Электроснабжение и энергосбережение by Донецкий политехник (Донецкий национальный технический университет)

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧЕРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ И ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ

ДОКЛАДЫ ВУЗОВСКОЙ НАУЧНОЙ КОНФЕРЕНЦИИ Донецк 17-18 апреля 2019 г.

Донецк, 2019

ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ И ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ

ДОКЛАДЫ ВУЗОВСКОЙ НАУЧНОЙ КОНФЕРЕНЦИИ Донецк 17-18 апреля 2019 г.

Донецк, 2019

УДК 621.3 ББК 31 Редакционная коллегия: Левшов А.В. – к.т.н., доц., заведующий кафедрой «Электроснабжение промышленных предприятий и городов» (ЭПГ); Куренный Э.Г., д.т.н., проф. каф. ЭПГ; Якимишина В.В., к.т.н. доц. каф. ЭПГ; Бершадский И.А., д.т.н., проф. каф. ЭПГ; Ковалев А.П., д.т.н., проф. каф. ЭПГ; Чурсинов В.И., к.т.н., доц. каф. ЭПГ; Чурсинова А.А., к.т.н., доц. каф. ЭПГ. Электроснабжение и энергосбережение [Электронный ресурс]: материалы Вузовской научно-практической конференции студентов, г. Донецк, 17-18 апреля 2019 г. / отв. ред. А.А. Чурсинова / ГОУВПО ДОННТУ. – Донецк: ДОННТУ, 2019. – 72 с.

В материалах конференции представлены тезисы докладов студентов магистрантов направления подготовки 13.04.02 «Электроэнергетика и электротехника», магистерские программы «Электроснабжение и энергосбережение» и «Электроэнергетические системы и сети».

Рекомендовано ученым советом ГОУВПО «Донецкий национальный технический университет» Протокол № 4 от 17.05.2019 г.

Оглавление ВЕРОЯТНОСТИ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ПОЖАРА ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ НА ПРЕДПРИЯТИИ УГЛЕДОБЫВАЮЩЕЙ ОТРАСЛИ И.А. Близнюк ВОЗМОЖНОСТИ БЕСПРОВОДНОЙ ПЕРЕДАЧИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ А.А. Беслик КРИТЕРИЙ ВОЗМОЖНОСТИ ГРУППОВОГО САМОЗАПУСКА П.В. Бондаренко ОБОСНОВАНИЕ МОДЕЛИ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ ИНВЕСТИЦИЙ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СЕТИ М.С. Ворожбит ДОПУЩЕНИЯ, ПОЗВОЛЯЮЩИЕ РЕАЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДСТАВИТЬ ЕГО СХЕМОЙ ЗАМЕЩЕНИЯ В.В. Голяшов ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СТАТИЧЕСКИХ КОМПЕНСАТОРОВ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ДСП Д.Г. Дмитриенко СНИЖЕНИЕ ПОТЕРЬ МОЩНОСТИ В ЗАМКНУТЫХ СЕТЯХ Т.В. Зайнутдинова ПРИМЕНЕНИЕ ИННОВАЦИОННЫХ РАЗРАБОТОК ГРУППЫ КОМПАНИЙ CSOFT ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ И.А. Иванков СПОСОБЫ ЭКОНОМИИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ МНОГОКВАРТИРНЫХ ЗДАНИЙ А.И. Колосов ЗАЩИТА ШИН 6-10КВ ОТ МЕЖДУФАЗНЫХ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ П.Д. Кравченко ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ НЕСИММЕТРИИ НАПРЯЖЕНИЙ НА РАБОТУ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ О.И. Кудряшов ОБЗОР НОРМАТИВНЫХ ДОКУМЕНТОВ В ОБЛАСТИ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ УЗЛОВ НАГРУЗКИ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ Е.Г. Колабухов ОЦЕНКА СТЕПЕНИ РИСКА ПОРАЖЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ А.С. Карпунина СПОСОБЫ УСТРАНЕНИЯ ПРИЧИН ЛОЖНОГО СРАБАТЫВАНИЯ УЗО Т.В. Козак СНИЖЕНИЕ УЩЕРБА ОТ НЕДООТПУСКА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ Е.А. Комиссарова ВЛИЯНИЕ КАЧЕСТВА НАПРЯЖЕНИЯ НА РАБОТУ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ А.Д. Куценко ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ ЛАМП ПО ПУЛЬСАЦИИ ОСВЕЩЕННОСТИ Ю.Н. Карпов УВЕЛИЧЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ИНДУКЦИОННЫХ УСТАНОВОК А.А. Левашов ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

СОВРЕМЕННЫХ

ПРОГРАММНЫХ

ПРОДУКТОВ

ДЛЯ

7 7 9 13 14 15 17 18 19 21 24

26 27 28 29 31 32

ИЗУЧЕНИЯ СОСТОЯНИЯ ИЗОЛЯЦИИ ОБМОТОК ТРАНСФОРМАТОРОВ И.А. Мурзин ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ И ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ Б.О. Назаренко ВЛИЯНИЕ КОЛЕБАНИЙ НАПРЯЖЕНИЯ НА РАБОТУ СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ В.В. Нечепоренко ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ ГРУППЫ ПАРАЛЛЕЛЬНО ВКЛЮЧЕННЫХ КАБЕЛЕЙ Д.Я. Омахель НЕСТАЦИОНАРНЫЙ НАГРЕВ ДВУХЖИЛЬНОГО КАБЕЛЯ А.С. Петренко ЭФФЕКТИВНОСТЬ СДВОЕННЫХ РЕАКТОРОВ ПРИ КОЛЕБАНИЯХ НАГРУЗОК ВЕТВЕЙ Е.В. Павлушенко ИСПОЛЬЗОВАНИЕ САПР PROJECT STUDIO CS ЭЛЕКТРИКА ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 1-ГО ЭТАЖА ГОСТИНИЦЫ Е.А. Роскина АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ АСУ ТП ПОНИЗИТЕЛЬНОЙ ПОДСТАНЦИИ 110/10/6 КВ Д.В. Снежко ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕЖИМЫ СЕТЕЙ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ С ИМПУЛЬСНОЙ НАГРУЗКОЙ А.Н. Сировацкий ДОПУЩЕНИЯ И ПОЛОЖЕНИЯ, ПОЗВОЛЯЮЩИЕ РЕАЛЬНУЮ СХЕМУ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРИ ОЦЕНКЕ ЕЕ НАДЕЖНОСТИ ЗАМЕНИТЬ НА ЭКВИВАЛЕНТНУЮ О.А. Сапоненко ОБ ОЦЕНКЕ БЕЗОПАСНОСТИ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ Е.В. Станиславская СИСТЕМА УРАВНИВАНИЯ ПОТЕНЦИАЛОВ В ЖИЛЫХ ДОМАХ С.В. Тарасенко НИКЕЛЬ-КАДМИЕВЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ Н.В. Темертей ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СОВРЕМЕННЫХ ПРОГРАММНЫХ ПРОДУКТОВ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ СОСТОЯНИЯ ИЗОЛЯЦИИ ГЕНЕРАТОРОВ Р.С. Филимонов ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ РЕГИОНАЛЬНОГО ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ (ДНР) С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ А.В. Хмеленко ДЕФЕКТЫ И ДИАГНОСТИКА ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ А.И. Цыбулева НОРМИРОВАНИЕ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ПУЛЬСАЦИИ И ОСВЕЩЕННОСТИ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ОСВЕЩЕНИЯ С.В. Цеханович ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕСТА ПОВРЕЖДЕНИЯ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ Д.Н. Цыганков ЭКОНОМИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ЗА СЧЕТ РЕГУЛИРОВАНИЯ ОСВЕЩЕНИЯ М.Н. Цыганков ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ Е.В. Черкас

34 36 37 38 39 42 43 46 49

50 51 52 55 57 59 60 61 64 65 65

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ НЕСИНУСОИДАЛЬНОСТИ НАПРЯЖЕНИЯ НА КОНДЕНСАТОРНЫЕ УСТАНОВКИ 67 Е.В. Шипунов МЕТОД РАЗЛОЖЕНИЯ ПО БАЗОВОМУ ЭЛЕМЕНТУ В РАСЧЕТАХ НАДЕЖНОСТИ СХЕМ. 70 Д.В. Щегловская ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА НАДЕЖНОСТИ НЕВОССТАНАВЛИВАЕМЫХ СХЕМ 71 Е.В. Щегловская

ВЕРОЯТНОСТИ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ПОЖАРА ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ НА ПРЕДПРИЯТИИ УГЛЕДОБЫВАЮЩЕЙ ОТРАСЛИ ст. гр. ЭПГм-17б Близнюк И.А., руководитель проф. Ковалев А.П. Анализ отечественных и зарубежных источников информации показывает, что аварийные режимы в электроустановках и сетях, в частности: короткие замыкания (КЗ), перегрузки, ослабленные искрящие или опасно нагретые контакты в силовой цепи нередко сопровождаются пожарами, которые причиняют значительный материальный ущерб работе предприятий. Безопасность на угольных шахтах обеспечивается надежной работой средств защиты, реагирующие на аварийные изменения контролируемых ими параметров (состав воздуха в выработке, величина электрического тока, напряжения, технологические параметры машин, механизмов и т.д.). За надежную работу средств защиты соответствует обслуживающий их персонал. Таким образом, в пожарной безопасностью систем электроснабжения следует понимать способность средств защиты и обслуживающего их персонала не допускать ситуаций, приводящих к пожарам. Система электроснабжения угольной шахты состоит из источников энергии, комплектных распределительных устройств, кабельных сетей и потребителей. Такая система оснащена всеми необходимыми видами защиты и защитного отключения, которые способны предотвратить катастрофические последствия возможных аварийных ситуаций, случайно происходят в системе, или в среде, ее окружающий. В неповрежденных состоянии такая система безопасна. При повреждении элемента сети, на который подан напряжение, или ошибке обслуживающего персонала, система может не только перестать подавать питание потребителям, но и сама оказаться очень опасной. Очень опасной система электроснабжения становится при повреждении изоляции электрических цепей. В результате таких событий возникают тока утечки (ОС) и короткие замыкания (КЗ), что приводит к появлению источников опасных в отношении пожара (нарушение условий пожаробезопасности). Случайное явление, взятое как одна конкретное событие, предвидеть невозможно. Однако, при массовых случайных событиях обычно возникают четкие закономерности, можно использовать как для оценки существующего положения дел, так и для прогнозирования поведения исследуемого явления в новых условиях, в свою очередь позволяет организовать деятельность людей в нужном и больше эффектном направлении. Количественное оценивание эффективности действия всех средств обеспечения пожарной безопасности, в шахтных системах электроснабжения можно дать по возможности или интенсивности пожара. ВОЗМОЖНОСТИ БЕСПРОВОДНОЙ ПЕРЕДАЧИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ст.гр. ЭПГм-17а Беслик А.А., руководитель доц. Чурсинов В.И. В 1892 году в Лондоне, а через год в Филадельфии, известный изобретатель, серб по национальности, Никола Тесла демонстрировал передачу электроэнергии по одному проводу. Как он это делал — остается загадкой. Часть его записей до сих пор не расшифрована, другая часть сгорела. Сенсационность опытов Тесла очевидна любому электрику: ведь, чтобы ток шел по проводам, они должны составлять замкнутый контур. А тут вдруг — один незаземленный провод! 7

