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

Учебное пособие предназначено для изучения методов и принципов водно-энергетических расчетов оптимальных режимов работы гидроэлектростанции в составе электроэнергетической системы.

В учебном пособии рассмотрены современные электромембранные, высоковольтные и лазерные электротехнологии и установки сельского хозяйства. Учебное пособие составлено в соответствии с рабочей программой дисциплины «Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве» и предназначено для подготовки обучающихся по направлению подготовки кадров высшей квалификации 35.06.04 «Технологии, средства механизации и энергетическое оборудование в сельском, лесном и рыбном хозяйстве», профилю направления подготовки 05.20.02 «Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве». Учебное пособие предназначено для подготовки к государственной итоговой аттестации. В пособии также представлен материал для самостоятельной работы обучающихся. Пособие может быть использовано научными сотрудниками энергетической сферы агропромышленного комплекса.

"В учебном пособии рассмотрены современные электромембранные, высоковольтные и лпзерные электротехнологии и установки агропромышленного комплекса. Учебное пособие составлено в соответствии с рабочими программами дисциплины Электротехнологии и электротехнологические установки в АПК"" и предназначено для подготовки магистров по направлению 110800.68 ""Агроинженерия"". Учебное пособие также может быть использовано студентами, аспирантами и научными работниками, работающими в различных областях АПК."""

Настоящая книга является первой частью, открывающей публикацию серии статей по истории теплоэнергетики. Обсуждаемые события происходили около 100-250 лет назад, поэтому описание первых энергетических источников, производящих электрическую и тепловую энергию, требует обращения к архивным документам и к публикациям тех лет, с помощью которых можно узнать или уточнить технические и хронологические подробности. В первой части рассмотрен ранний период освоения совместной выработки электрической и тепловой энергии – когенерации. Приводится также детальное описание истории строительства, функционирования и развития электростанции Зимнего дворца, крупнейшей в Европе в момент ее создания. В следующих выпусках серии планируются публикации по следующим темам: электростанции императорских театров Петербурга и Москвы, первые городские электростанции Петербурга, электростанции дворцов Петербурга и пригородов, первые опыты электрического освещения в Петербурге и Москве, роль офицеров минного класса в распространении электрического освещения, первые электростанции Америки и Европы, первые централизованные энергоисточники, деятельность пионеров теплоэнергетики, другие события, связанные с рождением теплоэнергетики.

Системно и в полном объеме рассмотрены вопросы экономики и организации энергетического производства, учтены существующие в настоящее время отраслевые положения и современная нормативно-правовая база, регулирующая рыночные отношения в энергетике.

В пособии представлены методические материалы для работы над курсовым проектом по дисциплине «Переходные процессы в системах электроснабжения» необходимые для приобретения навыков расчета переходных режимов и анализа устойчивости систем электроснабжения крупных промышленных предприятий. В учебном пособии приведена программа изучения дисциплины, а также вопросы для самостоятельного контроля и подготовки к экзамену. Даны справочные материалы по дисциплине и задание для курсового проекта, содержащее варианты, базирующиеся на 6 схемах в 60 расчетных комбинациях каждая, отражающие все способы выдачи мощности внутризаводской станцией.

Настоящая книга является пятой частью очерков, продолжающей публикацию серии статей по истории отечественной теплоэнергетики. Очерк посвящается 140-летию начала электрического освещения Невского проспекта. В период с 1883 по 1899 год в Санкт-Петербурге работали первые центральные электростанции для освещения Невского проспекта и частных помещений в этом районе, созданные фирмами К. Ф. Сименса. История их появления и функционирования известна сегодня только в самых общих чертах. В то же время архивные документы позволяют узнать множество интересных подробностей. Восстановление подлинной истории этого процесса и является главной целью настоящей публикации.

Рассмотрены принципы работы и устройство ветроустановок различного типа, а также особенности их регулирования (управления).

