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

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.

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.

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.

Предложены методика экспериментальных исследований и схема испытаний цилиндрических образцов сферопластика с полимерными и органосиликатными связующими. Определены теплофизические свойства теплоизоляционных материалов, даны рекомендации по их выбору для длительной работы в условиях высоких температур.

Представлен комплекс технических решений, направленных на снижение излучаемого энергетическими установками звукового давления

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.

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.

Представлены результаты проведенного в программно-аппаратном комплексе RTDS исследования влияния внешних и внутренних возмущений на работу синхронного генератора. В качестве возмущений использована периодически изменяющаяся нагрузка. Для тестовых схем были взяты схемы энергосистем, соответствующие стандарту организации ОАО «СО ЕЭС» СТО 59012820.29.160.20.001–2012 «Требования к системам возбуждения и автоматическим регуляторам возбуждения сильного действия синхронных генераторов».

В работе рассматривается автономный энергосберегающий источник электрической и тепловой энергии с использованием отбросного тепла потерь двигателя внутреннего сгорания и синхронного торцового генератора

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 статье рассмотрен вопрос проведения энергоаудита государственными и частными предприятиями. Особое внимание обращается на сроки проведения энергоаудита. На основе проведенного обзора определена степень необходимости проведения энергоаудита.

One of the main tasks of the manual is to consolidate the theoretical material studied by the students in the first term of the Master Program. The manual also includes the issues of electromagnetic compatibility in electrical supply systems with the object under study – the interaction of the system «power supply network – consumer». It allows a student to better understand the physical processes running not only during the interaction of consumer power supply systems and power networks but also during the processes of consumerʼs interactions. The authors analyze the quality of consumer electrical power supply on the basis of the system operating conditions in accordance with STANDART 32144-2013.

Для контроля изоляции кабельных линий и самонесущих изолированных проводов, имеющих схожую конструкцию с кабелями, промышленностью выпускаются устройства, реагирующие на токи нулевой последовательности, возникающие в электрической сети при замыкании одной фазы на землю или снижении уровня фазной изоляции относительно земли. На правильную работу данных устройств могут воздействовать несколько факторов, которые при неблагоприятных условиях приведут к ложному срабатыванию устройства контроля изоляции кабельной линии (несимметричная нагрузка, нелинейная нагрузка и др.). С целью исключения влияния описанных выше факторов авторами обоснован метод определения уровня текущего состояния изоляции кабельных линий, позволяющий повысить точность определения истинной причины возникновения токов нулевой последовательности, которые появляются в электрической сети как при повреждениях изоляции, так и при несимметричной нагрузке. Измерения токов нулевой последовательности предлагается проводить двумя измерительными комплектами, расположенными в начале и конце линии, а оценку состояния изоляции – по разности токов начала и конца защищаемой линии. При нормальном состоянии изоляции эта разность будет близкой к нулю даже при наличии несимметричной нагрузки и других подобных факторов. В случае заметного снижения уровня изоляции эта разность станет отличной от нуля, что является сигналом о начале развития дефекта в изоляции. Предлагаемое авторами измерение активных составляющих токов в начале и в конце линии позволяет исключить влияние ёмкостных токов линии на устройства контроля изоляции, что повышает точность определения места возникновения повреждения изоляции

Нормирование удельных расходов энергии на деревообрабатывающих предприятиях строится в соответствии с расчленением производства, с одной стороны, на отдельные операции и процессы по видам производимой продукции, с другой – на отдельные участки (агрегаты, цехи, предприятие в целом). В соответствии с этим различают операционные удельные нормы по отдельным операциям и суммарные удельные нормы по отдельным производственным процессам. Цель настоящей статьи – разработка подхода к установлению операционной нормы удельного расхода электроэнергии на выполнение транспортных операций деревообрабатывающего производства, используемых для выгрузки леса из воды, транспортировки лесоматериалов со складов в цех и обслуживания технологических операций между отдельными агрегатами. Исследования энергетических свойств электропривода конвейеров проведены в направлении, при котором потери и полезное потребление энергии определяются через некоторые коэффициенты потерь и производительность агрегатов. Получены аналитические зависимости между потребляемой мощностью, удельным потреблением электроэнергии и производительностью конвейера, названные энергетическими характеристиками. Используемый метод позволяет выразить полезную нагрузку на агрегат через производительность – показатель, по которому практически оцениваются результаты работы агрегата, участка, цеха и т. д. Наличие энергетических характеристик дает возможность более качественно подойти к вопросу планирования удельных расходов энергии по каждому типоразмеру сортиментов и производству в целом. В результате исследований установлено, что энергетическая характеристика мощности, потребляемой транспортными устройствами, носит линейный характер, удельного расхода электро-энергии – нелинейный. Выявлены основные технологические факторы и параметры оборудования и сырья, влияющие на удельное электропотребление конвейеров.