Но, я думаю, современным электрикам предстоит удивиться еще больше, когда они узнают, что у нас в стране работает человек, который тоже нашел способ передавать электроэнергию по одному незамкнутому проводу. Инженер Станислав Авраменко делает это уже 15 лет. Как же осуществляется феноменальное явление, не укладывающееся в рамки общепризнанных представлений? На рисунке показана одна из схем Авраменко. Она состоит из трансформатора Т, линии электропередачи (провода) Л, двух встречно включенных диодов Д, конденсатора С и разрядника Р. Трансформатор имеет ряд особенностей, которые пока (дабы сохранить приоритет) раскрывать не будем. Скажем только, что он схож с резонансным трансформатором Тесла, в котором первичная обмотка питается напряжением с частотой, равной резонансной частоте вторичной обмотки. Подключим входные (на рис.— нижние) выводы трансформатора к источнику переменного напряжения. Поскольку два других его вывода между собой не замкнуты (точка 1 просто висит в воздухе), тока наблюдаться в них вроде бы не должно. Однако в разряднике возникает искра — происходит пробой воздуха электрическими за рядами! Он может быть непрерывным или прерывным, повторяться с интервалом, зависящим от емкости конденсатора, величины и частоты приложенного к трансформатору напряжения. Получается, что на противоположных сторонах разрядника периодически накапливается определенное число зарядов. Но поступать туда они могут, по всей видимости, лишь от точки 3 через диоды, выпрямляющие переменный ток, существующий в линии Л. Таким образом в вилке Авраменко (часть схемы правее точки 3) циркулирует постоянный по направлению и пульсирующий по величине ток. Подключенный к разряднику вольтметр V, при частоте около 3 кГц и напряжении 60 В на входе трансформатора, показывает перед пробоем 10 - 20 кВ. Установленный вместо него амперметр регистрирует ток в десятки микроампер.

На этом “чудеса” с вилкой Авраменко не заканчиваются. При сопротивлениях R1=2— 5 МОм и R2=2—100 МОм (рис. 2) наблюдаются странности при определении выделяющейся на последнем мощности. Измерив (по общепринятой практике) ток магнитоэлектрическим амперметром А и напряжение электростатическим вольтметром V, перемножив полученные величины, получаем мощность много меньше той, которая определяется точным калориметрическим способом по тепловыделению на сопротивлении R2. Между тем, по всем существующим правилам, они должны совпадать. Объяснения тут пока нет.

Усложнив схему, экспериментаторы передавали по линии Л мощность, равную 1,3 кВт. Это подтвердили три ярко горевшие лампочки, суммарная мощность которых составляла как раз названную величину. Опыт проводился 5 июля 1990 года в одной из лабораторий Московского энергетического института. Источником питания служил машинный генератор с частотой 8 кГц. Длина провода Л равнялась 2,75 м. Интересно, что он был не медным или алюминиевым, которые обычно применяют для передачи электроэнергии (их сопротивление относительно мало), а вольфрамовым! Да к тому же диаметром — 15 мкм! То есть электрическое сопротивление такого провода намного превышало сопротивление обычных проводов той же длины. По идее, здесь должны происходить большие потери электроэнергии, а провод — раскалиться и излучать тепло. Но этого не было, пока трудно объяснить почему,— вольфрам оставался холодным. Высокие должностные лица с учеными степенями, убедившиеся в реальности опыта, были просто ошеломлены (однако своих фамилий просили на всякий случай не называть). А наиболее представительная делегация знакомилась с опытами Авраменко еще летом 1989 года. В нее входили заместитель министра Минэнерго, начальники главков и другие ответственные научно-административные работники. Поскольку вразумительного теоретического объяснения эффектам Авраменко никто дать не мог, делегация ограничилась тем, что пожелала ему дальнейших успехов и чинно удалилась. Кстати, о заинтересованности государственных органов в технических новшествах: Авраменко подал первую заявку на изобретение в январе 1978 года, но до сих пор не получил авторского свидетельства. А ведь при внимательном взгляде на опыты Авраменко становится ясно, что это не просто экспериментаторские игрушки. Вспомните, какая мощность передавалась по вольфрамовому проводнику, и он не нагревался! То есть линия как бы не имела сопротивления. Так что же она собой представляла — “сверхпроводник” при комнатной температуре? Тут уж дальше и комментировать нечего — насчет практического значения. Есть, конечно, и теоретические предположения, объясняющие результаты опытов. Не вдаваясь в подробности, скажем, что эффект может быть связан с токами смещения и резонансными явлениями — совпадением частоты напряжения источника питания и собственных частот колебания атомных решеток проводника. Между прочим, о мгновенных токах в единичной линии писал еще Фарадей, в 30-х годах прошлого века, а в соответствии с электродинамикой, обоснованной Максвеллом, ток поляризации не приводит к выделению на проводнике джоулева тепла — то есть проводник не оказывает ему сопротивления. Время придет — строгая теория будет создана, а пока инженер Авраменко успешно опробовал передачу электроэнергии по одному проводу на 160 м... КРИТЕРИЙ ВОЗМОЖНОСТИ ГРУППОВОГО САМОЗАПУСКА ст.гр. ЭПГм-17а Бондаренко П.В., руководитель проф. Левшов А.В. В соответствии с требованиями [1] «при решении вопросов развития систем электроснабжения следует учитывать ремонтные, аварийные и послеаварийные режимы». В схемах электроснабжения потребителей 1й категории для обеспечения бесперебойности их питания применяют 2х трансформаторные подстанции с секционной по числу вводов систем шин. Согласно [2] «при проектировании сетевой автоматики необходимо учитывать требования обеспечения самозапуска электродвигателей». Для этого на головных выключателях питающих ЛЭП с целью быстрого восстановления питания предусматривают 9

автоматическое повторное включение (АПВ) после отключения этих выключателей устройствами релейной защиты. Секционные выключатели оснащают устройствами автоматического включения резерва (АВР), которые срабатывают при потере питания или глубоких посадках напряжения шин независимо от вызвавших это причин – срабатывании релейной защиты или отключения вводного выключателя ключом управления. Восстановление питания потребителей после успешного АПВ или АВР принято считать «бесперебойным электроснабжением». Однако в любом из указанных случаев имеет место кратковременный перерыв питания, вследствие которого происходит групповой самозапуск двигательной нагрузки. На воздушных линиях с односторонним питанием (распространенный вариант питания промышленных предприятий) время срабатывания АПВ определяется из условия отстройки от продолжительности деионизации среды в месте короткого замыкания и времени включения выключателя [2]. t АПВ ≥ tди + tвв + t зап , где tди = (0,1 ÷ 0,4) с - время деионизации [3]; tвв = (0,06 ÷ 0,8) с - время включения выключателя [4]; t зап = (0,5 ÷ 0,7) с - время запаса. С учетом этих факторов реальное время восстановления питания в первом цикле АПВ может составлять (1-2) с. Длительность перерыва питания при работе АВР зависит от времени срабатывания релейной защиты питающей ЛЭП и длительности паузы АПВ t АВР ≥ tс. з мах + t АПВ + t зап , где tс. з мах = (0,1 ÷ 0,2) с - наибольшее время действия защиты ЛЭП t зап = (0,5 ÷ 2) с - время запаса. Таким образом, перерыв питания при успешном АВР может достичь t АВР ≥ (0,1 ÷ 0,2) + (1 ÷ 2) + (0,5 ÷ 2) = (1,6 ÷ 4,2) с Как показано в [5] за это время угловая скорость двигателей снизится до 10%. Это позволяет принять допущение о том, что после такого перерыва питания самозапуск происходит из практически заторможенного состояния асинхронных электродвигателей. Точный расчет самозапуска может быть осуществлен графоаналитическим методом последовательных интервалов. Однако такой метод отличается большой трудоемкостью. С достаточной степенью точности процессы при замозапуске можно промоделировать по методу эквивалентного двигателя, который был разработан в «Союзтехэнерго» [6], отличающегося тем, что необходимо иметь подробную информацию о составе и характеристиках электродвигателей и механизмов, характере нарушения нормального режима питания, расчетном времени перерыва питания. Методика предполагает использование специально разработанных компьютерных программ. Известны и более простые способы качественной оценки возможности осуществления режима самозапуска, например, по величине остаточного напряжения на выводах электродвигателей [7].

Рисунок 1. К расчету режима самозапуска после успешного АПВ: а)- поясняющая схема; б) схема замещения для расчета остаточного напряжения

U ост = U н

Z дв.экв , где X тр + Z дв.экв

(1)

U ост - остаточное напряжение на выводах двигателей в начальный момент самозапуска; Z дв.экв - эквивалентное пусковое сопротивление двигателей участвующих в самозапуске; Х тр - реактивное сопротивление трансформатора; Критерием успешности самозапуска является U ост ≥ ( 0,55 ÷0,65 ) [7]. В настоящей работе на основании известного выражения (1) предлагается использовать в качестве критерия успешности самозапуска коэффициент загрузки трансформатора двигательной нагрузкой. При преобразовании выражения (1) приняты следующие допущения: 1) Питающая энергосистема имеет бесконечную мощность. Самозапуск производится из заторможенного состояния. 2) 3) Реактивные и полные сопротивления складываются арифметически. 4) Кратность пускового тока для всех двигателей принята одинаковой. 5) Напряжение всех элементов приведены к напряжению двигателя. Составляющие выражения (1) могут быть получены по известным выражениям Z дв .экв =

U н расч 3 I н дв .экв К пуск экв.

, где

(2)

U н расч - номинальное расчетное напряжение, приведенное к номинальному напряжению двигателей; I н дв.экв - суммарный номинальный ток двигателей,участвующих в самозапуске; К пуск экв. - кратность пускового тока

Х тр = U к

U н2. расч S тр.ном

, где

(3)

U к - напряжение короткого замыкания трансформатора в о.е;

Sтр.ном - номинальная мощность трансформатора. Подставив (2) и (3) в выражение (1) получим U остU к

U н расч 3 I н дв.экв К пуск экв.

