Энергосистемы в целом. Электростанции всех типов и подстанции. Электрификация и сети

Содержит материалы к самостоятельным работам и курсовым работам для студентов, обучающихся по направлениям «Землеустройство и кадастр», «Теплоэнергетика и теплотехника» очной и заочной форм обучения (квалификация бакалавр) по дисциплинам «Инженерное обустройство территорий», «Проектирование систем энергообеспечения», «Проектирование энергетических систем». Представлены материалы курса лекций для самостоятельного изучения студентами или для подготовки к интерактивным лекциям.

Рассматриваются линейные и импульсные сетевые источники питания, а также линейные и импульсные стабилизаторы и преобразователи напряжения, в том числе твердотельные микросборки. Предлагаются методики расчета источников и стабилизаторов. Практическая часть пособия позволяет исследовать параметры источников питания экспериментальным способом.

Рассмотрена специфика технологии основных процессов производства природного урана, его обогащения, изготовления тепловыделяющих элементов и сборок, радиохимической регенерации отработавшего ядерного топлива и обращения с радиоактивными отходами. Дана функциональная связь технологии и применяемого оборудования со строительными решениями. Приведены основные природные радиоактивные изотопы, требующие радиационного контроля при строительстве зданий и сооружений. Рассмотрены вопросы защиты окружающей среды от внешних техногенных воздействий, в том числе и от атомных станций.

В статье приводится анализ особенностей режимов работы некоторых мелких потребителей, таких как зарядные устройства и блоки электропитания бытовой техники (телевизоры, компьютеры, стиральные машины и др.), единичная потребляемая мощность которых невелика. Среди нелинейных нагрузок наиболее распространенными являются вентильные преобразователи и различные регулирующие устройства, электропитание которых производится на напряжении 380/220 В. Особый вклад в искажение синусоидальности кривой напряжения вносит осветительная нагрузка. При увеличении числа устройств возникает потребность минимизации высших гармоник токов и напряжений в таких сетях. Поэтому целью данной работы являются исследование и анализ несинусоидальности токов, потребляемых мелкими нелинейными нагрузками, для разработки мер по улучшению качества электроснабжения потребителя

Основу интеллектуальной диагностики силовых маслонаполненных трансформаторов (СМТ) представляют модели, позволяющие безошибочно идентифицировать бездефектное состояние электрооборудования по ряду ключевых параметров (признаков) без вывода его из работы. Предложены диагностические модели для идентификации параметров бездефектного состояния изоляционной системы СМТ в процессе его эксплуатации, использующие однородную статистику многолетних наблюдений за характеристиками бумаги и масла. В качестве диагностической информации использованы протоколы периодического хроматографического анализа растворенных в масле газов (ХАРГ), результаты физико-химического анализа (ФХА) масла и высоковольтных испытаний целлюлозной изоляции. Для формирования диагностических моделей разработана методика, использующая вариационные ряды синхронизированных по времени данных. Основу методики составляет метод статистической (байесовской) идентификации, позволяющий достоверно различать такие состояния СМТ, как «норма», «норма с незначительными отклонениями», «норма со значительными (критическими) отклонениями», оценивать вид и степень опасности дефектов. Параметры, характеризующие состояние изоляционной системы СМТ, представлены выборками двумерных случайных величин со своими областями распределения, условными математическими ожиданиями и среднеквадратичными отклонениями. Это позволяет сформировать специальные граничные функции, разделяющие классы состояний СМТ в пространстве контролируемых признаков. Для реализации вычислительной процедуры метода разработан алгоритм экспресс-оценки состояния и принятия решений по дальнейшей эксплуатации СМТ. Достоверность и адекватность рекомендуемых эксплуатационных воздействий обусловлена обоснованностью критериев принятия решений, отражающих известные нормативные принципы. Приводятся примеры, иллюстрирующие достоверность и продуктивность разработанного подхода, который предназначен для применения в системах оценки технического состояния и планирования ремонтов трансформаторного оборудования электрических сетей.

