Preview

Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ

Расширенный поиск
№ 4 (2015)
Скачать выпуск PDF

ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА 

5-12 488
Аннотация

Большинство способов определения мест повреждений на основе односторонних измерений характеристик аварийного режима используют параметры установившегося короткого замыкания на основной частоте. Такой подход вынуждает дополнительно искать способы отстройки от нагрузок трансформаторных подстанций, кроме того, он подвержен влиянию нелинейности дуги в месте короткого замыкания, что значительно снижает точность дистанционного определения мест повреждений.

Для определения расстояния до места междуфазного повреждения в воздушных распределительных сетях предложен новый способ, использующий гармонические составляющие параметров аварийного режима. Алгоритм реализации данного способа включает: снятие осциллограмм значений параметров аварийного режима (например, при двухфазном повреждении – ток короткого замыкания, линейное напряжение между поврежденными фазами) с необходимым шагом дискретизации; разложение параметров аварийного режима в ряд Фурье (реализовано алгоритмом быстрого разложения Фурье); определение расстояния до места повреждения по аналитическому выражению; выполнение статистического анализа ряда значений расстояний и нахождение наиболее вероятного расстояния до места повреждения.

Для исследования эффективности предложенного способа улавливания гармонических составляющих рассмотрена распределительная электрическая сеть напряжением 10 кВ, питающая девять трансформаторных подстанций. Расчеты нормальных и аварийных режимов проводили с использованием программы MatLab в среде динамического моделирования Simulink. Дуга представлена блоком, который описывает линеаризованную динамическую вольт-амперную характеристику дуги. Построены зависимости значения расстояния до места повреждения от частоты, на которой данное значение было получено, и количества его повторений. На основе расчетов установлено, что точность определения расстояния до места междуфазного повреждения зависит от шага дискретизации осциллографа, длительности и запаздывания начала записи параметров аварийного режима. 

13-24 509
Аннотация

Одним из важнейших этапов проектирования синхронного двигателя с инкорпорированными магнитами является расчет магнитной системы, который упрощенно можно осуществить с помощью метода эквивалентных схем магнитных цепей. Рассмотрена магнитная цепь синхронного двигателя с инкорпорированными в роторе магнитами, имеющая четыре участка: постоянные магниты с полюсом из магнитомягкой стали; участки рассеяния магнитного потока, включающие воздушные барьеры и стальные мосты; воздушный зазор; пазы, зубцы и ярмо статора. Получена эквивалентная схема магнитной цепи. В качестве постоянных магнитов использованы высокоэнергетические магниты, у которых кривая размагничивания описывается линейным уравнением. Магнитный поток на полюс создается двумя магнитами. Падением магнитного потенциала в стали полюса пренебрегали вследствие допущения о том, что магнитная проницаемость полюсов µ = ∞. В конструкции ротора предусматриваются воздушные барьеры и стальные мосты, через которые замыкается магнитный поток рассеяния. Для учета насыщения стальных мостов выполнена линеаризация кривой намагничивания, которая представлена ломаной линией, состоящей из двух прямолинейных участков. Расчет участка магнитной цепи, включающего зубцы и ярмо статора, осуществляли с учетом насыщения стали. При этом магнитные проводимости зубца и ярма зависели от степени насыщения. На основании эквивалентной схемы магнитной цепи получена система из двух уравнений, записанных по первому и второму законам Кирхгофа для магнитной цепи. Данные уравнения позволяют решить две задачи: определить размеры магнитов по заданному значению магнитного потока в зазоре и рассчитать магнитный поток в зазоре при заданной конструкции ротора и статора двигателя. 

24-30 2282
Аннотация

Силовые электрические кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена в настоящее время применяются при проектировании систем электроснабжения новых объектов, но более высокая стоимость, отсутствие полной нормативно-технической базы для проектирования, монтажа и эксплуатации, а также некоторые конструктивные особенности кабельных линий с изоляцией из сшитого полиэтилена затрудняют их широкое внедрение.

Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена выпускаются преимущественно в одножильном исполнении и имеют комбинированный медный экран, площадь поперечного сечения которого может быть различной при одинаковом сечении токопроводящей жилы. Заземление экранов кабелей с обоих концов приводит к появлению токов в экранах. В ходе эксплуатации кабельных линий с изоляцией из сшитого полиэтилена выяснилось, что индуцируемые токи в экранах кабелей могут достигать величин, соизмеримых с токами в жилах, что, в свою очередь, приводит к снижению уровня электробезопасности, повреждению кабельных линий и экономическому ущербу. Токи в экранах могут индуцироваться как в симметричных (нормальных и аварийных), так и в несимметричных режимах работы сети, причем значение индуцируемых токов может достигать 80 % от тока в жиле. Величина индуцируемого в экране тока зависит от многих факторов: режима нейтрали электрической сети, значений продольных токов в жилах в нормальных и аварийных режимах, вида повреждения, площади поперечного сечения экрана, расположения кабелей друг относительно друга, расстояния между ними.