U н2. расч S тр.ном

(4)

U н. расч − U ост

После преобразования выражения (4) получаем U н. расч (U н. расч − U ост ) =

3 I н дв.экв U н. расч К пуск экв.U остU кU н. расч S тр.ном

Или Рдв .экв = S тр.ном

U н. расч − U ост кпускU кU ост

(5)

Подставляя в выражение (5) расчетные значения: кпуск = 7 , U к = 0.08о.е ; U ост = 0.7о.е получим допустимую величину загрузки трансформатора двигательной нагрузкой при которой групповой самозапуск будет успешным. Данный критерий возможности группового самозапуска является качественным и может быть использован только для упрощенной оценки последствий аварийных режимов в системах электроснабжения, приводящих к самозапуску из-за кратковременных перерывов питания или глубоких посадок напряжения. 1. ПУЭ 7. Правила устройства электроустановок. Издание 7. Москва. Госэнергонадзор, 2007 2. Нормы технологического проектирования промышленных предприятий. Проектирование электроснабжения промышленных предприятий. Москва, 1994г 3. Рожкова Л.Д, Козулин В.С. Электрооборудование станций и подстанций Издательство Энергия 1980г. 4. Неклепаев Б.Н. Электрическая часть электростанций и подстанций: справочные материалы для курсового и дипломного проектирования / Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. - 5-е изд., стер.- Санкт-Петербург : БХВ-Петербург, 2014. - 607 с. 5. А.Л.Славутинский. Моделирование совместного выбега асинхронных двигателей в узле комплексной нагрузки при потере питания. Вестник Чувашского университета 2017, №3, С.145-151 6. Методика расчета режимов перерыва питания и самозапуска электродвигателей 3÷10 кВ собственных нужд электростанций упрощенными методами. Минтопэнерго РФ, Москва, служба передового опыта ОРГ РЭС 1993г., составитель Георгиади В.Х.] Электронный ресурс, режим доступа : rza.org.ua 7.

ОБОСНОВАНИЕ МОДЕЛИ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ ИНВЕСТИЦИЙ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СЕТИ ст.гр. ЭСИСзм-17 Ворожбит М.С., руководитель доц. Ларина И.И. Величина потерь электроэнергии в электрических сетях характеризует экономичность их работы, а также состояние системы учета электроэнергии, эффективность энергосбытовой деятельности энергоснабжающих организаций. В настоящее время, по свидетельству экспертов, потери превышают максимально допустимый с точки зрения физики передачи электроэнергии уровень (10%). Для снижения потерь необходима реконструкция и техническое перевооружение электрических сетей. При решении конкретных задач по снижению потерь электроэнергии в элементах электрических сетей необходимо соответствующее научное технико-экономическое обоснование. К нему относятся расчеты экономической эффективности и технологической целесообразности каждого мероприятия. В условиях стабильной экономики основным критерием оценки эффективности дополнительных инвестиций являлся критерий минимума приведенных затрат. В условиях рыночной экономики предлагается новый критерий экономической оценки – критерий изменения текущей стоимости ∆NPV. В тоже время ряд авторов утверждают, что поскольку инвестиции, необходимые для реконструкции сети, обеспечиваются за счет всех потребителей, то их обоснование должно выполняться по критерию общественной (социально-экономической) эффективности, т.е. формально так же как и при плановой экономике – по критерию дисконтированных приведенных затрат или сроку окупаемости. В работе выполнена сравнительная оценка экономической эффективности по этим трем критериям при: - развитии электрической сети. К действующей сети, питающей 5 потребителей, подключались еще 2 потребителя. Были рассмотрены 10 разных по конфигурации и напряжению схем электрической сети. В зависимости от конфигурации в каждой схеме было от 4 до 9 вариантов подключения новых узлов; - установке батарей конденсаторов (БК) на 14 подстанциях. Мощность БК выбиралась из условия баланса реактивной мощности в сети. При расчете потерь активной мощности и электроэнергии учитывались потери в стали, меди трансформаторов и в БК:

∆WΣ = ∆Pст ⋅ T + ∆Pмд ⋅ τ M + ∆Pку ⋅ T , где Т – время работы трансформаторов и БК в году, 8700 час.; τм – время максимальных потерь. Потери активной мощности ∆Рку принимались в размере 0,003 кВт/квар. Расчет платы потребителя за перетоки реактивной энергии выполнялся по «Методике расчета платы за перетоки реактивной электроэнергии между энергоснабжающей организацией и ее потребителями» по типовым графикам нагрузки. Расчеты показали, что при выборе лучшего варианта подключения новых улов одинаковый результат был получен в 9 из 10 случаев - 90% совпадения. При установке БК одинаковый результат по критериям минимума дисконтированных затрат и сроку окупаемости получен в 100 % случаев, а по всем трем критериям в 9 из 14 случаев (64 %). Разные результаты можно объяснить тем, что в одном из вариантов (до установки БК) нет инвестиций. Таким образом, критерий ∆NPV можно использовать при проектировании и развитии сетей, а дисконтированные приведенные затраты – при ее реконструкции. 13

ДОПУЩЕНИЯ, ПОЗВОЛЯЮЩИЕ РЕАЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДСТАВИТЬ ЕГО СХЕМОЙ ЗАМЕЩЕНИЯ ст.гр ЭПГзм-18 Голяшов В.В., руководитель доц. Якимишина В.В. В процессе работы электроустановок возникают ненормальные режимы, которые вызывают отключения электроустановок и электрических сетей, т.е. к перерыву в электроснабжении. Перерывы в электроснабжении приводят к простою производства, снижению объема выпускаемой продукции и т.д. В связи с этим возникает необходимость в определении способности систем электроснабжения обеспечить бесперебойность подачи электроэнергии. Методика, разработанная на кафедре электроснабжения промышленных предприятий ДонНТУ, отличается от существующих тем, что она учитывает три состояния защитных коммутационных аппаратов: нормальная работа, отказ типа «обрыв цепи» и отказ выключателя в срабатывании при коротком замыкании в защищаемом элементе сети (в зоне действия защиты). При расчете надежности схем электроснабжения реальный элемент системы электроснабжения заменяется элементом схемы замещения. Каждый элемент схемы характеризуется событиями: - i-й элемент работает, в нем не наблюдается отказ j-го вида; - в i-м элементе произошел отказ j-го вида; - i-й коммутационный аппарат работает и в нем не наблюдается отказ j-го вида; - в i-м коммутационном аппарате произошел отказ j-го вида. Каждое событие характеризуется интенсивностью (параметром потока) отказов λ i. j и интенсивностью (параметром потока) восстановлений µ i. j , где код i обозначает номер элемента в схеме, а код j обозначает вид отказов элемента. j=1– короткое замыкание; j=2 – замыкание на землю; j=3 – обрыв цепи; j=4 – отказ в срабатывании коммутационного аппарата. Допущения: - элемент сети может находиться только в двух состояниях: 0 – работоспособное; 1 – отказавшее; - коммутационные аппараты могут отказывать двумя различными способами: отказ типа «обрыв цепи» и отказ в срабатывании; - случайные интервалы времени между различными отказами элементов и длительности нахождения их в отказавшем состоянии не противоречат экспоненциальным функциям распределения вероятностей; - устройство автоматического ввода резерва (АВР) и системы релейной защиты могут выходить из строя только тогда, когда они находятся в режиме ожидания. В данном случае мы предполагаем,что надежность АВР и средств защиты являются функциями времени, а не числа произведенных ими переключений или отключений; - отказы АВР, средств защиты, систем отключения выключателей и самих выключателей обнаруживаются и устраняются только в результате профилактических проверок; - предполагается, что проверки Θi абсолютно надежные. После каждого отказа электрооборудования или средств защиты его работоспособность полностью восстанавливается; 14

- интервалы времени между отказами (поток отказов) электрооборудования (средств защиты) и длительность их восстановлений (поток восстановлений) взаимно независимы; - для элементов сети должно выполняться условие:

λ i, j

µ i, j

≤ 0,01

Принятые допущения позволяют любое электрооборудование распределительной сети представить в виде элемента, характеризующегося двумя параметрами: интенсивностью отказов и восстановлений. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СТАТИЧЕСКИХ КОМПЕНСАТОРОВ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ДСП ст.гр. ЭПГм-17б Дмитриенко Д.Г., руководитель доц. Чурсинова А.А. Статические тиристорные компенсаторы (СТК) реактивной мощности широко используются для решения различных проблем передачи и распределения электрической энергии, связанных с большими и быстрыми колебаниями реактивной мощности. Существует две модификации СТК: для промышленных установок типа дуговых сталеплавильных печей (ДСП) и тиристорных приводов прокатных станов и для высоковольтных линий электропередачи. Основная схемная конфигурация СТК включает в себя набор фильтров высших гармоник – фильтрокомпенсирующих цепей (ФКЦ), постоянно подключенных к сети или коммутируемых выключателями, и включенные параллельно им в треугольник три фазы управляемых тиристорами реакторов - тиристорно-реакторная группа (ТРГ). Угол зажигания тиристоров ТРГ может быстро изменяться таким образом, что ток в реакторе отслеживает ток нагрузки или реактивную мощность в энергосистеме. Система управления и защиты СТК обеспечивает быструю компенсацию реактивной мощности нагрузки и поддержание регулируемого параметра в соответствии с заданной уставкой, выполняет защиту оборудования СТК, контроль и сигнализацию отказов и может быть модифицирована под конкретные требования Заказчика. Время реакции системы регулирования СТК на изменение регулируемого параметра составляет 5 мс для нагрузок типа ДСП и 25-100 мс для общепромышленных нагрузок и сетевых подстанций. СТК имеет уровень автоматизации, обеспечивающий его работу без постоянного присутствия персонала. Управление СТК осуществляется от пульта дистанционного управления (ПДУ СТК) или от АСУ ТП через внешний интерфейс. Номинальная мощность и схема СТК выбирается для конкретного объекта в зависимости от параметров системы электроснабжения, вида и мощности компенсируемой нагрузки и требований по качеству электроэнергии и выполняемым функциям. Для каждого отдельного случая производится расчет требуемой мощности ТРГ и ФКЦ, и определяется их состав.

Рисунок 1 Типовая схема СТК для дуговых сталеплавильных печей При использовании СТК на линиях электропередачи высокого напряжения его эффективность тем больше больше, чем выше точка его подключения. Оборудование СТК обычно выполняется на класс напряжения от 10 до 35 кВ и подключается либо через специальный понижающий трансформатор орматор к шинам подстанции, либо к третичной обмотке подстанционного автотрансформатора. автотрансформатора Использование СТК на предприятиях с мощными ДСП одновременно с выполнением им основных функций приводит к улучшению качественных и количественных показателей сталеплавильного процесса процесса. Основные преимущества применения СТК следующие: следующие • Существенное снижение возмущений в питающей сети • Возможность подключения мощных печей к энергосистемам с низкой мощностью к.з. • Повышение среднего коэффициента мощности • Снижение токов оков высших гармоник, текущих в энергосистему • Компенсация несимметрии токов фаз ДСП • Увеличение вводимой в печь мощности за счет стабилизации напряжения, обеспечивающее снижение времени плавки и повышение производительности печи • Снижение расхода электродов эл и увеличение срока службы футеровки за счет стабилизации процесса горения дуги • Предотвращения резонансных явлений за счет установки фиксированных фильтров высших гармоник. За счет высокой эффективности применения СТК на предприятиях с ДСП срок его окупаемости, согласно мировому опыту, составляет 1 - 1,5 года. года К сожалению, отечественные методики расчета экономической эффективности применения СТК не позволяют учесть большинство из перечисленных выше факторов. Однако, Однако учет только снижения штрафов заа реактивную мощность и повышения производительности печи уже обеспечивает окупаемость СТК за 2-3 года.

