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

Представлен научно-практический материал по вопросам получения и применения полых микросфер из зол уноса электростанций. Описаны процессы образования микросфер, рассмотрены их свойства, приведены технические и коммерческие показатели, а также охарактеризованы области применения и новые материалы, созданные на основе микросфер.

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.

Рассмотрены основные понятия, определения и количественные показатели надежности. Приведены отказы и повреждения в работе энергооборудования ТЭС. Подробно даны методические подходы к расчету надежностных показателей энергоблоков, к выбору резервов на ТЭС и в энергосистеме, к учету режимной надежности энергоблоков. Рассмотрены вопросы обеспечения надежности энергооборудования. Материал иллюстрирован большим количеством примеров расчета надежностных показателей.

Одним из путей повышения эффективности топливоиспользования на ТЭЦ является обеспечение их в системах управления технологическими процессами современными методами и алгоритмами эксергетического анализа режимов работы. Традиционные методики анализа режимов работы ТЭЦ строятся на базе «физического метода», который не позволяет термодинамически корректно оценить эффективность режимов работы и КПД котельного, турбинного отделений ТЭЦ и в целом ТЭЦ по отпуску тепло- и электроэнергии, что не позволяет в полной мере использовать новые возможности технических средств. Сегодня практически полностью отсутствуют количественные оценки эксергетической эффективности режимов работы ТЭЦ, помогающие наиболее рационально использовать имеющийся как энергетический потенциал, так и потенциал систем управления технологическими процессами ТЭЦ. В связи с этим на основе дифференциального эксергетического подхода предложена методика анализа КПД котельной, турбинной подсистем и в целом ТЭЦ, удельных расходов условного топлива по отпуску электроэнергии и теплоэксергии, структурных эксергетических коэффициентов. Представлены результаты расчетов ТЭЦ с двумя теплофикационными энергоблоками Т-180/210. Эксергетический КПД ТЭЦ по отпуску теплоэксергии составляет 0.275, удельный расход условного топлива – 0,447 кг у.т/кВт·ч; КПД и удельный расход условного топлива по отпуску электроэнергии ТЭЦ 0,417 и 0,295 кг у.т/кВт·ч, соответственно.

В энергосистеме России и энергосистемах других стран работают различные типы электростанций. Технологии преобразования энергии на электростанциях, использующих различные источники энергии, отличаются друг от друга. В настоящем учебном пособии рассмотрены источники энергии, основные принципы преобразования энергии и некоторые технологии преобразования энергии, главным образом связанные с производством электрической энергии.

Рассмотрены основные понятия, определения и количественные показатели надежности. Приведена классификация отказов и причины повреждений в работе энергооборудования ТЭС. Подробно даны методические подходы к расчету надежностных показателей энергоблоков, к выбору резервов на ТЭС и в энергосистеме, к учету режимной надежности энергоблоков. Рассмотрены вопросы обеспечения надежности энергооборудования.

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

Обоснована актуальность развития ветроэнергетики в России, в том числе в ее Арктической зоне. Обобщены данные о ветроэнергетических установках (ВЭУ) и энергии ветра, приведена классификация ВЭУ и информация об используемых аэродинамических профилях. Представлена методика оценки ветроэнергетического потенциала и пример ее практической реализации для Соловецкого архипелага. Рассмотрены вопросы проектирования ветропарков с помощью Windsim, а также влияния ВЭУ на окружающую среду. Представлено состояние и перспективы развития ветроэнергетики в Архангельской области и Ненецком автономном округе. Приведены исходные данные для выполнения индивидуальных заданий.

В пособии рассмотрены теоретические сведения и практические задачи, позволяющие выявить причины возникновения нагрева токоведущих частей электроустановок при протекании переменного тока, дан порядок расчета потерь электроэнергии и активной мощности и выбора токоведущих элементов по экономической плотности тока.

В пособии излагаются основы функционирования автоматизированных систем управления (АСУ) технологическим процессом (ТП) на тепловых электрических станциях. Обозначены цели функционирования верхнего общестанционного и блочного уровней АСУ ТП. Изложены и поясняются основные принципы управления тепломеханическим оборудованием энергоблоков, порядок взаимодействия функциональных групп тепломеханического оборудования в рабочих и аварийных режимах. Рассматриваются особенности АСУ ТП энергоблока, выполненной на базе современных программно-технических средств. Отдельное внимание уделено организационным вопросам эксплуатации АСУ ТП тепловых электростанций.

Методические указания содержат рекомендации по выполнению курсового проекта по электроснабжению, требования к его структуре и оформлению, основные теоретические сведения.

В учебном пособии изложены методологические основы моделирования объектов и процессов при решении задач электроэнергетики. Рассматриваются три уровня представления математических моделей: микро- макро- и метауровень. Приводятся примеры моделирования основных объектов электроэнергетических систем в задачах, связанных с анализом установившихся режимов электрических сетей. Дано описание подходов к прогнозированию электропотребления и нагрузки энергосистем с использованием различных моделей. Приводятся методы построения математических моделей, выбора их структуры и вычисления параметров моделей. Примеры использования и исследования математических моделей даны в системе Mathcad.