Как подтверждают мировые тенденции, существенные достоинства имеют электрические станции, использующие в качестве рабочего тела цикла Ренкина низкокипящие рабочие тела. В данной статье приводятся описание и показатели эффективности двух установок, которые возможно применить на тепловых электрических станциях для повышения их общей эффективности. В обоих случаях в традиционную схему ТЭС введен фреоновый контур. Конденсационный пароводяной энергоблок надстроен фреоновым контуром, который внедрен непосредственно в термодинамический цикл для отведения тепла в конденсаторе и направлен на дополнительную выработку электроэнергии, при этом вытесняется традиционная система технического водоснабжения. При комбинированной системе теплоснабжения от ТЭЦ с газовым сетевым подогревателем в качестве внутриквартальных энергоустановок применяются фреоновые термотрансформаторы. Эта схема позволяет перейти на пониженный температурный график прямой и обратной сетевой воды, что повышает качество эксплуатации систем теплоснабжения, снижает их стоимость и повышает эффективность теплоснабжения потребителей. В статье обоснован выбор рабочего тела, обусловленный его озонобезопасностью, доступностью, широким применением на рынке фреоновых технологий и распространенностью компрессорного оборудования на его основе. При исследовании эффективности рассматриваемых установок и в том и в другом случае рабочим телом фреонового контура является фреон R-134a. В тексте приводятся описание принципиальных схем установок и расчетные формулы КПД, технико-экономической эффективности, а также диапазон параметров, при которых был рассчитан фреоновый контур. Приведены расчетные значения КПД и технико-экономической эффективности установок, конструктивно-компоновочных параметров фреонового контура. В заключение представлены преимущества рассмотренных фреоновых технологий на рабочем теле R-134a.

В лабораторных условиях исследовано возникновение искровых каналов во влажном грунте у электрода при растекании импульсного тока длительностью 5—100 мкс при амплитуде импульса напряжения 20—50 кВ. Разработана методика регистрации искровых каналов в объеме грунта. Впервые получены оптические изображения искровых каналов в грунте. Определены пороговые значения плотности тока и напряженности электрического поля при образовании плазменных каналов в зависимости от влажности грунта и длительности импульсного воздействия.

Основными отличительными особенностями разработанной лабораторной электрогидравлической установки для обеззараживания воды в сравнении с известными являются параметры узлов конструкции и режим её работы. Для штатной работы установки требуется подобрать обоснованные расчётным методом параметры импульсного трансформатора и искрового разрядника. Лабораторная установка состоит из генератора импульсных напряжений, искрового разрядника, рабочего органа и контрольно-измерительной аппаратуры. Генератор импульсных напряжений предназначен для выработки напряжения, величины которого достаточно для пробоя формирующего и рабочего промежутков между электродами, за счёт чего некоторая часть энергии выделяется в канале искрового разрядника. Условиями номинального режима работы установки являются: минимальное потребление энергии формирующего и рабочего промежутков от накопительного устройства, надёжность работы и долговечность составных деталей и узлов. В соответствии с разработанной структурной схемой генератор импульсных напряжений состоит из источника питания, импульсного высоковольтного повышающего трансформатора (умножителя энергии) с выпрямителем высокого напряжения, собранным по двухполупериодной схеме, и ёмкостного накопительного устройства с сосредоточенными параметрами (конденсатора). Обоснованы такие параметры трансформатора, как число витков, средний диаметр, токи и напряжения первичной и вторичной обмоток, а также такие параметры искрового разрядника, как удельное и полное действие к моменту времени импульсного тока, переносимый этим током заряд и материал электродов. Номинальный режим работы установки для обеззараживания воды: мощность трансформатора – 1 кВт; рабочее напряжение – 10 кВ; ёмкость конденсатора – 1 мкФ; формирующий и рабочий промежутки – 1–2 мм; система электродов – острие-диск; частота искровых электрических разрядов – 3 Гц; количество разрядов – 100–500 шт.