Изложены основные принципы построения математических моделей в задачах исследования физических процессов, решение задачи расчета установившихся режимов и анализа статической устойчивости электро-энергетических систем, а также задач синтеза и анализа логических схем, практические навыки использования современных методов компьютерного моделирования, в частности в программных системах Mathcad, Microsoft Excel, Electronics Workbench. Подготовлено в соответствии с основной образовательной программой подготовки бакалавра по направлениям 140400 «Электроэнергетика и электротехника» и 110800 «Агроинженерия».

В монографии приведены результаты исследований по разработке органоминеральных составов на основе сухих строительных смесей для ремонта асфальтобетонного дорожного полотна с использованием органических и минеральных отходов различных отраслей промышленности. Показано, что ремонтные составы на основе гидролизного лигнина, шламов гидролизного производства, золы-уноса красноярских ТЭЦ и шлама футеровки электролизеров по совокупности свойств превосходят традиционные битумные составы и позволяют улучшать экологическую обстановку в регионе за счет комплексного использования отходов.

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.

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 электроэнергетике получило активное развитие направление, связанное с использованием установок распределенной генерации (РГ), находящихся в непосредственной близости от потребителей электроэнергии. Особую актуальность задача внедрения современных установок РГ приобретает при модернизации систем электроснабжения (СЭС), удаленных от сетевой инфраструктуры.

Исследуются схемно-режимные свойства изолированно работающих энергосистем (ИРЭС) с распределенной синхронной генерацией, связанной электрической сетью на генераторном напряжении. Обоснованы расчетные условия для проектирования и эксплуатации таких энергосистем – характерные режимы и возмущения с учетом особенностей обеспечения их устойчивоспособности и живучести. В группу «нормативных» (ординарных) расчетных возмущений предлагается включать характерные для эксплуатации ИРЭС вероятные возмущения. Показана возможность обеспечения устойчивоспособности ИРЭС при воздействии ординарных возмущений. В группу ненормативных (неординарных) возмущений предлагается включать маловероятные экстраординарные возмущения, а в ИРЭС должна быть обеспечена живучесть при их возникновении с разделением и последующим автоматическим восстановлением системы. Результаты моделирования режимов показывают, что в нормальной схеме во всех характерных режимах обеспечиваются устойчивость при расчетных возмущениях и результирующая устойчивость при экстраординарных возмущениях без вмешательства автоматики. При экстраординарных возмущениях автоматическое адаптивное деление сети является эффективным способом обеспечения функциональности энергосистемы за счет ее живучести с сохранением электроснабжения ответственных потребителей. По результатам моделирования сформулированы требования к системной и объектной автоматике изолированно работающих энергосистем.

Исследования многих авторов показывают заметное снижение перенапряжений при неустойчивых однофазных замыканий на землю (ОЗЗ) для режима резистивного заземления нейтрали сетей 6-35 кВ. Имеется эффективный способ перевода любого вида 033 в устойчивое металлическое ОЗЗ путем шунтирования поврежденной фазы сети. Целью работы является аналитическое описание переходного процесса однократного металлического ОЗЗ в сети 35 кВ с резистивным заземлением нейтрали. Анализ переходного процесса классическим методом проведен при следующих допущениях: емкости фаз линии равны нулю; режимные и конструктивные параметры электрической сети по фазам симметричны; параметры переходного процесса определяются индуктивными сопротивлениями обмоток силового трансформатора, проводов линии и емкостными проводимостями фаз линии относительно земли. На основе составленной Т-образной схемы замещения линии 35 кВ с резистивным заземлением нейтрали получена эквивалентная схема замещения емкостных проводимостей фаз линии на землю и получены аналитические выражения начальных условий до переходного процесса. Приведена схема замещения для исследования переходного процесса напряжения отстающей фазы В при замыкании на землю фазы А и на основании уравнений Кирхгофа получено дифференциальное уравнение третьего порядка. Определены корни характеристического уравнения, получены аналитические выражения для принужденной и свободной составляющих переходного процесса напряжения отстающей фазы В при замыкании фазы А на землю. На основе полученных выражений исследована форма кривой напряжения переходного процесса фазы В при замыкании на землю фазы А для параметров реальной линии 35 кВ длиной 30 км, выполненной проводом марки АС-70. Приведены результаты исследования переходного процесса для разных моментов ОЗЗ и разных значений сопротивления заземляющего резистора. Сделаны выводы об эффективности применения классического метода для анализа переходного процесса металлического ОЗЗ в сети с резистивным заземлением нейтрали и влиянии величины сопротивления заземляющего резистора на параметры переходного процесса ОЗЗ.

