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

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)».

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

Работа посвящена системам диагностического мониторинга и управления техническим состоянием силового трансформаторного оборудования ответственных энергетических объектов (электростанций и электрических сетей). Особое внимание уделяется методам и моделям предиктивной аналитики, позволяющим обеспечивать надежное функционирование трансформаторов, как критически важного актива ЭЭС, на основе достоверного распознавания и своевременного устранения опасных развивающихся дефектов. Предложены оригинальные решения и программное обеспечение, согласующие функциональные возможности современных технических средств мониторинга с повышенными требованиями к достоверности диагностической оценки состояния оборудования.

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.

В монографии рассмотрены принципиальные вопросы современного состояния развития энергетики возобновляемых источников, проанализированы причины бурного роста мощности установок на основе ВИЭ в мире. Показано, что движущими силами, заставляющими государства заниматься интенсивным развитием ВИЭ, является необходимость обеспечения ресурсной безопасности, энергетической и экологической безопасности, а также социально-экономической безопасности. Детально проанализирован мировой опыт законотворческой работы по поддержке развития ВИЭ и акты, принимаемые в России. Даны 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 принципы аккумулирования и комплексного использования энергии ВИЭ, в том числе с использованием принципов гидравлического аккумулирования энергии ВИЭ.

Приведены задачи по расчету релейной защиты наиболее распространенных элементов энергосистем. Эти задачи в течение нескольких лет использовались на практических занятиях по дисциплине «Релейная защита и автоматика» для студентов, обучающихся по направлению «Электроэнергетика и электротехника». Примеры, приведенные в пособии, будут полезны при выполнении лабораторных и расчетно-графических работ указанного курса. Все расчеты снабжены пояснениями, которые помогут студентам в усвоении изучаемого материала. Настоящее пособие будет особенно полезно студентам заочной формы обучения.

Рассмотрены основы теории, принципы построения и функционирования систем передачи и распределения электрической энергии, варианты расчета параметров рабочих режимов электрических сетей инженерными и численными методами. Приведены характеристики многорежимности и методы расчета потерь электроэнергии. Показаны принципы построения, оптимизации проектных решений, анализа эксплуатационных режимов и управления ими. Приведены упрощенная методика расчета режима системы электроснабжения городского района и алгоритм решения энергетических задач с подробными пояснениями.

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.

Методические указания содержат рекомендации по выполнению курсовой работы по электроснабжению населенного пункта, основные теоретические сведения, требования к ее структуре и оформлению.

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.

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 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.

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.

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.

Учебное пособие предназначено для изучения дисциплины «Модели оптимизации развития электроэнергетических систем», кроме того, может быть использовано при изучении отдельных разделов спецкурсов и дисциплины «Электроэнергетические системы и сети». Наряду с изложением традиционных методов решения задач развития ЭЭС в предлагаемом учебном пособии рассмотрены новые подходы, нацеленные на решение задач развития в условиях перехода к рыночной экономике. К ним относятся формирование критериев в задачах управления и развития электроэнергетики с учетом многосубъектности, методы технико-экономических расчетов, модели экологических критериев, многокритериальный анализ в условиях неопределенности и другие.

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.

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».

Учебное пособие содержит информацию об устройствах и системах электропитания телекоммуникационного оборудования различного назначения. В основном, приводятся справочные данные приведенные в каталогах и интернет - ресурсах компании Промсвязьдизайн, которая в настоящее время является одним из основных разработчиков и производителей отечественных электропитающих установок. Пособие разработано в соответствии с ФГОС ВО по направлению подготовки «Инфокоммуникационные технологии и системы связи (11.03.02)» .

Пособие составлено в соответствии с требованиями Федерального государственного образовательного стандарта высшего образования и рабочими программами по дисциплине. Содержит методические указания по выполнению двенадцати лабораторных работ, включающих краткие теоретические сведения темам занятий, задания, планы составления отчёта, контрольные вопросы, литературу.

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.

Тепловые электростанции России в настоящее время вынуждены работать на непроектных углях или углях ухудшенного качества, что подразумевает изменение теплоты сгорания топлива, более высокие показатели влажности и зольности углей по сравнению с указанными в ГОСТах на данную марку.

Настоящий очерк продолжает публикацию серии статей по истории теплоэнергетики России. В 2023 г. исполняется 150 лет со дня рождения классика российской и советской теплофикации теплоэнергетика Дмитриева Владимира Владимировича. В очерке приведены его биография и краткая история электрических станций, к которым он имел отношение. Особое внимание уделено объектам, на которых он применил совместную выработку электрической и тепловой энергии, создав при этом новую экономичную технологию энергетического производства. Издание снабжено планами, схемами и историческими фотографиями.