СНИЖЕНИЕ ПОТЕРЬ МОЩНОСТИ В ЗАМКНУТЫХ СЕТЯХ ст. гр. ЭСИСм-17 Зайнутдинова Т.В., руководитель доц. Ларина И.И. Величина потерь электроэнергии в элементах электрических сетей является наглядным индикатором экономической эффективности их функционирования. Как считают международные эксперты, потери электроэнергии при ее передаче и распределении в электрических сетях являются удовлетворительными, если они не превышают 4-5% от передаваемой мощности. Потери электроэнергии на уровне 10% считаются максимально допустимыми с точки зрения физики передачи электроэнергии. Сегодня уровень потерь вырос в 1,5 – 2 раза. Поэтому очевидно, что на фоне происходящих изменений хозяйственного механизма в энергетике и кризиса экономики в целом проблема снижения потерь электроэнергии в электрических сетях не только не утратила своей актуальности, а наоборот - выдвинулась в одну из задач обеспечения финансовой стабильности энергетических организаций. Основная часть потерь электроэнергии – это потери, связанные с наличием активных сопротивлений у линий и трансформаторов, то есть потери на нагрев проводов ВЛЭП, жил кабелей и обмоток трансформаторов. Доля потерь на нагрев в линиях электропередач составляет приблизительно 70% от суммарных потерь. Для повышения надежности сети высокого напряжения выполняются по замкнутым схемам. Практически все они неоднородны из-за неодинаковости отношения реактивных сопротивлений к активным Xi / Ri на каждом участке сети. Поэтому в замкнутом контуре протекает уравнительная мощность, вызывающая дополнительные потери. Одним из мероприятий по снижению потерь мощности и электроэнергии являются мероприятия по улучшению режимов работы электрических сетей. В замкнутых сетях улучшение режима работы может быть достигнуто за счет их размыкания. Размыкание выполняют в точке экономического раздела мощности (распределение мощности находится только по активным сопротивлениям участков ЛЭП). В работе рассматривается электрическая сеть с двухсторонним питанием напряжением 110 кВ с четырьмя потребителями. Сеть выполнена проводами марок АС185/29, АС-300/56 и М-120: ее неоднородность изменяется от 1, 74 до 4,38. Расчет режима максимальной нагрузки показал, что потери мощности составили 1,13 МВт: из них 0, 59 МВт в ЛЭП, 0,4 МВт и 0,14 МВт в стали и меди трансформаторов подстанций соответственно. При размыкании сети в точке экономического раздела мощности потери снижаются на 0,02 МВт за счет снижения потерь мощности в ЛЭП. Потери мощности в трансформаторах не изменяются. Мероприятие дает экономию электроэнергии в 103,5 МВт·ч/год. При стоимости потерянной электроэнергии 3,369 т. руб./МВт·ч экономия переменных издержек составляет 348,7 т. руб./год. Размыкание сети приводит к перераспределению мощности по ЛЭП и изменению параметров режима работы сети. Проведенный анализ показал, что плотность тока в ЛЭП не превышает плотности тока при работе сети в замкнутом режиме, а напряжения на шинах потребителей удовлетворяют методу встречного регулирования. Точка экономического раздела мощности приходится на ПС, ОРУ 110 кВ которой выполнено по схеме «мостик» с выключателем в перемычке. Поэтому размыкание сети технически осуществимо. По требованиям ПТЭ сетей на отключенный выключатель необходимо установить комплект АВР, чтобы не допустить перерыва в электроснабжении потребителей I категории надежности. По данным ГМСК комплект АВР и его установка стоят 148 т. руб. дополнительные капвложения окупятся за полгода.

ПРИМЕНЕНИЕ ИННОВАЦИОННЫХ РАЗРАБОТОК ГРУППЫ КОМПАНИЙ CSOFT ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ ст.гр. ЭПГзм-17а Иванков И.А., руководитель доц. Джура С.Г. Донецкий национальный технический университет (ДонНТУ) имеет большой опыт в реализации международных проектов, в том числе и по созданию авторизированных центров ведущих фирм мира, в частности в области электроэнергетики. Так в ДонНТУ успешно функционируют центры таких мировых промышленных лидеров электроэнергетики как Simens, Schnider-Electric, Muller-Electriс. В связи ориентацией ДНР на стандарты Российской Федерации ДонНТУ подписал договор о сотрудничестве с ведущей российской группой компаний CSoft, которая осуществляет консалтинг и внедрение комплексных решений в области систем автоматизированного проектирования (САПР), технологической подготовки производства (ТПП), документооборота и геоинформационных систем (ГИС). CSoft принимает активное участие в разработке программных продуктов под маркой CSoft Development. Компания CSoft является крупнейшим российским системным интегратором в области систем автоматизированного проектирования, технологической подготовки производства, документооборота и геоинформационных систем. Для электротехнических расчетов у группы компаний СSOFT имеется широкий выбор высококлассного программного обеспечения. Программный пакет ElectriCS 3D предназначен для автоматизированной (автоматическую и интерактивную) раскладку кабелей различного назначения при проектировании, реконструкции и эксплуатации зданий, сооружений и открытых территорий. Система ElectriCS ADT предназначена для автоматизированного проектирования систем электроснабжения промышленных предприятий и других организаций. Система ElectriCS Light предназначена для светотехнических расчетов при проектировании осветительных установок промышленных предприятий. ElectriCS Light позволяет выполнять расчеты как внутреннего освещения зданий и сооружений, так и наружного (прожекторного) освещения промплощадок. Расчеты производятся на основе «Справочной книги по светотехнике» (под ред. Ю.Б. Айзенберга, 2006). САПР ElectriCS Pro предназначена для проектирования электрооборудования, применяемого в различных отраслях промышленности. Обеспечивает разработку принципиальных и монтажных схем, схем соединений рядов зажимов, схем подключения внешних связей, автоматическое получение проектной и монтажной документации. Система ElectriCS Storm предназначена для автоматизированного проектирования молниезащиты, заземления и электромагнитной совместимости промышленных и энергетических объектов. Комплекс программ EnergyCS, предназначенный для выполнения электротехнических расчетов при проектировании и эксплуатации электроэнергетических систем любой сложности и состоящий из трех независимых модулей, каждый из которых решает определенную задачу в единой информационной модели рассматриваемой электрической сети. Программный комплекс EnergyCS Потери предназначен для выполнения расчетов потерь электрической энергии при передаче по сетям электроэнергетических систем любой сложности, а также для прогнозирования потерь. Программный комплекс EnergyCS ТКЗ предназначен для выполнения расчетов токов короткого замыкания при проектировании и эксплуатации электроэнергетических систем любой сложности. 18

Программный комплекс EnergyCS Электрика предназначен для выполнения электротехнических расчетов при проектировании и эксплуатации распределительных сетей переменного тока и постоянного тока с питанием от аккумуляторных батарей батарей. Вывод. В связи с вышеприведенным анализом, применение программ САПР компьютерного проектирования группы компаний СSOFT является актуальным и своевременным для применения в ДНР для проектирования и эксплуатации объектов энергетики. СПОСОБЫ ЭКОНОМИИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ МНОГОКВАРТИРНЫХ ЗДАНИЙ ст.гр. ЭПГм-17а 17а Колосов А.И., руководитель доц. Якимишина В.В. В настоящее время энергосбережение является одной из приоритетных задач государства. Известно Известно, что большая часть энергоресурсов в стране производится из органического топлива (90 %) [1]. Экономия энергии – это эффективное использование энергоресурсов за счет применения инновационных решений решений, которые осуществимы технически, обоснованы экономически экономически, приемлемы с экологической ческой и социальной точек зрения, не изменяют привычного образа жизни. Это определение было сформулировано на Международной энергетической конференции (МИРЭК) ООН. Мероприятия по повышению энергоэффективности [2]: повышение теплового сопротивления ограждающих щих конструкций, конструкций повышение энергоэффективности системы отопления, экономия воды (горячей горячей и холодной), экономия электрической энергии, энергии экономия газа. В настоящее время все эти меры по повышению энергоэффективности учитываются еще только на этапе планирования планировани и проектирования многоквартирного жилого дома. Современные здания обладают огромными резервами повышения их тепловой эффективности, но исследователи недостаточно изучили особенности формирования их теплового режима, а проектировщики не умеют оптимизировать ть потоки тепла и массы в ограждениях и зданиях. Из приведенной диаграммы (рис.1) [3], потребление электрической энергии составляет 11% от общей потребляемой энергии дома. Электроэнергия используется в домашнем хозяйстве для многих целей целей: охлаждение, заморозка, стирка, мойка посуды, связь, освещение и много другое.

Рисунок 1 – Стандартное энергопотребление дома в Европе Также электрическая энергия может выступать как альтернативный источник тепла. Электрическую энергию для теплоснабжения, теплоснабжения как правило, применять не следует, потому что на выработку одного киловатта электрической мощности на самой совершенной электростанции расходуется в 2-2,5 раза больше топлива, чем нужно для производства одного киловатта тепловой мощности в самом плохом котле. Вместе с тем, в некоторых случаях использовать электроэнергию для выработки тепла целесообразно. целесообразно 19