Содержит материалы для подготовки и выполнения лабораторных работ по основным разделам дисциплины «Электрические сети и системы», вопросы и тестовые задания к зачету по лабораторным работам.

Рассмотрены варианты эффективного применения электромагнитного тормоза для обеспечения условий динамической устойчивости электроэнергетической системы. На основе максимума Понтрягина сформулированы критерии оптимальности для простейшей энергосистемы с электромагнитным тормозом. Построен алгоритм решения двухточечной краевой задачи с применением метода стрельбы. Сформулированы задачи, необходимые для реализации оптимального управления электромагнитным тормозом в сложной энергосистеме в «темпе процесса».

Экспериментально исследованы процессы растекания импульсного тока с шаровых электродов и электрический пробой в кварцевом песке. При плотностях тока на электроде больше критической величины происходит нелинейное уменьшение сопротивления заземления в результате искрообразования в грунте. Определены значения критической напряженности электрического поля ионизациия и пробоя. Показано, что на электроде развивается ионизационно-перегревная неустойчивость, которая приводит к контракции тока и образованию плазменных каналов.

Для снижения растягивающих напряжений на галтели «кармана» коллектора и в зоне сварного соединения № 111 был предложен метод охлаждения подаваемым воздухом наружных слоев металла в указанной зоне. Для реализации данного метода на парогенераторах 1YB10W01 Ростовской АЭС и 1YB20W01 Балаковской АЭС в ППР-2012 внедрены устройства для снижения напряжений в узле приварки коллектора теплоносителя (УСНК) к корпусу парогенератора (ПГ) методом обдува воздухом. Приведены принципиальная схема УСНК, описание основного оборудования, а также системы экспериментального контроля. Рассмотрена возможность регулировки частоты оборотов электродвигателей вентиляторов и автоматического поддержания расхода подаваемого воздуха в зависимости от его температуры. Представлены результаты пусконаладочных работ УСНК, согласно которым фактические характеристики оборудования системы соответствуют проектным требованиям и требованиям программы пусконаладочных работ (ПНР), что свидетельствует о верности заложенных в проект технических решений. Замечаний, нарушений, отклонений в работе системы на всем протяжении испытаний не зафиксировано.

Расчёт электрической сети 0,38 кВ относится к категории самых сложных задач по определению параметров режимов сетей. Сельские электрические сети 0,38 кВ представляют собой совокупность линий с односторонним питанием. При составлении схем замещения таких линий необходимо учитывать разветвлённый характер и наличие неполнофазных участков, к которым относятся двухфазные и однофазные ответвления. Ещё одной отличительной особенностью рассматриваемых сетей является несимметрия нормальных режимов из-за разной нагрузки фаз. Поэтому в расчёте нельзя ограничиться рассмотрением только одной фазы и использовать расчётные выражения для симметричных режимов. Показано применение метода контурных токов и метода узловых потенциалов для расчёта цепи фаза – нулевой провод как основного элемента конфигурации линии 0,38 кВ. В схему замещения петли внесены в соответствии с требованиями ПУЭ повторные заземления. Наличие последних учитывается введением контуров, включающих участки нулевого провода и повторные заземлители. Контуры головного участка линии включают сопротивления трансформатора, приведённые к низкой стороне, и сопротивление заземляющего устройства нейтрали трансформатора. При составлении узловых уравнений за узел с нулевым потенциалом принимается нейтраль обмотки низкого напряжения трансформатора. Для рассматриваемого в работе примера однофазной цепи результаты, полученные двумя методами, полностью совпадают. Предложенные расчётные модели можно использовать для определения параметров однофазных ответвлений, для расчётов токов однофазных коротких замыканий и режимов участков с любым количеством фаз. Для расчёта полнофазных режимов необходимо добавить уравнения для двух других фаз в соответствующие системы

