Специфика работы воздушных линий электропередачи связана с тем, что длина проводников между опорными конструкциями может достигать десятков тысяч метров. Провода и их компоненты подвергаются воздействию климатических факторов: ветра, дождя, льда, снега. По сравнению с другими конструктивными элементами проводники имеют самую высокую гибкость и низкую жесткость, потому являются элементами, наиболее чувствительными к этим воздействиям. С начала 50-х гг. ХХ в. увеличение энергопотребления привело к строительству воздушных линий высокого и сверхвысокого напряжения с расщепленными фазами. Для проводников такого типа на участках между распорками были замечены новые формы колебаний, суть которых заключается в закручивании расщепленной фазы. В результате этого наблюдается нарушение крутильной стабильности фазы: соударение проводов в середине подпролета и трение проволок витого проводника друг о друга, что приводит к повреждению проводников и, как следствие, к нарушению электроснабжения потребителей. Практически на любых воздушных линиях возможно возникновение колебаний проводов в пролете под воздействием ветра. Одним из видов таких механических колебаний является пляска – низкочастотные колебания проводов с амплитудой, достигающей величины стрелы провеса провода, а с учетом возможности удлинения провода и превышающей ее. Колебания при пляске могут вызывать значительные механические усилия и длиться достаточно долго, чтобы привести к разрушению конструктивных элементов линий электропередачи: проводов, изоляторов, арматуры и даже опор. Из-за большой амплитуды колебаний проводники соседних фаз могут сблизиться на недопустимое расстояние, что приведет к короткому замыканию. Поставлена и решена краевая задача расчета крутильной стабильности расщепленной фазы с заданной кратностью расщепления. Определены критические длины подпролетов, при которых наиболее вероятно устойчивое нарушение крутильной стабильности. Разработана компьютерная программа, которая может быть использована при проектировании высоковольтных линий с расщепленной фазой.

Предложена методика расчета установившегося режима разомкнутой городской распределительной электрической сети с источниками малой генерации. Показано, что городская электрическая сеть состоит из пассивных и активных физических элементов. К пассивным относятся силовые трансформаторы и линейные регуляторы, воздушные и кабельные линии электропередачи, токоограничивающие реакторы и т. д. Активные элементы сетей – это источники электропитания (трансформаторные вводы низшего напряжения питающих подстанций и распределенные источники малой генерации) и нагрузки, математические модели которых могут быть разными. Источники питания в городских распределительных электрических сетях 10 кВ и ниже классифицируются по типу и мощности, могут быть двух видов – центры питания сети и источники малой генерации. Нагрузки потребителей моделируются источниками тока, подключаемыми к узлам сети. Параметрами источников тока обычно являются графики изменения модуля действующего значения тока и коэффициента мощности во времени. Значения этих параметров в однолинейных схемах замещения распределительных сетей 6–10 кВ с изолированной нейтралью принимаются средними для трех фаз. Центры питания представляют собой трансформаторные вводы низкого напряжения питающих подстанций основных электрических сетей 35 кВ и выше, оснащенные цифровыми приборами учета электроэнергии, подключенными к АСКУЭ. Разработанная методика позволяет получить уточненную сбалансированную расчетную модель установившегося режима разомкнутой городской сети на заданное время суточного графика. Она состоит в последовательном распределении заданной мощности каждого источника питания сети между ее нагрузками с последующим уточнением потоков и потерь мощности на участках, а также напряжений и действительных нагрузок в узлах схемы методом наложения.

Один из основных путей обеспечения экономичных режимов работы энергосистем при краткосрочном планировании – выравнивание графиков нагрузок посредством оптимального управления электропотреблением. Выравнивание графиков нагрузок с целью снижения расходов можно осуществить привлечением потребителей на основе административных и экономических мер. Административные меры связаны с принудительным ограничением нагрузок потребителей в определенных интервалах периода планирования. Эти меры, с одной стороны, дают выигрыш для энергосистемы за счет выравнивания графика нагрузки, а с другой – приносят ущерб потребителям. В конечном итоге в целом для энергосистемы ущерб может оказаться больше, чем выигрыш. Поэтому их целесообразно использовать в условиях дефицита электроэнергии и мощности в энергосистеме. Оптимальное планирование краткосрочных режимов энергосистем по полученным после выравнивания жестким графикам нагрузок потребителей можно осуществить традиционными методами. Решение данной задачи первоначально следует провести в условиях нежестких графиков нагрузок, получаемых в результате директивного использования административно-экономических мер, осуществляемых за счет специально разработанных моделей. В статье предложены математическая модель задачи оптимизации графиков нагрузок регулируемых электропотребителей при оптимальном планировании краткосрочных режимов энергосистем, алгоритм оптимального планирования краткосрочного режима энергосистемы с оптимизацией графиков нагрузок регулируемых электропотребителей, а также алгоритмы учета простых и функциональных ограничений в виде равенств и неравенств при оптимизации графиков нагрузок электропотребителей. Эффективность алгоритма оптимизации краткосрочного режима энергосистемы с учетом оптимального управления нагрузкой регулируемых электропотребителей исследована на примере оптимального покрытия графика нагрузки энергосистемы, содержащей двух потребителей с регулируемыми графиками нагрузок, двумя ТЭС. На основе проведенных расчетно-экспериментальных исследований установлено, что предложенная математическая модель задачи является адекватной, разработанные алгоритмы оптимального планирования краткосрочных режимов энергосистем с оптимизацией графиков нагрузок регулируемых электропотребителей и учетом различных видов ограничений обладают высокими вычислительными качествами.