Представлены результаты экспериментальных исследований влияния гидрометеоров на инициирование разряда из искусственной грозовой ячейки отрицательной и положительной полярности. С помощью вейвлетного анализа выполнено исследование спектральных характеристик электромагнитного излучения разрядов, формирующихся с участием гидрометеоров. Установлено, что в зависимости от полярности облака гидрометеоры провоцируют формирование облачных, канальных и диффузных разрядов между облаком и землей. Выявлено влияние места расположения массива гидрометеоров в промежутке между облаком и землей на вероятность инициирования разряда и характер спектра его электромагнитного излучения. Найдено, что при положительной полярности облака наибольшая вероятность инициирования облачных разрядов достигается при частичном нахождении группы гидрометеоров в облаке, а при отрицательной полярности — при нахождении массива гидрометеоров вблизи нижней границы облака. Для формирования канальных разрядов с участием гидрометеоров установлена обратная тенденция. Анализ спектра электромагнитного излучения показал, что при формировании облачных разрядов с участием гидрометеоров при отрицательной полярности грозовой ячейки с вейвлетном спектре выделяется диапазон частот, превышающих 1 ГГц. Для облачных разрядов на гидрометеорах предельные частоты и частоты, соответствующие максимальной интенсивности, в вейвлетных спектрах сигналов при отрицательно заряженном облаке существенно выше, чем при положительно заряженной ячейке. Аналогичная тенденция установлена для канальных разрядов между облаком и землей, формирующихся с участием гидрометеоров. Таким образом, наличие в грозовом облаке областей с достаточно большой концентрацией крупных гидрометеоров может существенно модифицировать процессы инициирования и распространения разрядов, формирующихся внутри грозового облака и между грозовым облаком и землей, и спектр их электромагнитного излучения

Рассматривается влияние абсорбционного теплового насоса на тепловую экономичность ТЭС с турбоустановкой К-300-240-2 ХТГЗ, работающей с коэффициентами недовыработки электрической мощности 0,7, 0,8, 0,9 и 1,0. Описываются результаты численных исследований и анализ показателей тепловой экономичности ТЭС с АБТН для коэффициентов энергетической эффективности тепловых циклов 3,0 и 3,45. Представлены режимные характеристики прироста мощности электростанции в зависимости от температуры охлаждающей воды и наиболее экономичные режимы работы ТЭС с АБТН.

Предложен обобщенный идентификатор, обеспечивающий компактное описание и достоверное распознавание состояний маслонаполненных трансформаторов. Приведена методика построения идентификатора на основе статистического анализа растворенных в масле газов. Обсуждаются результаты практической реализации разработанной методики

Рассмотрена специфика технологии основных процессов производства природного урана, его обогащения, изготовления тепловыделяющих элементов и сборок, радиохимической регенерации отработавшего ядерного топлива и обращения с радиоактивными отходами. Дана функциональная связь технологии и применяемого оборудования со строительными решениями. Приведены основные природные радиоактивные изотопы, требующие радиационного контроля при строительстве зданий и сооружений. Рассмотрены вопросы защиты окружающей среды от внешних техногенных воздействий, в том числе и от атомных станций.

Применительно к электрическим сетям нового поколения, так называемым «умным электрическим сетям», исследуются различные аспекты задачи изменения схемы электрической сети с распределенной генерацией в аварийных режимах для предотвращения развития аварий, обеспечения живучести системы электроснабжения и последующего восстановления целостности сети. На основе принципиального моделирования реконфигурации сети для проверки функциональности ЭЭС в нормальных и аварийных установившихся режимах анализируются комбинаторные возможности и свойство оперативной гибкости сети наиболее распространенных схем распределительных устройств, совместно с принципами осуществления деления и восстановления электрической сети. Сформулированы принципы формирования изолированных районов, а также требования к отделяемым подсистемам при возникновении глобальных или локальных небалансов мощности, а также при их объединении. Приведены варианты постановки задачи и подходы к решению задачи по определению требуемых изменений в схеме коммутации электрической сети. Проведено моделирование децентрализованного подхода к реконфигурации сети, позволяющего преследовать собственные цели каждого субъекта в рамках общих правил. Результат моделирования показал идентичность решению, полученному на основе централизованного подхода, когда решение осуществлялось одним центром, использующим полную информацию о сети.