Количество тепла, используемого для приготовления пищи на газовой плите, намного превышает реальную потребность, и значительная часть энергии расходуется на нагревание воздуха в кухне. Кроме того, много газа вытекает через неплотности трубопроводов газоснабжения, которые прокладываются открыто по фасадным стенам жилых домов, где трудно выявить очаги коррозии. Современные электрические плиты практически всю энергию передают без потерь емкостям, в которых готовится пища. Кроме того, расходуемая на приготовление пищи электрическая энергия фиксируется электросчетчиками, что стимулирует ее рациональное потребление. Применение электрической энергии для приготовления пищи исключает возможность отравления жителей угарным газом, не способствует образованию углекислоты и водяных паров, что улучшает гигиенический режим квартир. Взрывы метана в электрифицированных кухнях станут невозможными. Этими факторами, а также бесперспективностью природного газа в будущем определяется рекомендация отказаться от использования газовых плит при проектировании жилых домов любой этажности. Полотенцесушители, присоединенные к системе горячего водоснабжения, греют постоянно, в то время как потребность в обогреве ванной комнаты или в просушивании вещей возникает периодически. Электрический полотенцесушитель будет включаться жителями по мере необходимости, и в течение большей части времени он будет отключен. Электроэнергия для обогрева будет учитываться электросчетчиком и расходоваться рационально. Система горячего водоснабжения, не обремененная полотенцесушителями, будет потреблять за сутки на 10-15% меньше тепловой энергии, уменьшится мощность циркуляционных насосов горячего водоснабжения, а циркуляционные трубопроводы будут смонтированы из труб меньшего диаметра. При проектировании новых зданий рекомендуется по согласованию с заказчиками проектов полотенцесушители, присоединенные к системам горячего водоснабжения или отопления не устанавливать, предусматривая возможность применения электрических полотенцесушителей. В ванных комнатах и в совмещенных санузлах, примыкающих к наружным стенам, кроме электрических полотенцесушителей должны проектироваться отопительные приборы, присоединенные к системе отопления. Применение квартирных емкостных электрических водонагревателей имеет много преимуществ по сравнению с централизованной системой горячего водоснабжения. Главное из них — сокращение потребления горячей воды. В России все еще действует изобильная норма потребления жителями горячей воды — 130 литров на человека в сутки при приготовлении горячей воды в тепловом пункте. Эта чрезмерная норма не намного превышает фактическое потребление, в то время как норма суточного потребления воды, подогревающейся в квартирных газовых колонках, составляет всего 85 литров на человека. В европейских странах действуют еще более скудные нормы. Можно ожидать, что при подогреве воды в электрических водонагревателях каждый житель будет расходовать не более 70 литров в сутки. В этом случае, используя ночной тариф, можно понизить уровень платежей за горячую воду по сравнению с централизованной подачей. Можно сэкономить природный газ и деньги жителей, если в дополнение к обычному оборудованию газовой котельной или теплового пункта установить электрокотел для работы ночью по льготному тарифу. Установлено, что тепловая инерция должным образом устроенного пола при кабельном его подогреве в течение семи ночных часов может оказаться достаточной для круглосуточного отопления помещения, температура которого при этом будет колебаться в допустимых диапазонах. Колебания температур в каждом помещении должны быть рассчитаны в процессе проектирования. Расчетами должно быть также установлено, что температура поверхности пола к 6 часам утра не превысит нормативного уровня 27 °С [5]. Потребителями электрической энергии многоквартирного здания кроме квартирных электроприборов являются наружное и внутреннее освещение, приводы лифтовых установок 20

и санитарно-технические устройства (электродвигатели насосов водоснабжения и вентиляторов, дымососов и др.). Из выше сказанного, можно сделать вывод, что в многоквартирных зданиях особенно в высокоэтажных, присутствует большое количество электроприемников, как и внутриквартирного так и домового. Значит, у нас стоит задача оптимизировать их потребление электроэнергии. Мероприятия по оптимизации потребления электрической энергии: • замена ламп накаливания в подъездах на люминесцентные энергосберегающие светильники; • применение систем микропроцессорного управления частнорегулируемыми приводами электродвигателей лифтов; • замена применяемых люминесцентных уличных светильников на светодиодные светильники; • применение фотоакустических реле для управляемого включения источников света в подвалах, технических этажах и подъездах домов; • установка компенсаторов реактивной мощности; • применение энергоэффективных циркуляционных насосов, частотнорегулируемых приводов; • пропаганда применения энергоэффективной бытовой техники класса А+, А++; • использование солнечных батарей для освещения здания; регулярное информирование жителей о состоянии электропотребления, • способах экономии электрической энергии, мерах по сокращению потребления электрической энергии на обслуживание общедомового имущества. ающих технологий может привести к сокращению этих выбросов до 45% [4]. Перечень ссылок 1. Аверьянов В.К., Подолян Л.А., Тютюнников А.И., Зарецкий Р.Ю. Энергоэффективный дом. Первые результаты эксплуатации и предложения по совершенствованию систем. Информ. бюлл. «Теплоэнергоэффективные технологии» № 3, 2002. 2. Учебное пособие «Методы повышения энергоэффективности зданий» М.В. Попова, Т.Н. Яшкова – Владимир, 2014. – 111 с. 3. Презентации лекций «Расчет и проектирование энергоэффективных зданий» М.С. Сергеев, А.Г. Гоньшаков – Владимир, 2013 – 45 с. 4. Научная статься «Современные методы и устройства компенсации реактивной мощности в бытовых системах электропотребления» А.П. Лазуренко, Ю.В. Прохоренко, 2011. 5. Фадеева Г. Д. Повышение энергоэффективности жилого фонда за счёт малозатратных технологий (на примере г.Пензы) [Текст] / Г. Д. Фадеева, К. С. Паршина, Е. В. Родина // Молодой ученый. — 2013. — № 6. — С. 156–158. ЗАЩИТА ШИН 6-10КВ ОТ МЕЖДУФАЗНЫХ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ ст.гр. ЭПГм-17а Кравченко П.Д., руководитель проф. Левшов А.В. Для защиты от коротких замыканий на сборных шинах подстанций применяют максимальные или дистанционные защиты от внешних к.з. присоединений – трансформаторов и линий [1] которые при внешних КЗ работают с выдержкой времени. 21

Кроме низкого быстродействия резервная защита трансформатора не может обеспечить селективность действия при близких КЗ на обходящих присоединениях. Обычно на трансформаторах ГПП единичной мощностью более 6,3 МВА предусматривают двухступенчатую защиту: 1 ступень – продольная токовая дифференциальная защита; 2 ступень – максимальная токовая защита с пуском или без пуска по напряжению. Выдержка времени 2й ступени согласовывается с МТЗ секционного выключателя и защитами отходящих присоединений (см. рис.1).

Рисунок 1 -Координация защит ГПП от междуфазных КЗ 1я ступень предназначена для защиты от коротких замыканий внутри и на выводах силового трансформатора и отстроена от КЗ на сборных шинах по принципу действия. 2я ступень защиты является резервной, реагирует на КЗ внутри трансформатора и на его выводах, а также на сборных шинах и близких к шинам КЗ на отходящих присоединениях. Таким образом, короткие замыкания на шинах НН подстанции защитами трансформатора могут отключаться с выдержкой времени (1,5÷1,7)с. Короткие замыкания на шинах 6-10 кВ главных понизительных подстанций могут приводить к тяжелым последствиям: происходят разрушения, требующие длительного ремонта и восстановления, что снижает надежность электроснабжения. Особенно опасны дуговые короткие замыкания, которые при отсутствии быстродействующей защиты неминуемо приводят к большим разрушениям, т.к. температура в стволе дуги может достигать 7000 - 12000⁰С. Для предотвращения КЗ разработчики КРУ размещают шины в отдельном изолированном отсеке, покрывают голые шины специальной защитной изоляцией и т.п. Тем не менее, в эксплуатации междуфазные КЗ на шинах КРУ имеют место и сопровождаются большими разрушениями. Особенно опасны КЗ, которые приводят к повреждению оперативных цепей, что приводит к полной потере управляемости подстанции. Для защиты от дуговых замыканий применяются специальные защиты, реагирующие на спектр излучения открыто горящей дуги, повышение температуры, давления, спектральный состав токов и напряжения [2]. Здесь показано, что отмечается тенденция готовности производителей КРУ к использованию оптико-электрических дуговых защит, основанных на контроле тока и светового потока. Данные защиты отличаются сложными алгоритмами, но, тем не менее, могут реализованы при условии применения микропроцессорной техники. 22

Как известно абсолютной селективностью и высоким быстродействием обладают дифференциальные токовые защиты. Однако для защиты шин (6-10) кВ полная дифференциальная защита не нашла широкого применения из-за необходимости применения специальных ТТ класса Д с одинаковыми коэффициентами трансформации независимо от мощности присоединения. На подстанциях с токоограничивающими реакторами на отходящих линиях защита шин от междуфазных КЗ может быть выполнена с помощью простой токовой отсечки, отстроенной от К.З. за реактором (см рис. 2). Ток срабатывания отсечки

I со = К отс I кзmax .внеш , где К отс = 1.3 – коэффициент отстройки

I кзmax .внеш = I К 4 – максимальное значение тока КЗ за реактором, которое можно определить как

IК 4 =

U раб 3( Х с + Х тр + Х р )

где Х с , Х тр , Х р - сопротивления системы, трансформатора и реактора соответсвенно

Рисунок 2. Защита шин от междуфазных КЗ на шинах мгновенной токовой отсечкой Если величина суммарного тока нагрузки I нагр . мax соизмерима с током КЗ за реактором, тогда ток срабатывания отсечки необходимо выбирать в соответствии с выражением 23

I со = К отс ( I кзmax .внеш + I нагр . max ) В пусковом органе токовой отсечки (КА1,КА2) могут быть использованы электромагнитные токовые реле типа РТ-40. Таким образом, при налички токоорганичивающих реакторов на отходящих присоединениях защита сборных шин (6-10)кВ ГПП может бать выполнена с помощью мгновенной токовой отчески, установленной на вводом выключателе. Литература: 1. Чернобровов Н.В. Релейная защита. Учебное пособие для техникумов. Изд.5-е, перераб. и доп. М., «Энергия», 1974. 680 с. С ил. 2. Нагай В.И. Быстродействующие дуговые защиты КРУ. Современное состояние и пути совершенствования. Журнал «Новости Электротехники» №1(115), 2019. ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ НЕСИММЕТРИИ НАПРЯЖЕНИЙ НА РАБОТУ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ст.гр. ЭПГм-17б Кудряшов О.И., руководитель проф. Куренный Э.Г. Электродвигатели переменного тока являются наиболее чувствительными к несимметрии напряжений электроприёмниками. В ГОСТ 32144–2013 показателем несимметрии являются коэффициент несимметрии, полученный с использованием среднеквадратичного усреднения процесса напряжения обратной последовательности. Однако он не применим для двигателей, поскольку такое усреднение не имеет ничего общего с тепловой моделью двигателя. Целью работы является оценивание влияния несимметрии напряжений на асинхронные электродвигатели (АД) по процессу ) без усреднения. АД берет возбуждение из сети путём наведения ЭДС в обмотках ротора вращающимся магнитным полем статора. При отсутствии несимметрии частота ЭДС пропорционально разности синхронной частоты n0 поля статора и частотой вращения n ротора и имеет порядок единиц Гц. Поле статора от обратной последовательности направлено в противоположную сторону, поэтому ЭДС имеет частоту, близкую к 100 Гц. В результате величина ЭДС сильно увеличивается, что приводит к существенному увеличению токов ротора и статора. Для расчетов токов I1 прямой и I2 обратной последовательностей используются две схемы замещения с входными напряжениями и . По паспортным данным были определены параметры схем замещения. Поскольку постоянные нагрева АД велики (десятки минут), то оценку дополнительного повышения температуры и сокращения срока службы двигателя можно выполнять по квадрату I2э2 эффективного тока обратной последовательности. По этой же величине определяется дополнительные потери активной электроэнергии. Для двигателей общепромышленной серии были рассчитаны величины относительного сокращения срока службы по эффективным значениям э коэффициента несимметрии и э . В первом случае получено одно значение 1,07, вне зависимости от класса нагревостойкости изоляции. Во втором случае в зависимости от мощности двигателя и синхронной частоты вращения для классов B и F значения оказались в диапазоне от 1,02 до 1,06. Это свидетельствует о том, что оценка несимметрии по K2U для АД не допустима. Выполнены расчеты токов ротора, дополнительных потерь мощности, величин для примера из практики, когда источником несимметрии является дуговая сталеплавильная 24