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.

Разработаны технология и методика назначения параметров изготовления теплоизоляционных материалов (ТИМ) из базальтовых волокон методом фильтрационного осаждения. Предложена методика определения геометрических размеров образцов ТИМ на основе базальтовых волокон и стеклянных микросфер. Экспериментально установлено, что указанные ТИМ при нагреве до температуры 400 °С обладают низкой теплопроводностью, равной 0,04 Вт/(м·K). Намечены пути дальнейших исследований ТИМ с другими, более теплостойкими связующими.

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.

Одной из основных задач данного пособия является закрепление у студентов знаний теоретического курса, изучаемого в первом семестре I курса. Кроме того, решение практических задач поможет лучше понять и представить физические процессы, происходящие в электрических сетях при передаче и распределении электроэнергии.

Изложены режимные свойства и режимные задачи электростанций и энергосистем. Показана их важность для составления энергетических балансов мощности и электроэнергии. Специальное внимание уделено взаимосвязи энергетических балансов и коммерческих задач электроэнергетического рынка. Приведены принципы и методы оптимизации энергетических режимов.

Учебное пособие содержит актуальный аналитический и методический материал по управлению проектами в области атомной энергетики, отражающий опыт реализации проектов атомных электростанций как в Российской Федерации, так и за рубежом, что является важным отличием данного учебного пособия от имеющейся учебной литературы.

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.

Изложена методология проектирования автоматизированной системы технологического управления цифровыми подстанциями. Рассмотрены интеллектуальные энергоустановки, оборудование информационного взаимодействия, средства учета и контроля электроэнергии, информационные и управляющие системы, мероприятия по развитию и повышению надежности электросетевого комплекса.

Рассмотрены перспективы развития оборудования распределительных устройств высоковольтных подстанций. Приведены краткие теоретические сведения о высоковольтных электрических аппаратах 6–10 кВ. Дан анализ приборов, используемых для диагностики переходных сопротивлений контактов. Изложены вопросы анализа результатов диагностики шинного и линейного разъединителей, вакуумного выключателя.

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 учебно-методическом пособии изложены основы реализации методологии решения исследовательских задач, предложены инструменты и методы постановки и планирования эксперимента, моделирования опасных процессов и защиты от последствий на объектах тепловой и атомной энергетики, инструменты и методы статистической обработки результатов эксперимента, а также вопросы стандартизации и оценки безопасности строительства.

В монографии представлены результаты экологического мониторинга основных объектов топливно-энергетического комплекса России, Казахстана, Узбекистана, Монголии, полученные с использованием ресурсов дистанционного зондирования Земли. Выявлены долговременные тренды в формировании и развитии наземных растительных и лесных экосистем на территории горно-промышленных ландшафтов, образованных в ходе разработки месторождений энергетического и каменного угля открытым способом. На территории Красноярского края и Иркутской области с использованием результатов космической съемки обследованы золошлаковые накопители восемнадцати крупных тепловых станций с угольной генерацией тепловой и электрической энергии. Для топливного сектора ТЭК с учетом географического расположения предложены технологии рекультивации породных отвалов, а для энергетических объектов разработаны технологии эксплуатации золошлаковых накопителей.

Рассмотрена задача выбора оборудования электрических подстанций, включая выбор коммутационного оборудования, силовых трансформаторов, кабельных линий. Приведены варианты исходных данных для проектирования и примеры расчета.

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

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.

Рассмотрены вопросы, связанные с рационализацией электропотребления и энергосбережением на промышленном предприятии, а также методы расчета электропотребления на оптовом рынке электроэнергии и мощности.

Приведены собственные нужды тепловой электрической станции, которые необходимы при расчете тепловой схемы и выборе основного и вспомогательного оборудования к выпускной квалификационной работе для бакалавров ФЭН всех форм обучения направления 13.03.01 «Теплоэнергетика и теплотехника».