Экспериментально подтверждено наличие индуцированного тока в экране кабеля под действием тока в жиле, измерено его значение. Установлено, что индуцирование опасных токов в экранах кабелей требует разработки мероприятий по снижению их значений.

ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА 

31-43 507
Аннотация

Рассмотрена специфика структуры мощностей Объединенной энергосистемы Беларуси в связи с происходящим их переводом на парогазовую технологию, строительством атомной электростанции и необходимостью регулировать мощность генерации в соответствии с графиком электропотребления. В результате изменяющейся структуры генерирующих мощностей и улучшений характеристик ТЭЦ, в частности общеизвестного увеличения удельной выработки на тепловом потреблении, при сохраняющейся структуре энергопотребления хозяйственного комплекса страны из работы вытесняются паротурбинные конденсационные блоки – традиционные регуляторы мощности для энергосистем, в которых доминируют тепловые электростанции. При этом обостряется проблема в обеспечении графика нагрузок, что имеет место в отношении Объединенной энергосистемы Беларуси. Одним из путей снижения остроты проблемы может быть уменьшение удельной выработки электроэнергии на тепловом потреблении ТЭЦ при сохранении тепловых нагрузок и без передачи их на теплогенерирующие мощности прямого сжигания, т. е. без пережога топлива. Таким решением является интеграция в тепловую схему ТЭЦ абсорбционных бромисто-литиевых тепловых насосов. С их помощью утилизируются низкотемпературные потоки теплоты охлаждения генератора, систем смазки и отвода теплоты конденсации минимального пропуска пара в конденсатор. В качестве конкретного примера выбрана одна из ТЭЦ, в условиях которой подобное использование указанных насосов приводит к уменьшению удельного расхода условного топлива на выработку киловатт-часа на 20−25 г и одновременному снижению мощностей генерации электроэнергии. Последние будут передаваться на другие генерирующие мощности, и от их выбора зависит экономическая целесообразность решения по установке абсорбционных бромисто-литиевых тепловых насосов.

 

44-53 543
Аннотация

Повышение энергоэффективности работы жилищно-коммунального хозяйства и систем водоснабжения и водоотведения городов является актуальной задачей. Значительная часть энергопотребления систем водоснабжения приходится на насосные станции. В статье рассматриваются вопросы управления режимами работы существующих повысительных насосных станций, оборудованных группой насосных агрегатов, регулируемых с помощью преобразователей частоты. Одно из направлений оптимизации их энергопотребления – снижение избыточного давления в водопроводной сети и поддержание его в пределах нормативных значений. Предложены структура и методология использования автоматизированной системы сбора и анализа данных для выявления и устранения излишнего давления в водопроводной сети. Данная система рассчитана на групповое управление режимами работы повысительных насосных станций на основании информации, полученной с устройств контроля давления у потребителей. Обмен информацией в системе осуществляется по сети GSM.

Приведены данные по результатам испытаний на повысительных насосных станциях в ряде крупных городов Беларуси. Проанализирована зависимость величины излишнего давления в сети от способа поддержания давления на выходе насосной станции (суточный график или постоянное давление). Изучено влияние исключения излишнего давления в водопроводной сети на изменение рабочих режимов насосных агрегатов на повысительной станции. Исследование показало, что исключение излишнего давления в водопроводной сети приводит к уменьшению давления на повысительной насосной станции. Это, в свою очередь, на 15–20 % снижает ее энергопотребление в зависимости от величины зафиксированного излишнего давления.

 

54-63 455
Аннотация

Воздействие тепловых потоков на бетонные покрытия при различных климатических характеристиках районов строительства и эксплуатации дорожных одежд резко снижает их прочность, корозионно-, сдвигои морозоустойчивость, а в конечном итоге – долговечность. Причиной деформационных процессов является характер градиентных температурных полей в материалах дорожных одежд, развиваемых как при длительном (статическом), так и при кратковременном (динамическом) воздействии теплоты и массы, которые способствуют разрушению поверхностных слоев покрытий, контактирующих с наружным воздухом. При этом в порах насыщенного влагой покрытия вследствие движения автомобилей возникают пульсирующие гидродинамические давления, способствующие разрушению структуры материала поверхностных слоев, что приводит к возникновению необратимых деформаций (трещин и т. п.).

Разработана компьютерная программа на языке С++ для инженерных расчетов температурных и градиентных полей дорожных одежд из материалов с различными теплофизическими характеристиками покрытий и наружного воздуха в соответствии с граничными условиями третьего рода для полуограниченного тела. Результаты расчетов представлены в виде графических зависимостей распределения температуры по толщине покрытия в зависимости от его начальной температуры и теплофизических характеристик бетона. 