печь. Значения получились в пределах от 2 до 4%. Такое небольшое уменьшение срока службы объясняется тем, что печь получает питание от источника большой мощности. Поэтому большая несимметрия токов печи в период расплавления не приводит к большим значениям коэффициента несимметрии по напряжению – величина э составила всего 1,22%. Выводы. 1. Оценка допустимости несимметрии напряжений для АД должна выполняться с использованием схем замещения по квадрату эффективного тока двигателя. 2. Полученные данные позволяют объективно оценивать ущерб от несимметрии с целью обоснования необходимости применения устройств уменьшения несимметрии. ОБЗОР НОРМАТИВНЫХ ДОКУМЕНТОВ В ОБЛАСТИ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ УЗЛОВ НАГРУЗКИ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ ст. гр. ЭПГзм-17 Колабухов Е.Г., руководитель проф. Ковалев А.П. Противопожарные требования к трансформаторным подстанциям Помещение трансформаторных подстанций по противопожарным требованиям следует выполнить I и III ступени пожароопасности. Расстояния от трансформатора до сооружений должны достигать не менее 7 м. Устанавливать масляные трансформаторы выше 2 этажа или ниже 1 м не допустимо. Электропроводку цепей защиты, измерений, сигнализации, освещения, находящуюся вблизи масляного трансформатора, следует выполнять проводами с маслостойкой изоляцией, а осветительную аппаратуру располагать таким образом, чтобы ее обслуживание было безопасным. Для отвода тепла, помещения должны иметь вентиляцию. Иногда стены делают трудновоспламеняемыми, для отделения огнеопасной среды. Порядок тушения пожара в трансформаторной подстанции. Первый, кто заметит возгорание на энергетическом объекте, должен доложить в пожарную охрану. После определения места возгорания надо проверить автоматическую систему пожаротушения (ее включения), сделать безопасные условия для персонала и пожарных подразделений (снятие напряжения, отключения оборудования, слив масла). Отключить присоединения, на которых горит оборудования. Работа пожарных подразделений при тушении пожара должна быть согласована со старшим из технического персонала. Недопустимо проникновения личного состава пожарных за ограждение токоведущих частей, находящихся под напряжением. При пожаре на энергообъекте без постоянного персонала тушения пожара возможно только по заранее разработанному оперативному плану или инструкции. Причины возникновения пожаров. Пожарная опасность электроустановок обусловлена использованием разных горючих материалов (масла, лаков, резины и т.д.). Источниками вспышки могут быть электрические искры, дуги, а также короткое замыкание проводов в обмотках электрических машин, аппаратов и тому подобное. Анализ эксплуатации трансформаторных подстанций 110/10 кВ показал, что наиболее частой причиной пожара является отказ секций выключателей, что приводит к короткому замыканию на шинах 10 кВ и случайное короткое замыкание. Анализ статистических данных о выходе из строя трансформаторных подстанций напряжением 110/10 кВ показал, что в большинстве случаев трансформаторные подстанции выходят из строя по следующим причинам: - случайное появление короткого замыкания на шинах 10 кВ подстанции; - отказ срабатывания вводных выключателем 2 и 1 на рис.1.1, при этом максимальная защита выключателей 4 не чувствительна к короткому замыканию на шинах 10 кВ подстанции. 25

Частые проверки систем требуют больших потерь на их профилактический уход, однако снижается вероятность возникновения пожара. Короткое замыкание имеет мощный тепловой импульс, оно способно не только привести изоляцию к вспышке, но и вызвать вторичные пожары из-за попадания капель металла, расплавленного током короткого замыкания, на горючие материалы. Существует нормативный документ (ГОСТ 12.1.004 - 85), согласно которому вероятность пожаров в узле системы за год не должна превышать H = 1·10-6. Это означает, что если бы в течение года под наблюдением находилось N = 1000000 трансформаторных подстанций, то статистически за этот период допускалась бы один пожар (n = 1). Для решения вопроса обеспечения пожарной безопасности трансформаторных подстанций при их эксплуатации необходимо получить зависимость интенсивности пожаров от частоты короткого замыкания на шинах 10 кВ подстанций, надежность системы отключения вводных выключателей и времени между их профилактическими проверками. Полученная зависимость позволяет выбирать такой максимально возможный срок профилактики системы отключения коммутационных аппаратов, при котором вероятность пожаров была бы на уровне действующих нормативных документов (ГОСТ 12.1.004 - 85). ОЦЕНКА СТЕПЕНИ РИСКА ПОРАЖЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ст.гр. ЭПГм-17б Карпунина А.С., руководитель проф. Ковалев А.П. При эксплуатации шахтных участковых кабельных и комбинированных сетей переменного тока в результате пробоя изоляции электроустановок возникает реальная опасность поражения человека электрическим током, так как в этом случае корпуса электроустановок оказываются под напряжением. Человек при обслуживании или ремонте электроустановок может прикоснуться к этим корпусам или токоведущим частям, находящимся под напряжением, либо случайно, либо в результате нарушения требований по безопасной эксплуатации электрооборудования. Случаи поражения от непосредственного прикосновения к двум фазам сети в шахтах возникают редко, но иногда происходит поражение человека электрическим током от случайного прикосновения к двум корпусам, на которых произошли замыкания различных фаз. В данных случаях опасность поражения человека электрическим током сопровождается возникновением утечки электрического тока из сети на землю через поврежденную изоляцию электроустановок или через тело человека. В сетях с изолированной нейтралью ток, проходящий через тело человека при случайном прикосновении к находящемуся под напряжением корпусу или к одной из фаз сети, ограничивается сопротивлением изоляции сети. Значение тока, протекающего через тело человека, зависит также от исправности и значения сопротивления защитного заземления корпуса, через которое ток отводится в землю, минуя тело человека. Согласно Правилам безопасности в угольных и сланцевых шахтах общее переходное сопротивление сети заземления, измеренное у любых заземлителей, не должно превышать 2 Ом. Сопротивление изоляции сети складывается из активного, обусловленного качеством изоляционных материалов, и емкостного, обусловленного тем, что токоведущие части (например, жилы кабеля) и заземленные элементы электроустановок (например, свинцовая оболочка бронированного кабеля), будучи разделенными изоляционными материалами, становятся своеобразными обкладками конденсатора. При исправном электрооборудовании активное сопротивление изоляции велико, но может снижаться под воздействием влаги и пыли, в результате старения изоляции и т.д. 26

Критическое сопротивление изоляции или сопротивление симметричной трехфазной утечки, при котором должна срабатывать защитная аппаратура от утечек тока на землю, в зависимости от напряжения защищаемой сети должно быть на каждую фазу не менее 3,3кОм при 127В; 10кОМ при 220 и 380В; 30кОМ при 660В и 60кОм при 1140В. Емкостное сопротивление изоляции зависит от протяженности сети. Для шахтных участковых сетей можно приближенно принимать, что усредненная емкость всех трех фаз относительно земли равна 1мкФ на 1 км сети. При применении экранированных гибких кабелей емкость сети увеличивается. Измерениями, выполненными на шахтах, установлено, что общая емкость участковых сетей угольных шахт может достигать 3мкФ (или 1мкФ на фазу). Поражение человека электрическим током зависит, прежде всего, от величины тока и продолжительности его протекания через тело человека. Принято считать, что в шахтных условиях для обеспечения электробезопасности ток утечки из сети на землю не должен превышать 25мА, а при большем токе должно осуществляться отключение напряжения защитой за время не более 0,2 с. СПОСОБЫ УСТРАНЕНИЯ ПРИЧИН ЛОЖНОГО СРАБАТЫВАНИЯ УЗО ст. гр. ЭПГм-17а Козак Т.В., руководитель доц. Чурсинов В.И. Устройство защитного отключения (УЗО) широко применяются во всех странах в электросетях жилых зданий и промышленных предприятий в качестве дополнительной меры защиты людей от поражения электрическим током и для защиты от пожара, к которому может привести возрастание температуры при протекании тока через место повреждения изоляции кабелей и других видов электрооборудования. При таком широком распространении УЗО достоянием гласности становится множество случаев их ложных срабатываний. Одной из причин самых распространённых ложного срабатывания УЗО является срабатывание из-за достаточно большого тока утечки [1]. Уменьшение тока утечки в УЗО происходит установкой дополнительного УЗО и распределения нагрузки между ними. Для сложных разветвленных сетей, имеющих иерархическую (каскадную) структуру, устанавливаются УЗО на каждый уровень (каскад). Специально для таких сетей используются УЗО типа S – такие УЗО обеспечивают достаточную селективность, что благоприятно способствует уменьшению тока утечки и возможности ложного срабатывания. Следующей по значимости причиной ложного срабатывания УЗО является – наличие токов высших гармоник. При наличии нелинейных нагрузок в сети, а следовательно и токов высших гармоник в этой сети, необходимо отделить такие нагрузки от общей сети и подключить их через УЗО специального типа (B, F, AF) [2]. Таким образом нелинейный ток и не будет протекать через другие УЗО, что предотвратит их срабатывание. Импульсы большого тока длинной в единицы миллисекунд могут вызывать ложное срабатывание УЗО. На данный момент не представляет особую проблему выделить их с помощью электронной цепи и заблокировать их действие. Но когда речь идет об очень компактных и доступных по цене аппаратах, то практически единственным способом избежать ложного срабатывания, вызванного импульсами тока, является использование УЗО с выдержкой времени. Для этих целей используются УЗО типа G и S [3]. В электрических сетях с пониженным качеством электроэнергии УЗО должны быть выбраны заранее при проектировании, со специальными характеристиками. В случае если же снижение качества электроэнергии произошло уже в процессе эксплуатации, то установленные УЗО обычных типов (AC, A) должны быть заменены на УЗО специальных типов (F, B, U, K). 27