Пособие содержит теоретический материал, необходимый для решения задач по расчету несимметричных коротких замыканий и особых видов переходных процессов в электрических системах. Приведены примеры решения типовых задач. Дается набор задач, достаточный для освоения базового уровня подготовки по курсу «Переходные электромагнитные процессы в электрических системах».

В работе представлены сведения об источниках энергии, принципиальных энерготехнологических схемах производства энергии и осуществления технологических процессов, вторичных энергоресурсах, парниковом эффекте и его возможных отрицательных последствиях, оптимальном использовании первичных двигателей, мероприятиях по снижению энергопотребления в энергоемких отраслях промышленности, эксергетическому анализу энергетических и энерготехнологических установок и некоторым пассивным методам экономии энергии.

Учебное пособие содержит описание математических моделей элементов электрических систем и сетей, которые используются в расчетах установившихся режимов по специализированным программно-вычислительным комплексам. Рассматриваются вопросы подготовки данных и анализа результатов расчета установившихся режимов. Приводятся теоретические материалы и задания для практических расчетов в задачах определения области допустимых режимов и регулирования напряжения электрических сетей, повышения пропускной способности электропередачи, повышения качества электрической энергии и снижения потерь мощности.

В статье приведены основные энергетические ресурсы Таджикистана, обусловленные возобновляемыми источниками энергии (ВИЭ). Предложены принципы их классификации на основе пересекающихся нечетких классов. Выбраны три класса распределенных источников энергии: «малые», «мини» и «микро». При этом к малым отнесены источники распределенной энергии «малые» до 5000 кВт, «мини» до 2000 кВт, и «микро» до 50 кВт. Представлены функции принадлежности этих лингвистических переменных. Обоснована возможность построения энергетических центров на 100 %, использующих распределенную возобновляемую генерацию энергии. При этом предусмотрена также возможность накопления энергии в виде аккумулирования энергии воды или аккумуляторов другого вида BESS. С учетом того, что выработка электроэнергии в Республике Таджикистан в основном приходится на ВИЭ и с учетом их непредсказуемости и неравномерности режимов на суточном интервале, объединение их в HUB является наиболее рациональным способом повышения надежности энергоснабжения всей инфраструктуры. Таким образом, интегрирование распределенной генерации ВИЭ и всех систем электропотребления в один центр позволяет в зависимости от энергопотребления и способности генерации энергии оптимизировать их совместную работу. В контексте единой энергетической системы и общей инфраструктуры энергоснабжения HUB Республики Таджикистан можно рассматривать как систему связанных энергетических центров. Передача энергии между центрами в комбинированной системе должна обладать, прежде всего, статической устойчивостью, что требует дополнительных исследований. Показано, что гидроэнергетические ресурсы и солнечная энергия являются приоритетными по сравнению с ветроэнергетическими ресурсами. Однако, в совокупности все они должны быть использованы для устойчивого развития энергетики Республики Таджикистан

Настоящий очерк продолжает публикацию серии статей по истории теплоэнергетики в России. В период с 1879 по 1883 год в Санкт-Петербурге начиналась работа по созданию электрического освещения Невского проспекта. Вначале этим занималось товарищество «П.Н. Яблочков-изобретатель и К°», затем вновь созданное товарищество «Электротехник» под руководством Чиколева В.Н. На основе архивных материалов и публикаций тех лет подробно излагаются достижения и неудачи участников этого процесса.