В монографии рассмотрены вопросы модернизации управления ТСО в условиях совершенствования модели рынка тепловой энергии в РФ. В качестве главного условия функционирования и развития современных российских ТСО рассмотрено обеспечение выполнения научно-технологических приоритетов отрасли теплоснабжения, сформулированных в ряде основополагающих государственных документов РФ. Приведен анализ перспектив развития отрасли теплоснабжения, современные реалии взаимодействия ее участников и новые возможности их совершенствования в контексте актуализированных положений ФЗ от 27.07.2010 г. №190-ФЗ «О теплоснабжении». Представлены результаты исследования преимуществ инструмента мониторинга эксплуатационных характеристик тепловых сетей в управлении ТСО.

Представлены основные сведения об электротехническом оборудовании и схемах электрических соединений электростанций и подстанций.

В книге собраны труды ученых, аспирантов и соискателей кафедры тепловых электрических станций Новосибирского государственного технического университета по энергетике, прошедшие широкую научную апробацию на мероприятиях разного уровня в России и за рубежом и получившие положительные отзывы в научной и профессиональной среде специалистов. В ней комплексно решаются технические, методические, оптимизационные, экологические задачи развития энергоблоков электростанций и энергоустановок.

Рассмотрены элементы квантовой механики, статистической физики, механики сплошной среды и теории теплопередачи применительно к анализу процессов в высоковольтном электрооборудовании и в аппаратуре больших импульсных токов, сильных и сверхсильных магнитных полей. Разделы учебного пособия снабжены упражнениями и задачами для самоконтроля.

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.

В учебно-методическом пособии рассмотрены принципы проектирования автономной ветродизельной станции для электроснабжения населенных пунктов.

В пособии изложены наиболее важные положения учебного курса: основные принципы и определения; практические методы анализа статической и динамической устойчивости параллельной работы синхронных электрических машин и нагрузки; средства обеспечения устойчивости. Освещены основы метода малых колебаний, примеры его применения при анализе апериодической и колебательной устойчивости электроэнергетических систем.

В монографии рассмотрен ситуационный подход к управлению нормальными режимами работы гидроэлектростанций. Отличительными особенностями такого процесса управления являются многокритериальность, адаптивность, необходимость принятия решений в условиях неопределенности. В качестве методологии построения систем ситуационного управления предложена теория возможностей – математический инструмент, позволяющий интерпретировать неточную, расплывчатую информацию об объекте. Процесс принятия решений рассматривается как крайне важный и ответственный этап управления, нуждающийся в дополнительной информационной поддержке. Для решения этой задачи, а также задачи многокритериальной оптимизации состава работающих агрегатов были сформулированы основные принципы подсистем СППР и РУСА. Предложенные в работе математические модели и алгоритмы ориентированы на ГЭС разного уровня мощности и служат идеологической основой для реализации современных человеко-машинных систем управления.

Рассмотрены вопросы, связанные с возведением, ремонтом, реконструкцией и демонтажом высоких железобетонных и металлических газоотводящих (дымовых) труб тепловых электростанций: общие проблемы сооружения, возведение фундаментов, железобетонных оболочек в подъемно-переставной и скользящей опалубке, устройство футеровки. Значительное место уделено монтажу газоотводящих металлических стволов, расположенных внутри железобетонных оболочек, а также сооружению труб с металлическим каркасом. Представлены современные материалы и способы ремонта футеровок, железобетонных оболочек. Выделены технологии демонтажа. Использованы проектные материалы, в том числе по трубам, построенным в последнее десятилетие.

Рассмотрены вопросы, связанные с возведением, ремонтом, реконструкцией и демонтажем высоких железобетонных и металлических газоотводящих (дымовых) труб тепловых электростанций, общие проблемы сооружения, возведение фундаментов, железобетонных оболочек в подъемно-переставной и скользящей опалубке, устройство футеровки. Значительное место уделено монтажу газоотводящих металлических стволов, расположенных внутри железобетонных оболочек, а также сооружению труб с металлическим каркасом. Представлены современные материалы и способы ремонта футеровок, железобетонных оболочек. Выделены технологии демонтажа. Использованы проектные материалы, в том числе по трубам, построенным в последнее десятилетие.

Рассмотрены особенности автономных систем электроснабжения населенных пунктов, потенциал возобновляемых источников энергии в районах Красноярского края и Республики Тыва, а также энергетические характеристики фотоэлектрических и гидроэнергетических установок. Значительное внимание уделено вопросам математического моделирования и рационального построения автономных систем электроснабжения с применением энергокомплексов на основе установок, использующих энергию Солнца и воды. Представлены критерии экономической эффективности внедрения фотоэлектрических и гидроэнергетических установок. На примере поселков Красноярского края и Республики Тыва показаны возможности практического применения подобных систем энергообеспечения.