В УЗО применяются средства автоматического повторного включения (АПВ). Данное средство не обеспечивает защиту от ложных срабатывания, но благоприятно способствует исправлению последствий ложного срабатывания. Данное решение может быть очень эффективным в тех цепях, где потребитель допускает кратковременной перерыв электропитания. Перечень ссылок 1. Монаков В.К. «УЗО. Теория и практика» Энергосервис, 2007 год, 356 стр. 2. Правила устройства электроустановок Изд. 7-е, 1999 г. 3. ГОСТ Р 50807-95 (МЭК 755-83). "Устройства защитные, управляемые дифференциальным (остаточным) током". СНИЖЕНИЕ УЩЕРБА ОТ НЕДООТПУСКА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ст. гр. ЭСИСзм-17 Комиссарова Е.А., руководитель доц. Ларина И.И. Нарушение нормального электроснабжения потребителей отрицательно сказывается на их работе. Наиболее тяжелым нарушением (по последствиям) нормального электроснабжения является внезапный перерыв в подаче электроэнергии. Как правило, он приводит к нарушениям технологического процесса, связанным с определенным экономическим ущербом для деятельности предприятия. Внезапное прекращение электроснабжения может вызвать поломку оборудования, порчу материалов, брак продукции, привести к загрязнению окружающей среды. Техническая надежность электрической системы определяется надежностью ее элементов, частотой и длительностью их аварийных и плановых ремонтов, во время которых ослаблены схемы коммутации. В целях экономии средств, схема электрических соединений подстанций (ПС) часто выполнялась без выключателей на стороне высшего напряжения. Такое решение не оправдывает себя в условиях IV района по гололеду, к которому относится и Донбасс. Согласно статистическим данным интенсивность отказов отделителей в IV районе по гололеду в 2, 3 раза выше, чем в I и II районах и это приводит к ухудшению надежности схемы электроснабжения в целом. В работе приведена оценка снижения ущерба от перерывов в питании магистрального участка заводской электрической сети с тремя ПС при замене 6 блоков «отделитель – короткозамыкатель» в цепях трансформаторов на элегазовые выключатели. Ущерб от перерыва в электроснабжении рассчитывается по выражению: Уi = У0i Wнд i, где У0i – удельный ущерб, т. руб./кВт⋅ч; Wнд i – количество недоотпущенной i-му потребителю электроэнергии, кВт⋅ч. Количество Wнд i определяется в соответствии с ее годовым потреблением Wi и вероятностью перерыва его электроснабжения Qi: Wнд i = Qi⋅ Wi. Вероятность перерыва в электроснабжении определяется как сумма вероятностей отказа всей цепочки элементов от шин ИП до шин НН потребителя. При современном уровне нагрузки потребители сети потребляют 365,5 тыс. МВт·ч в год. Возможный недоотпуск электроэнергии составляет 5,6 МВт·ч. При среднем удельном ущербе 3,6 у.е. / кВтч с учетом курса доллара 64 руб./$ ущерб от перерыва электроснабжения составит 1283,68 тыс. руб. 28

При замене 6 блоков «отделитель – короткозамыкатель» на элегазовые выключатели величина ущерба уменьшится в 1,6 раза и составит 792,68 т. руб. Расчеты показали, что при существующей загрузке трансформаторов (максимальный коэффициент загрузки КЗ = 0,38) реконструкция ОРУ ПС нецелесообразна. При перспективном росте нагрузки реконструкция становится целесообразной. Капвложения в реконструкцию окупятся за 7,4 года при КЗ трансформаторов равном 0,5 в нормальном режиме. Это соответствует капитальным вложениям с целью сохранения основных производственных фондов. В этом случае норма дисконта (нормативный коэффициент эффективности капвложений) Ен = 12%, а нормативный срок окупаемости Тн = 1/Ен = 1/0,12 = 8,3 года. ВЛИЯНИЕ КАЧЕСТВА НАПРЯЖЕНИЯ НА РАБОТУ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ст. гр. ЭСИСм-17 Куценко А.Д., руководитель доц.Ларина И.И. На многих современных промышленных предприятиях имеются нагрузки, вольтамперные характеристики которых нелинейны - вентильные преобразователи, установки дуговой и контактной электросварки, электродуговые сталеплавильные рудотермические печи, газоразрядные лампы, силовые магнитные усилители и трансформаторы. Эти устройства являются генераторами высших гармоник тока в системе электропитания. Гармоники тока, создаваемые нелинейными нагрузками, представляют собой серьезные проблемы. Гармонические составляющие – это токи с частотами, кратными основной частоте источника питания. Высшие гармоники тока, накладываемые на основную гармонику, приводят к искажению формы тока. В свою очередь искажения тока влияют на форму напряжения в системе электропитания, вызывая недопустимые воздействия на нагрузки системы. В зависимости от места своего подключения и процентного соотношения с линейными нагрузками в такой системе источники высших гармоник тем или иным образом оказывают влияние на другие нагрузки. Они приводят к увеличению общего действующего значения тока, что приводит, в свою очередь, к перегреву всего оборудования распределенной сети электропитания, снижению коэффициента мощности, снижению электрического и механического кпд нагрузок, ухудшению характеристик защитных автоматов и завышению требуемой мощности автономных электроэнергетических установок. Для нормальной работы промышленного предприятия нужно обеспечить надежное электроснабжение его потребителей электрической энергией в необходимом количестве и определенного качества. Качество электрической энергии потребителей, присоединенных к электрическим сетям общего назначения, регламентируется ГОСТ 32144-2013. Согласно ГОСТ значение суммарных коэффициентов гармонических составляющих напряжения Kнс в сетях напряжением 6-25 кВ не должно превышать 5%, а в сетях 110-220 кВ – 2%. На одном из промышленных предприятий региона с напряжениями 110/6 кВ для питания внутризаводского транспорта служит тяговая подстанция мощностью 800 кВт. Питание осуществляется на постоянном токе. Здесь установлена выпрямительная установка с шестифазной схемой выпрямления. На шинах 6 кВ подключения тяговой ПС установлены двигатели СД-313-48-8 мощностью 500 кВт, СДК2-16-24-10 КУХЛ-4 мощностью 400 кВт, двигатели ДАЗО-13-708МУ1 мощностью 500 кВт и СДК-313-48-8 мощностью 500 кВт. Для конмпенсации реактивной нагрузки предприятия к шинам 6 кВ подключены батареи конденсаторов общей мощность 2475 квар.

Задача исследования заключается в определении коэффициента несинусоидальности напряжения в сети предприятия по зафиксированной кривой напряжения и его влияния на работу электрооборудования предприятия. Для анализа состава высших гармоник кривая напряжения была разложена в ряд Фурье. Количество точек при обмере осциллограммы – 190. При разложении учитывались 40 гармоник. Интервал дискретизации составил D = 0,330526. Амплитуда первой гармоники равна R =7,457. Амплитудный спектр кривой напряжения приведен на рисунке 1. Анализ показывает, что наиболее весомыми являются 5 (2,5%), 7 (3,3%) и 11 (2,84%) генерируемые гармоники. Значение коэффициента несинусоидальности kнс со стороны вторичного напряжения ГПП равно kнс = 5,79 %, что выше 5% для сетей напряжением 6 кВ, принятого согласно ГОСТ 32144-2013. Пересчитанное с учетом сопротивления трансформатора ГПП значение коэффициента несинусоидальности со стороны 110 кВ равно 0,29%, что значительно меньше значения, приведенного в ГОСТ. 3,5

2,5

1,5

0,5

0 1

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

Рисунок 1 - Амплитудный спектр кривой напряжения Результаты расчета дополнительных потерь мощности в элементах электрической сети и кратности сокращения срока службы оборудования приведены в таблице 1. Таблица 1 – Дополнительных потерь мощности и кратности снижения срока службы. Наименование элементов АД СД с УО БК Трансформаторы - цеховые - специальные - связи с ЭЭС Итого по тр-рам Всего доп. потерь

Номинальная Мощность, (кВт, квар, кВА)

Дополнительные потери ∆Р, кВт

Кратность снижения срока службы γ

500 800 2475

0,34 0,15 0,3

1,065 1,093 1,111

5825 2000 25000

6,67 0,57 5,36 12,6 13,39

1,184 1,043 1,097

Анализ табл. 1 указывает, что высшие гармоники большее влияние оказывают на трансформаторы, особенно на трансформаторы цеховых подстанций. Потери в электродвигателях и батареях конденсаторов составляют незначительную долю от 30

дополнительных потерь во всей системе электроснабжения. Снижение срока службы у цеховых трансформаторов так же самое большое – практически в 1,2 раза. В работе рассчитан ущерб учитывается от увеличение потерь при пониженном качестве напряжения и сокращения срока службы электрооборудования. При стоимости 1 кВт·ч потерь электроэнергии 3,369 руб / кВт·ч его величина составляет 90,2 тыс. руб./год. При установке фильтров только на 5 гармонику ущерб снижается в 1,2 раза; на 5 и 7 гармоники – в 1,9 раза, на 5, 7 и гармоники – в 3 раза.

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ ЛАМП ПО ПУЛЬСАЦИИ ОСВЕЩЕННОСТИ ст.гр. ЭПГзм-17 Карпов Ю.Н., руководитель проф. Куренный Э.Г. Лампы переменного тока создают пульсации освещенности e(t) частотой λ 100 Гц и выше, которые вызывают утомление человека, в результате чего снижается производительность труда и ухудшается зрение. Наибольшую опасность представляет частота 100 Гц. В настоящее время показателем допустимости пульсации используется коэффициент пульсации КП, который нормируется для разных видов зрительной работы. Принципиальным недостатком этого показателя является то, что он не учитывает форму и частоту пульсации, оценивая только диапазон пульсации (emin, emax). Целью работы является оценка допустимости создаваемых лампами пульсаций по двум показателям: существующему КП и по дозе пульсации ψ - предложенному на кафедре ЭПГ. Исходными данными являются осциллограммы пульсаций ламп разного вида и мощности. Для общности введена система о.е. (знак ∗), базовой величиной которой является среднее значение освещенности e∗ = e / ec . В этой системе К п = (emax ∗ − emin ∗ )50, % . Динамическая модель для оценки пульсации по аналогии с фликермоделью для колебаний напряжения. Входным является процесс e(t). Модель состоит из взвешивающего фильтра (СВФ) и блока вычисления среднеквадратического отклонения (СКО). Фильтр имеет амплитудночастотную функцию (АЧФ). AВФ (λ ) = 100 / λ = 1 / m при λ ≥ 100 Гц , m ≥ 1 , где m – номер гармоники входного процесса. СКО σ y процесса y(t) на выходе ВФ. СКО вычисляется либо по ординатам процесса, либо по действующим значениям Em гармоник за время цикла tц= 1/ λ : 1 tц 2 2 σy = (λ ) . [ξ (t ) − ξc ] dt = ∑ Em2 AВФ ∫ 0 tц m =1 Визуально кривые пульсаций близки к синусоидальной форме. Поэтому нормируемые значения КП=10, 15 и 20 % будет относиться к эквивалентным синусоидальным пульсациям. Принято, что при напряженной зрительной работе и синусоидальной форме пульсации, ⌢ когда АЧФ равна 1, допустимое значение ψ фазы равно единице. В этом случае фаза пульсации любой формы ψ =10× 2σ y , где СКО измеряется в %, а коэффициент перед СКО имеет размерность (%)-1. Для других ⌢ видов работ нормой К П = 15 и 20 % соответствуют нормы доз 1,5 и 2. 31