Нормирование удельных расходов энергии на деревообрабатывающих предприятиях строится в соответствии с расчленением производства, с одной стороны, на отдельные операции и процессы по видам производимой продукции, с другой – на отдельные участки (агрегаты, цехи, предприятие в целом). В соответствии с этим различают операционные удельные нормы по отдельным операциям и суммарные удельные нормы по отдельным производственным процессам. Целью настоящей статьи явилось изложение подхода к установлению операционной нормы удельного расхода электроэнергии на выполнение операций обрезки досок на обрезных станках, которые применяются в лесопильном производстве для продольной обрезки кромок у необрезных досок и горбылей. Исследования энергетических свойств электропривода обрезного станка проводятся в направлении, при котором потери и полезное потребление энергии определяются через некоторые коэффициенты потерь и производительность агрегата. В ходе исследований получены аналитические зависимости между потребляемой мощностью, удельным потреблением электроэнергии и производительностью механизма резания обрезного станка, получившие название энергетических характеристик. Используемый метод позволяет выразить полезную нагрузку на агрегат через производительность – показатель, по которому практически оцениваются результаты работы агрегата, участка, цеха и др. Наличие энергетических характеристик позволит более качественно подойти к вопросу планирования удельных расходов энергии по каждому типоразмеру сортиментов и производству в целом. Установлено, что энергетическая характеристика потребляемой мощности обрезных станков носит линейный характер, удельного расхода электроэнергии – нелинейный. Выявлены основные технологические факторы и параметры оборудования и сырья, влияющие на удельное электропотребление обрезных станков.

Рассмотрена радиоэлектронная система контроля образования наледи на проводах воздушных линий электропередачи (ВЛЭП), принцип работы которой основан на регистрации разности скоростей прохождения электромагнитного гармонического сигнала по контролируемому участку линии и воздушной среде. Информация о толщине ледяной муфты передается по радиоканалу на диспетчерский пункт

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.

Нормирование удельных расходов энергии на деревообрабатывающих предприятиях строится в соответствии с расчленением производства, с одной стороны, на отдельные операции и процессы по видам производимой продукции, с другой – на отдельные участки (агрегаты, цехи, предприятие в целом). В соответствии с этим различают операционные удельные нормы по отдельным операциям и суммарные удельные нормы по отдельным производственным процессам. Целью настоящей статьи явилось изложение подхода к установлению операционной нормы удельного расхода электроэнергии на выполнение операций распиловки древесины на лесопильных рамах с учетом вероятностных характеристик пиловочного сырья. Для проведения исследований предложена линейная математическая модель графика электропотребления механизма резания главного привода лесопильной рамы, использованы методы теории вероятностей. На основе применения методов теории вероятностей найдены законы распределения максимальной мощности, общего и удельного электропотребления за эффективное и операционное время цикла, а также их числовые характеристики, установлены зависимости показателей линейной модели электропотребления от геометрических характеристик распиливаемого сырья и параметров режима лесопильных рам. Полученные результаты могут быть использованы при решении вопросов нормирования и планирования электропотребления процессов лесопиления. Установлено, что основные показатели линейной модели электропотребления лесопильной рамы являются случайными величинами, распределенными не по закону Гаусса. Однако вид графика плотности распределения позволил аппроксимировать его законом нормального распределения, при этом их основные характеристики сохранились. Ошибка аппроксимации составила не более 0,02 %. Получены формулы расчета показателей электропотребления в зависимости от геометрических характеристик пиловочного сырья.

Рассказывается о полезных свойствах короткого замыкания.

Энергетические балансы мощности и выработки электроэнергии играют большую роль в управлении режимами ЭЭС. В пособии кратко излагаются только оперативные планы. Для более полного усвоения темы студенты выполняют курсовой проект.

One of the main tasks of the manual is to consolidate the theoretical material studied by the students in the first term of the Master Program. The manual also includes the issues of electromagnetic compatibility in electrical supply systems with the object under study – the interaction of the system «power supply network – consumer». It allows a student to better understand the physical processes running not only during the interaction of consumer power supply systems and power networks but also during the processes of consumer interactions. The authors analyze the quality of consumer electrical power supply on the basis of the system operating conditions in accordance with STANDARD 32144-2013.

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, регу¬ляторов возбуждения, системных стабилизаторов и регулятора скорости вра¬щения гидрогенератора. Изложены начальные шаги по использованию Simulink для моделирования динамических систем. Учебное пособие отвечает требованиям Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по подготовке бакалавров и магистрантов направления 140400 - «Электротехника и электроэнергетика». Пособие может быть полезно для аспирантов электроэнергетических специальностей.