В третьей части учебного пособия «Управление затратами на энергетическом предприятии» рассмотрены вопросы топливообеспечения тепловых электростанций, краткосрочного планирования расходов топлива и сбалансированного определения тарифов на электроэнергию и тепло при их комбинированном производстве на ТЭЦ.

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

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

In this paper design procedure of wideband damping power ёlters for electric traction systems is considered. Compensating systems designed with the proposed approach provides for correction frequency characteristics of traction system at the expense of impedance matching between ёlter and contact feeder in the prescribed frequency range.

Рассматриваются общие подходы к формированию оптимизационных моделей для анализа свойств электроэнергетических систем. Основное внимание уделено оптимизационным моделям и методам исследования операций применительно к задачам планово-экономического анализа и оптимизации режимов электроэнергетических систем, а также использованию прикладного программного обеспечения при решении задач оптимизации режимов.

Эффективность системы электроснабжения складывается из экономичности и надежности единого процесса производства, передачи и распределения электроэнергии. С позиций надежности предлагается рассматривать существующую систему электроснабжения как трехуровневую: крупные производители электроэнергии совместно с единой национальной электрической сетью, региональных питающих сетей и районных распределительных сетей. Это отличается от общепринятого представления электроэнергетических систем по функциональному признаку. Предложенная авторами совокупность индексов надежности электроснабжения показывает значение магистральной, питающей и распределительной сетей, которые различны по классу напряжения, топологии и назначению. От степени надежности электроснабжения должны зависеть тарифы на передачу электрической энергии, и предложение авторов сводится к их дифференциации и по регионам страны, и по отдельным районам. Учет предложенных индексов в механизмах ценообразования позволит решать задачу управления спросом на электрическую энергию и мощность.

Приведены теоретические сведения по основным разделам дисциплины «Электрические сети и системы», даны варианты заданий и рекомендации по выполнению разделов РГР, пример расчета питающих и распределительных сетей, необходимые справочные материалы, требования к оформлению расчетно-графической работы.

Приведена последовательность теплового расчета многоступенчатых паровых турбин, даны примеры расчетов. В приложении представлены варианты исходных данных для самостоятельного выполнения расчетов.

В учебно-методическом пособии рассмотрены общие требования и принципы компоновки объектов ТЭС, АЭС на ситуационном и генеральном плане, а также особенности их реализации для электростанций различного типа. Приводятся методики и базы данных, используя которые, можно определить размеры, конфигурацию площадей, на которых компонуются основные здания и сооружения энергообъектов, в том числе промплощадка, электрическое распределительное устройство, мазутное и угольное топливные хозяйства и др. Изложены принципы взаиморасположения объектов с учётом внутренних и внешних коммуникационных связей, технологического процесса производства и выдачи потребителю электрической и тепловой энергии.

В учебном пособии изложены теоретические вопросы расчетов гидромеханических переходных процессов в водоводах и гидроагрегатах гидроэлектростанций. Представлены аналитические и численные методы расчетов гидравлического удара и временной неравномерности хода агрегатов при сбросах нагрузки ГЭС. Приведена необходимая справочная информация о характеристиках гидротурбин для формирования граничных условий расчетов. Представлены компьютерные программы и примеры расчетов переходных процессов для определения максимальных нагрузок от на облицовку водоводов внутреннего давления воды.

Учебное пособие «Расчет параметров электропитающих устройств оборудования телекоммуникаций» содержит методики расчета основных параметров электропитающих устройств, на основании которых осуществляется выбор элементов блоков питания, а также оборудования электропитания, выпускаемое отечественными производителями. Пособие разработано в соответствии с ФГОС ВО по направлению подготовки «Инфокоммуникационные технологии и системы связи (11.03.02)».