Материалы статьи являются фрагментом продолжающихся исследований, направленных на создание оптимальной информационной среды, обеспечивающей доступ к научным публикациям из известных научных журналов и других изданий, необходимым для качественного выполнения научно-технической деятельности по приоритетным направлениям в области дорожно-строительной отрасли. Использовался цитат-анализ с применением данных Journal Citation Reports отбора мировых научных серийных изданий, необходимых для выполнения исследований тепло- и массопереноса в дорожных одеждах. В различных климатических условиях имеют место их деформации вследствие тепло- и массообменных процессов, взаимодействия транспортных потоков с поверхностью дороги, при которых происходит трещинообразование по глубине и на поверхностях дорожных одежд. На тепло- и массоперенос влияют структура материалов конструктивных слоев, особенно выполненных из техногенных отходов (асфальто-, железобетонный, бетонный, кирпичный лом и продукты их переработки, различные отходы производств и т. д.). Представлены результаты исследований тепловых потоков пограничных слоев в зависимости от вязкости, скорости воздуха, геометрических характеристик, проницаемости, капиллярных давлений в материалах. Показано, что расчеты, основанные на принципах использования комплексных чисел, имеют особенности в инженерной практике: требуется точность в подходах, сокращение объема вычислений, обусловленных некоторым снижением точности вследствие перехода от комплексных чисел к их модулям, с устранением учета сдвига фаз и связанных с распространением тепловых волн. При этом актуальны расчеты теплоустойчивости без сдвигов фаз, согласуемые с принципами, основанными на том, что во многих расчетах комплексность характеризуется коэффициентом теплоусвоения материала.

Проведена оценка влияния увлажнения компонентов горения (воздуха-окислителя и в отдельных случаях – горючего) на энергетическую эффективность использования различных видов топлива, в том числе в условиях замещения природного газа альтернативными газовыми топливами – коксодоменной и природно-доменной смесями. Выполнены расчеты экономии топлива для замещения природного газа (NG) влажным технологическим газом (доменным (BFG), коксовым (COG), их смесями) с учетом реальных технологических параметров (на примере конкретного металлургического комбината). Все расчеты произведены в рамках авторской методологии замещения топлив, учитывающей 1-е и 2-е начала термодинамики. При условии сохранения потока полезно использованной полной энтальпии, как основного требования предложенной методологии, и учета соответствующего КПД использования топлива выполнен анализ возможности экономии или возникновения перерасхода NG. Проведен расчет потребного потока теплоты сгорания природного газа в зависимости от содержания влажного доменного газа в смесях NG + BFG для случаев замены NG технологическими газами. Установлено, что наличие влаги в топливоокислительной смеси всегда снижает КПД топочной камеры или энергетического процесса и агрегата. Для повышения КПД высокотемпературной печи (котла) необходимо обеспечить подогрев компонентов горения при утилизации теплоты уходящих продуктов сгорания. Показано, что КПД топливоиспользующей системы может быть существенно повышен при срабатывании потенциала (избыточной полной энтальпии) рабочего тела (продуктов сгорания). Дополнительные преимущества обусловлены тем, что располагаемая теплота продуктов сгорания с влажным воздухом в полном диапазоне температур – от теоретической температуры горения до температуры окружающей среды, – рассматриваемая по условиям равновесия, в том числе с учетом теплоты конденсации, возрастает с увеличением влагосодержания исходных компонентов горения: воздуха-окислителя и/или газового топлива.

Сжигание углеводородного топлива в камерах сгорания теплогенерирующих установок – один из основных источников выбросов загрязняющих веществ. Экологические нормы и правила, ограничивающие выбросы, становятся все более жесткими, и их соблюдение требует внедрения передовых технологий и оборудования. Основным устройством в системах сжигания являются дутьевые горелки, от конструкции которых во многом зависит уровень эмиссии. В статье рассмотрены факторы, интенсифицирующие образование нормированных загрязняющих веществ, приведены глобальные химические реакции, различные типы механизмов и кинетические схемы. На основе анализа современных методов снижения вредных выбросов определены наиболее эффективные конструкторские решения смесительных устройств, насадок и систем распределения потоков топлива и воздуха, подаваемого на горение. Проведен сравнительный анализ методов и условий определения эмиссионного класса горелочного устройства в зависимости от выбранных единиц измерения, коэффициента избытка воздуха (концентрации кислорода в дымовых газах), влажности воздуха и исходного состава природного газа на примерах стандартов ЕС и ЕАС. Приведена методика расчета выбросов оксидов азота в зависимости от условий измерения. Получены коэффициенты пересчета значений выбросов загрязняющих веществ из принятых единиц в ЕС (мг/(кВт×ч)) в единицы, указанные по экологическим правилам ЕАС (мг/м3) с учетом соответственно нормируемого коэффициента избытка воздуха. В результате расчетов определены типы горелок по эмиссионным классам, соответствующим действующим экологическим нормам и правилам в Республике Беларусь в зависимости от тепловой мощности котельных установок.

Cтатья посвящена анализу теории инфракрасного излучения и применения неразрушающего контроля с помощью электрических приборов и тепловизионного оборудования. Изложены основные принципы использования бесконтактного измерения температуры. Проанализированы тепловые процессы в силовом масляном трансформаторе: температура в зависимости от его высоты и распределение температуры в секционном плане масляного трансформатора. Рассмотрены экспериментальные тепловизионное и контактные тепловые измерения оптическими детекторами для диагностики механической прочности обмоток силовых масляных трансформаторов. Также показана возможность использования тепловых измерений для анализа и определения качества обмотки масляного трансформатора. Эти методы позволяют локализовать места неисправностей и могут использоваться для диагностики и выявления нарушений качества материалов и других аномалий в ходе эксплуатации оборудования. Путем экспериментальных измерений с последующим анализом определено практическое применение тепловизионных и оптических датчиков для диагностики силовых масляных трансформаторов в части механической прочности и качества обмоток.