63-74 497
Аннотация

Показано, что при оценке действительной тепловой эффективности от применения вихревой интенсификации теплоотдачи необходимо учитывать увеличение теплоотдающей площади поверхности трубы соответствующими углублениями (выемками, лунками), которая в зависимости от их геометрических параметров может изменяться от 4 до 280 %, что вызывает повышение теплоотдачи с одновременным ростом ее от турбулизации пограничного слоя потока вихрями, генерируемыми лунковыми турбулизаторами. Для продольно обтекаемой трубы при нанесении выемок на наружной поверхности вихревая интенсификация увеличивает тепловую эффективность до 1,39 раза, а в случае поперечно обтекаемых потоком пучков из облуненной наружной поверхности труб не превышает 29 % при Re = 5000. С ростом числа Re до 14000 энергетический эффект ощутимо снижается до 6 %.

Тепловая эффективность вихревой интенсификации сферическими лунками на внутренней поверхности трубы при движении в ней воздуха не превышает 13 % в интервале Re = (1−2) ⋅ 104 , который характерен для воздухоподогревателей паровых котлов. Однако больший энергетический эффект (до 33 %) при продольном течении достигается от появившихся выпуклостей на внутренней поверхности трубы под сферическими углублениями на наружной поверхности. Установлено, что применение дискретной шероховатости в виде поперечных кольцевых выпуклостей (диафрагм) позволяет достичь интенсификации теплоотдачи значительно большей (до 70 %) в интервале Re = (10−100) ⋅ 103 по сравнению с гладкой трубой. Показано, что физические принципы вихревой интенсификации теплоотдачи облунением круглотрубных поверхностей отличаются от таковых при нанесении искусственной предельной шероховатости в виде усеченных пирамид на наружной поверхности трубы, обтекаемой поперечным потоком. 

74-85 639
Аннотация

Разработана методика расчета экономической эффективности, которая может быть универсальной и использоваться для технико-экономического обоснования установки системы шариковой очистки конденсатора на паровых турбинах электростанций. Данная методика, кроме эффекта от снижения давления отработавшего пара в конденсаторе за счет внедрения системы шариковой очистки, учитывает также эффект от уменьшения гидравлического сопротивления конденсатора.

Приведены практические результаты внедрения системы шариковой очистки на паровых турбинах Гомельской ТЭЦ-2. Как результат регулярное применение системы шариковой очистки позволило довести температурные напоры конденсаторов всех блоков турбоагрегата Т-180/210-130-1 до нормативных величин и коэффициент чистоты до 0,85 на всех трех турбоагрегатах. Результаты работы, опыт внедрения автоматической системы шариковой очистки на Гомельской ТЭЦ-2 и методика расчета ее эффективности могут быть распространены при внедрении аналогичных систем на электростанциях Белорусской энергосистемы.

Предложены мероприятия по совершенствованию автоматической системы шариковой очистки конденсатора с использованием математической модели турбины, которые позволят оптимизировать режимы очистки конденсаторов и повысить эффективность работы системы шариковой очистки с увеличением коэффициента чистоты конденсатора до 0,90–0,92. 

86-92 494
Аннотация

Изложена методика создания комбинированных пространственных моделей с применением технологии географических информационных систем для оценки воздействия на окружающую среду проектируемых, строящихся и действующих объектов энергетики. Описана методика применения программного комплекса ArcView с модулями расширения ImageWarp и РАСТРПрофи для совмещения разномасштабных растровых и векторных пространственных моделей в целях оценки экологических рисков для различных территорий.

При оценке воздействия на окружающую среду тепловой электростанции вблизи города Решт (промышленная зона Сараван) проведен анализ территориального распределения загрязнения почв различными поллютантами при разных направлениях и скорости ветра.

 Метод построения комбинированных пространственных моделей использован для оценки вероятных происшествий с выбросом радиоактивных веществ на атомной электростанции в Хелиле в 20 км от города Бушехр. Анализируя розу ветров на изучаемой территории и выявляя преобладающие направления ветра в различные периоды, с использованием данного метода можно выделять территории и объекты с наиболее неблагоприятным прогнозом, что позволит оперативно принимать решения о мерах по минимизации неблагоприятного воздействия на население и окружающую среду.

Изменяя точку топографической привязки при синхронизации масштабов, исследователь может размещать проектируемый объект на любой территории и для каждого варианта анализировать необходимые параметры.

Таким образом, изложенная методика может эффективно применяться при анализе воздействия на окружающую среду как действующих, так и проектируемых индустриальных объектов (промышленных и сельскохозяйственных предприятий, тепловых и атомных электростанций и т. п.). 



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


ISSN 1029-7448 (Print)
ISSN 2414-0341 (Online)