Коэффициент избытка воздуха является важным фактором, который влияет на экономичность эксплуатации котлоагрегата. Накопленная статистика по оптимальным значениям коэффициента избытка воздуха для различных видов топлив сильно отличается от значения для водоугольного топлива и, в частности, для искусственного композиционного жидкого топлива. Так как этот вид является новым топливом, данные по значению коэффициента избытка воздуха для него отсутствуют. В данной статье предложен метод теоретического определения избытка воздуха при факельном горении водоугольного топлива в камерной топке.

Приведены результаты экспериментальных исследований спектральных характеристик искровых разрядов и их электромагнитного излучения с использованием искусственного грозового облака. Вейвлетный анализ (вейвлет «Мексиканская шляпа») был использован для определения спектральных характеристик тока разряда и сигналов. В сигналах, регистрируемых антеннами, максимальные частоты (до нескольких сотен МГц) наблюдались на временных интервалах, соответствующих нарастанию, максимуму и спаду тока финальной стадии разряда между искусственных грозовым облаком и землей. Анализ некоторых экспериментальных данных показал, что такие высокие частоты проявляются в случаях, когда мощная стримерная корона формируется с части канала главного разряда вблизи границ заряженного и часто соответствуют облачной части формирования разряда. Установлены зависимости между параметрами тока разряда, его электромагнитного излучения и вейвлетными характерными частотами для временных интервалов, соответствующих нарастанию и спаду тока финальной стадии разряда.

Приведены результаты экспериментальных исследований формирования восходящих лидеров с моделей молниеотводов и защищаемых объектов при воздействии искусственного грозового облака отрицательной полярности. Выявлены два варианта развития восходящего лидера: непрерывный и с остановкой в промежутке. Установлено, что среднее значение тока восходящего лидера для случая непрерывного развития лидера в промежутке в 1,4 раза больше, чем для случая, где имеет место остановка лидера. Найдено, что встречный нисходящий лидер из искусственного грозового облака в целом отклоняется от вертикали больше, чем восходящий лидер с модели молниеотвода или объекта. Показано существенное влияние формы и размеров моделей молниеотводов и объектов на вероятность их поражения разрядом из облака. Определены оптимальные размеры стержневых и тросовых молниеотводов, обеспечивающие опережающий старт с них восходящих лидеров по сравнению с формированием восходящих лидеров с защищаемых объектов.

Рассмотрено применение компьютерных тренажеров энергоблоков Т-250 и ПГУ-450 на базе имитационных и аналитических моделей в качестве научно-исследовательского аппарата для проведения модельных исследований. Показана необходимость оценки адекватности тренажера реальному объекту, описаны методика проверки адекватности и примеры для статических и динамических процессов. Дан перечень задач АСУ ТП, в исследовании которых тренажеры нашли применение. Приведены результаты исследований оценки влияния температуры наружного воздуха на максимальную и минимальную мощности и величину регулировочного диапазона ПГУ на тренажере энергоблока ПГУ-450.

В рассматриваемой статье приводятся результаты исследования регулятора перемещения электрода, построенного на базе дискретного привода с шаговым электродвигателем, максимально удовлетворяющего специфическим требованиям рассматриваемого класса механизмов.

Изучено влияние нагрузки на гармонический состав тока и напряжения в основной сети электроснабжения. Выявлены источники, которые вызывают искажение кривых тока и напряжения, и получены соответствующие гармонические спектры.

Рассмотрены вопросы развития и современного состояния энергетики возобновляемых источников, проанализированы причины бурного роста мощности установок на основе ВИЭ, особенно ветровой и солнечной энергии. Детально проанализирован опыт законотворческой работы по поддержке развития ВИЭ и меры, принимаемые в России. Даются технические схемы и установки по использованию отдельных видов возобновляемой энергии, методики определения их параметров. Учитывая случайно-детерминированный характер прихода энергии ВИЭ, для создания надежной системы энергоснабжения дается классификация видов и методы аккумулирования, а также методы комплексного использования энергии ВИЭ. Подробно рассмотрены наиболее эффективные методы аккумулирования с использованием принципов гидравлического аккумулирования энергии ВИЭ.

Рассказывается о полезных свойствах короткого замыкания.