Целью исследования является совершенствование методики расчета потерь мощности в воздушных линиях 10 кВ. Существующие методики из-за недостатка достоверной информации о загрузке силовых трансформаторов подстанций используют расчетный максимум или одинаковый коэффициент загрузки для всех трансформаторов. Разработана методика оценки диапазона величины потерь мощности, которая учитывает то, что одна и та же мощность головного участка воздушной линии 10 кВ может создаваться различными сочетаниями нагрузок трансформаторных подстанций (ТП), подключенных к линии. Исходными данными являются: конфигурация сети и параметры схем замещения линии 10 кВ и силовых трансформаторов; ток и напряжение головного участка линии; средний коэффициент мощности для каждой ТП. По данной методике была рассчитана ВЛ-10 кВ, выполненная проводом АС-35, к которой подключены 10 подстанций 10/0,4 кВ. Рассчитаны потери мощности для 510 комбинаций значений коэффициента загрузки трансформаторов (диапазон изменений – 0,6-1,0 с шагом 0,1). Из полученного расчетного диапазона выбирались минимальное и максимальное значения. Если на головном участке данной линии полная мощность равна 1213,56 кВА, то величина потерь активной мощности лежит в интервале от 61,4 до 81,9 кВт. Также для данной линии исследовано влияние распределения нагрузки на величину и разброс потерь. В одном случае мощность первых пяти ТП полагалась 250 кВА, остальных – 100 кВА, в другом – наоборот. Можно сделать вывод, что чем ближе центр нагрузки к головному участку, тем больше интервал возможных значений потерь мощности.

Для оценки выходных характеристик систем бесперебойного электроснабжения предлагается использование математического моделирования. Для получения математической модели применена теория систем автоматического регулирования и метод перемен ных состояния

Приведен анализ источников погрешностей рефлектометров. Основным источником является погрешность задания фазовой скорости импульса. Получены выражения для вычисления погрешности фазовой скорости по отклонениям параметров линии в зависимости от частоты. Результаты исследования позволяют обоснованно выбирать конструктивные параметры прибора

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

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.

В пособии рассматривается большой круг вопросов, связанных с надежностью функционирования и проектирования систем электроснабжения. Материал излагается в следующем порядке. Вначале рассмотрены общие положения теории надежности, показатели надежности элементов и групп элементов. Далее детально рассмотрены способы оценки схемной надежности, в частности, схем электроснабжения и подстанций. Не оставлена без внимания проблема создания в электроэнергетической системе оптимальной величины оперативного резерва мощности.

Рассмотрены основы теории автоматического регулирования линейных систем: основные понятия и принципы управления, математическое описание систем регулирования, устойчивость и качество систем регулирования. Изложены физические основы регулирования напряжения и реактивной мощности, частоты и активной мощности. Показано получение линеаризованных уравнений и структурной схемы простой регулируемой электрической системы. Приведено описание систем регулирования возбуждения и скорости вращения синхронных машин. Рассмотрены модели систем возбуждения, регуляторов возбуждения, системных стабилизаторов и регулятора скорости вращения гидрогенератора. Изложены начальные шаги по использованию Simulink для моделирования динамических систем.

В учебном пособии изложены теоретические и практические вопросы проектирования и обоснования конструкций гидросооружений гидроаккумулирующих электростанций. Рассмотрены вопросы водно-энергетического и экономического обоснования, определения параметров основного оборудования. Учебное пособие содержит большое количество иллюстративного и справочного материала, который позволяет использовать его при курсовом и дипломном проектировании.

Изложены основные сведения по теории надежности систем электроснабжения; рассмотрены вопросы практического применения теории надежности при проектировании и эксплуатации систем электроснабжения, основные показатели надёжности работы электрооборудования систем электроснабжения.

Учебное пособие подготовлено в соответствии с государственным образовательным стандартом Министерства образования РФ по специальности 140101 Тепловые электрические станции и ФГОС высшего профессионального образования по направлению подготовки бакалавров 140100 Теплоэнергетика и теплотехника.

Методические указания содержат рекомендации по выполнению курсового проекта по дисциплине «Электрические станции и подстанции», требования к его структуре и оформлению, основные теоретические сведения.

В пособии изложены вопросы проектирования понизительных электрических подстанций переменного тока. Рассмотрены вопросы выбора мощности трансформаторов, токоограничивающих реакторов, коммутационных аппаратов, измерительных трансформаторов тока и напряжения, а также линий нагрузки; методика расчета токов коротких замыканий для выбора и проверки электрооборудования. В пособии сделан упор на действующие нормативные документы, касающиеся вопросов проектирования. Приведены наиболее распространенные электрические схемы распределительных устройств, указаны их области применения и основные свойства. Представлены примеры фрагментов принципиальных схем электрических соединений электрооборудования, даны указания по составлению на их основе полной принципиальной электрической схемы подстанции. Во всех разделах даны примеры решения задач, позволяющие лучше освоить теоретический материал.

Рассматривается новое поколение структурированных каталитических систем на основе стекловолокнистых катализаторов, отличающихся необычной геометрической структурой и высокой механической гибкостью, что открывает путь к разработке принципиально новых конструкций каталитических реакторов на их основе. Обсуждаются вопросы синтеза стекловолокнистых катализаторов, конструкций каталитических картриджей на их основе, описаны исследования их гидравлических и массообменных свойств. Приводятся примеры эффективного практического применения таких катализаторов и процессов на их основе для целей очистки отходящих газов от токсичных органических примесей и диоксида серы, кондиционирования дымовых газов ТЭЦ для снижения золопылевых выбросов, экологически чистого производства электрической и тепловой энергии.

Настоящая книга является четвертой частью очерков автора, продолжающей публикацию серии статей по истории российской теплоэнергетики. На основе изучения первоисточников рассмотрены технические и организационные подробности создания первой ТЭЦ в России на 3-й государственной электростанции Ленинграда. Очерчен круг участников этой работы и описаны объекты, обслуживаемые ТЭЦ (жилые дома, бани, Обуховская больница). Реализация проекта происходила под руководством инженера Гинтера Л. Л., его биография и конструкции включены в описание. В книге обсуждается дата рождения теплофикации, поскольку очерк выходит в преддверии 100-летия теплофикации в нашей стране.