения энергетического баланса при одновременном сжигании нескольких массовых потоков топлив с учетом их теплотворной способности. Исследованы общие механизмы теплопередачи к стенкам камеры сгорания. Приведен анализ вклада конвекции и излучения в общее количество теплоты, переданной теплогенератору, в зависимости от температуры процесса. Показано, что теплообмен излучением между камерой сгорания и трубами котла зависит от тепловых радиационных свойств отложения золы. При этом излучательная способность образовавшегося отложения золы уменьшается с повышением температуры. Рассмотрена зависимость максимального излучения пламени от соотношения массового содержания углерода и водорода (С/Н) в топливе на примере исходных горючих химических веществ, входящих в состав твердых, жидких и газообразных отходов промышленных технологий. Определены основные загрязняющие вещества при сгорании промышленных отходов. Подробно проанализированы механизмы образования оксидов азота (NOx), твердых частиц, оксидов серы (SОx), галогеновых кислот, полимеров, сажи, летучих органических соединений и золы. Исследовано распределение различных процессов формирования оксидов азота в зависимости от величины, обратной коэффициенту избытка воздуха  (φ = 1/α). Приводится физическая схема и система химических уравнений механизма образования сажи, включающая наиболее важные этапы формирования полициклических ароматических углеводородов. Рассмотрены стадии выделения реактивных золообразующих элементов. Показано, что зольные отложения создают серьезные проблемы при эксплуатации теплогенераторов, особенно с такой развитой поверхностью теплообмена, как котельные установки. В связи с этим также уделено внимание формам и условиям протекания  процессов  осаждения золы. Определены условия сгорания, влияющие на состояние, размер и распределение твердых частиц и конденсированной фазы золы.

541-553 17
Аннотация
Повышение оперативной эффективности работы (ОЭР) тепловых электростанций относится к числу важнейших проблем электроэнергетических систем (ЭЭС). Эффективность работы, согласно современным представлениям, – это одновременный учет трех свойств объектов: экономичности, надежности и безопасности. Методология их совместной оценки предполагает, что срок службы основного оборудования не превышает нормативного значения, однако данному условию сегодня отвечают менее половины производственных предприятий многих ЭЭС. Чтобы повысить ОЭР, необходимо, в первую очередь, научиться объективно сравнивать эффективность работы объектов, как однотипных – в заданном интервале времени, так и уникальных – в смежных интервалах. Существующие методы расчета интегральных показателей эффективности работы недостаточно полно учитывают случайный характер технико-экономических показателей (ТЭП). В статье приводится новый метод сравнения ОЭР объектов ЭЭС, суть которого сводится к переходу от совместного рассмотрения ТЭП к анализу их относительного изменения по сравнению с заводским (номинальным) значением. Относительные значения показателей характеризуют величину износа или остаточного ресурса. При этом, например, среднее арифметическое значение относительных величин ТЭП определяет среднюю величину износа объекта. Такое физическое представление оживляет интегральные показатели, а их сравнение и ранжирование перестает быть наукоемким. Предлагается учесть и степень разброса относительных отклонений (износа), которая адекватна разрегулировке объекта. Она проявляется в существенном изменении (ухудшении) одного или реже двух относительных значений ТЭП в расчетном интервале времени (месяце) и характеризуется такими статистическими показателями, как среднее геометрическое значение и коэффициент вариации относительных отклонений. Заметим, что если среднее арифметическое значение износа объекта восстанавливается при капитальном ремонте, то разрегулировка устраняется гораздо быстрее – при текущем ремонте. Необходимым условием целесообразности применения тех или иных интегральных показателей является их функциональная и статистическая независимость. Результаты исследований методом имитационного моделирования позволили установить, что наименьшая корреляционная  взаимосвязь  имеет  место между  интегральным   показателем,  вычисляемым как среднее  арифметическое  значение  случайных  величин,  и  интегральным показателем, вычисляемым как коэффициент вариации тех же случайных величин. Сопоставление корреляционных полей наглядно подтверждает эти выводы.
554-562 12
Аннотация
В статье рассмотрены 46 низкокипящих рабочих тел (НКРТ), имеющих нулевой потенциал разрушения озонового слоя: 14 однокомпонентных гидрофторуглеродных хладагентов, 28 многокомпонентных смесей гидрофторуглеродных хладагентов и четыре природных хладагента. Произведен термодинамический анализ рабочих тел на базе классической турбодетандерной схемы с теплообменным аппаратом, предназначенным для охлаждения перегретого НКРТ, покинувшего турбодетандер. Для данной схемы построен цикл в Ts-координатах. Сравнение НКРТ производилось по эксергетическому коэффициенту полезного действия (КПД). В ходе исследования выявлено, что для некоторых НКРТ последовательность расположения зависимостей эксергетического КПД от температуры при оптимальных с термодинамической точки зрения давлениях рабочих тел сохраняется на всем изучаемом интервале температур (от 100 до 300 оС). Иными словами, если рабочее тело имеет наибольший эксергетический КПД, то это свойство присуще ему при любой температуре в заданном интервале. Анализ НКРТ по эксергетическому КПД предложено проводить по произвольно выбранной температуре (250 оС). Исследование показало, что наибольшим эксергетическим КПД из природных хладагентов обладает R600A (50,25 %), среди однокомпонентных гидрофторуглеродных хладагентов – R245FA (50,00 %), R1233ZD(E) (49,91 %), R236EA (49,59 %), среди многокомпонентных смесей гидрофтор-углеродных хладагентов – R429A (47,92 %), R430A (47,49 %) и R423A (47,47 %). Из всех рассмотренных НКРТ наибольший эксергетический КПД имеют: R600A, R245FA, R1233ZD(E), R236EA, R1234ZE(Z), R236FA. Они принадлежат как к природным хладагентам (углеводороды), так и к однокомпонентным гидрофторуглеродным. Следует отметить, что у каждого из этих рабочих тел есть свои недостатки: одни обладают высоким потенциалом глобального потепления, другие взрывоопасны, третьи имеют высокую стоимость.

ГИДРОЭНЕРГЕТИКА

563-580 15
Аннотация

Скважинные водозаборы подземных вод широко используются для водоснабжения агрогородков, городских поселков, малых и крупных городов, мегаполисов. Численность потребителей в указанных населенных пунктах определяет количество водозаборов, число скважин водозабора, их производительность, схемы расположения и подключения к сборным водоводам. В связи с увеличением масштабов использования подземных вод производятся реконструкция и расширение действующих водозаборов. Эти работы сопровождаются тампонажем вышедших из строя скважин, их перебуриванием, бурением дополнительных скважин, перекладкой старых и прокладкой новых сборных водоводов.  Все это приводит к усложнению конфигурации сборных водоводов из-за строительства перемычек и колец, появлению новых скважин с линиями подключения.  В новых условиях, чтобы правильно установить режимы работы водозабора с минимальными затратами энергии на подъем и подачу заданного объема воды в сборно-регулирующие резервуары, верно выбрать соответствующее водоподъемное оборудование в скважинах, разработать мероприятия по интенсификации водозабора с прогнозом их эффективности и оптимизировать работу водозабора, необходимо построить его математическую модель, позволяющую выполнять комплексные расчеты. Самыми сложными для создания математической модели являются водозаборы с разветвленными сборными водоводами, а также с площадной схемой расположения скважин и кольцевой схемой соединения сборных водоводов. Методика расчета подобных водозаборов недостаточно освещена в литературе, отсутствуют конкретные примеры расчета. Целью настоящей статьи является уточнение методики расчета скважинных водозаборов с разветвленными сборными водоводами и с кольцевой схемой их соединения.



Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.