Было показано, что оценка допустимости пульсаций по КП завышается в β =0,1К П /ψ раза по сравнению с фазами. Приведем некоторые результаты исследования. Лампа накаливания 60 Вт, 230 В, фирмы Philips, производство в Испании создает пульсации с дозой 1, 2, что соответствует КП=35,7 %, β=1,16. Такая лампа непригодна для зрительной работы. Две компактные люминесцентные лампы близкой мощности 18 и 20 Вт, одной фирмы Philips, но с производством в Польше и Голландии дают такие показатели: фазы 3,75 и 0,8; КП=42,6 и 9,8 ; β=1,13 и 1,26. Первая лампа непригодна для работы, а вторая может использоваться для зрительной работы любого вида. Выводы 1. Существующий принцип нормирования по коэффициенту пульсаций приводит к завышенным требованиям. Допустимость пульсации следует оценивать по фазе пульсации. 2. Используемые в лабораториях ДонНТУ и в быту лампы должны быть проверены на допустимость создаваемых ими пульсаций освещенности. УВЕЛИЧЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ИНДУКЦИОННЫХ УСТАНОВОК ст. гр. ЭПГм-17а Левашов А.А., рук. Чурсинова А.А. В данной работе рассматриваются вопросы увеличения эффективности работы индукционных установок.На основе обзора технической литературы были предложены способы повышения эффективности работы индукционных установок. Снижение потерь активной мощности в электротехнических и электротехнологических установках является важной технико-экономической задачей. Особенно актуально решение этой задачи для электротермических, в частности, индукционных нагревательных установок, используемых в металлургической, машиностроительной, нефтехимической и прочих энергоемких отраслях промышленности. Мощность индукционных установок на промышленных предприятиях названных отраслей достигает десятков мегаватт, что предопределяет достаточно большие потери активной мощности. Индукционный нагрев (ИН) применяется для: • Поверхностной закалки; • Плавки металлов и неметаллов; • Нагрева изделий для пластической деформации; • Сварки и пайки; Зонной очистки металлов и полупроводников; • • Получения монокристаллов из тугоплавких оксидов; При индукционном нагреве в нагреваемых телах под действием электромагнитной энергии возникают вихревые токи, которые нагревают тело по закону Джоуля – Ленца. Индукционный нагрев применяется в установках прямого и косвенного действия. Достоинствами электроустановок индукционного нагрева являются: • высокая скорость нагрева, пропорциональная вводимой мощности; • возможность регулирования зоны действия вихревых токов в пространстве (ширина и глубина прогрева); • простота автоматизации технологического процесса; • неограниченный уровень достигаемых температур, достаточных для нагрева металлов, плавления металлов и неметаллов, перегрева, расплава, испарения материалов и получения плазмы. 32

Недостатки: • требуются более сложные источники питания; • низкий КПД. Эффективность передачи энергии от индуктора к нагреваемому телу зависит от величины зазора между ними и повышается при его уменьшении. Глубина нагрева тела увеличивается с ростом его удельного сопротивления и снижается с увеличением частоты тока. Ток индукторов составляет от сотен до нескольких тысяч А при средней плотности тока 20 А/мм. Потери мощности в индукторах могут достигать 20–30 % от полезной мощности. Индукционные электротехнологические установки разделяются на плавильные, нагревательные и закалочные. Печи могут работать на промышленной частоте 50 Гц, средней частоте 0,5–10 кГц и высокой частоте: сотни-тысячи кГц. Одним из важных энергетических показателей, определяющих эффективность работы индукционных устройств, является их коэффициент полезного действия (КПД). Одним из способов снижения потерь активной мощности в нагревательном индукторе является использование многослойных обмоток. Электрические потери в многослойной обмотке в значительной степени зависят от ее конструкции и при правильном выборе токоведущих проводников могут быть заметно меньше, чем в однослойной обмотке. Поэтому наибольший эффект применения многослойных обмоток достигается в установках большой мощности, в особенности при нагреве сплавов с низким удельным сопротивлением на основе меди и алюминия. Первые многослойные индукторы представляли собой концентрические соленоиды, включенные последовательно. Число слоев-соленоидов обычно не превышало трех. Такие индукторы обладали низкой ремонтопригодностью и часто имели электрический КПД ниже, чем однослойные, на наружном слое индуктора имелись отпайки, что позволяло использовать автотрансформаторную схему включения индуктора для регулировки мощности в широком диапазоне при неизменном напряжении питания (рис. 1а). В последние годы [1]–[3] отдается предпочтение многослойным индукторам, выполненным из последовательно соединенных секций в виде галет (рис. 1б). Число слоев в галете: 5–6. Такие индукторы обладают хорошей ремонтопригодностью и при правильном выборе сечения токоведущих проводников – высоким электрическим КПД. Регулировка мощности осуществляется переключением ступеней трансформатора.

Рис. 1 – Схемы многослойных индукторов Выводы – в многослойных конструкциях происходит увеличение эффективного поперечного сечения проводника путем выравнивания в нем плотности тока, что ведет к снижению потерь активной мощности в 2,5–3,0 раза по сравнению с однослойными конструкциями; – охлаждение многослойных обмоток индуктора, выполненных из сверхчистых металлов (алюминия, меди, бериллия), до криогенных температур 80–20 К ведет к снижению 33

их удельного электрического сопротивления в 10–1000 раз, что также значительно снижает потери активной мощности; - необходимо применение конденсаторных батарей для того, чтобы не происходило уменьшение cos(f)из-за наличия зазора между индуктором и садкой (метал погружаемый в печь). Перечень ссылок 1. Прецизионный нагрев цилиндрических заготовок в индукционном нагревателе периодического действия / В. Б. Демидович [и др.] // Изв. СПбГЭТУ «ЛЭТИ». – 2001. – № 2. – С. 53–59. 2. Энергоэффективный индукционный нагрев алюминиевых заготовок перед прессованием / В. С. Немков [и др.] // Индукционный нагрев. – 2012. – № 3 (21). – C. 10–15. 3. Инновационные технологии обработки титановых сплавов с применением индукционного нагрева / В. Б. Демидович [и др.] // Индукционный нагрев. – 2012. –С. 26–30. 4. Влияние конструкции и режимов работы индукционных нагревателей на их энергетические показатели // В. С. Немков [и др.] // Электротехника. – 1986. – № 3. – С. 23– 25. 5. Немков, В. С. Теория и расчет цилиндрических электромагнитных систем индукционногонагрева :дис. … д-ра техн. наук : 05.09.10 / В. С. Немков ; ЛПИ – Л., 1979. – 326 с. 8. Ижикова, А. Д. Индукторы с самокомпенсацией реактивной мощности систем электроснабжения электротехнологическогоназначения :автореф. дис. ... канд. техн. наук : 05.09.03 / А. Д. Ижикова ; ЮУГУ. – Челябинск, 2007. – 24 с. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СОВРЕМЕННЫХ ПРОГРАММНЫХ ПРОДУКТОВ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ СОСТОЯНИЯ ИЗОЛЯЦИИ ОБМОТОК ТРАНСФОРМАТОРОВ ст. гр. ЭСиС-17м Мурзин И.А., руководитель доц. Гуляева И.Б. На практике существует вероятность того, что силовые трансформаторы имеют скрытые дефекты (неисправности), которые не могут быть выявлены традиционными способами контроля состояния такого оборудования. Тем не менее, в большинстве случаев, эти неисправности являются результатом высокого уровня так называемых частичных разрядов, потому что они способны вызвать внутренний резонанс в обмотках трансформатора и условия, которые могут быть причиной отказа системы изоляции трансформатора. Вышеуказанное было подтверждено в оборудовании среднего напряжения, что исключает вероятность того, что эти неисправности (дефекты), вызванные частичными разрядами, происходят из-за несовершенства конструкции. Система изоляции силового трансформатора чаще всего выходит из строя из-за наличия ЧР, в связи с чем необходимо, чтобы они были обнаружены и распознаны на ранней стадии, во избежание дальнейшего повреждения оборудования и исключения возможности внезапного отказа. Поэтому постоянный или периодический мониторинг оборудования является чрезвычайно важным, а его надежность напрямую зависит от методов, используемых для оценки его состояния. Однако следует отметить, что обнаружение и локализация ЧР, а также получение их характеристик, является весьма сложной проблемой. Естественная деградация системы изоляции в силовом трансформаторе может привести к появлению небольших полостей в изоляции. Эти полости могут создавать разность потенциалов, при которой электрическое поле превышает диэлектрическую прочность изоляции, что, как следствие, приводит к возникновению ЧР. Это означает, что жизненный цикл трансформатора имеет тенденцию к снижению, поскольку он в значительной степени зависит от диэлектрического состояния изоляции. 34

Деятельность ЧР в силовых трансформаторах связана с различными элементами, которые составляют их систему изоляции. В общем, силовой трансформатор погружен в минеральное масло, которое является естественной системой охлаждения, но его основная функция заключается в том, чтобы действовать как изолятор. Тип изоляции, используемой для обмоток трансформатора, очень важен, так как обмотки считаются «сердцем» оборудования, поэтому для изоляции между секциями необходим специальный тип изоляционной среды. Активность ЧР в трансформаторах напрямую зависит от типов дефектов, которые имеются в их системах изоляции, поскольку дефекты определяют поведение разряда и его тип. Ухудшение системы изоляции силового трансформатора в значительной степени зависит от типов дефектов, которые возникают внутри трансформатора, и определяют активность ЧР. Для количественной оценки активности ЧР в трансформаторах существуют переменные параметры измерения, которые помогают установить точный «диагноз» для контролируемого оборудования. Мониторинг ЧР является основополагающим для определения состояния силовых трансформаторов, так как ЧР способны генерировать серию событий, вызывающих, в конечном итоге, серьёзные отказы. Наиболее распространенные эффекты, которые вызываются частичными разрядами следующие: − ЧР приводят к ускоренной деградации системы изоляции; − они вызывают выделение химических соединений, таких как этан, этилен, водород, метан и другие; которые загрязняют минеральное масло в силовых трансформаторах; − они могут вызвать пробои между витками в обмотках трансформатора; − они могут вызвать замыкание на землю; − они могут вызвать неожиданный выходной сигнал; − это может привести даже к взрыву, когда минеральное масло очень загрязнено. Все эти причины способствуют снижению жизненного цикла трансформатора. Это дает основание углублять исследования основных характеристик ЧР. Разряд можно моделировать емкостной цепью, состоящей из трех емкостей: емкости, на которую дефект (включение, полость) не влияет, емкости диэлектрика, включенного последовательно с полостью, и, наконец, емкости, представляющей поверхность разряда (включение, полость), где величина нагрузки зависит от значения емкости и напряжения, приложенного к ней. Эта модель - одна из наиболее изученных для понимания основного поведения частичного разряда и известна как модель ABC. Эта модель является основной для изучения поведения разряда и может использоваться для анализа ЧР в обмотках силовых трансформаторов, а также для наблюдения за поведением разрядов вдоль обмоток. Моделирование одного или нескольких ЧР позволяет проводить более полный анализ, позволяющий получить информацию о схемах, представляющих каждый тип разряда. В результате степень дефектов может быть определена с большей точностью, однако, это остается очень сложной задачей, потому что характер нагрузки в реальных случаях еще сложнее. Для различных типов обмоток трансформаторов представляется интересным оценка распределения напряжения вдоль обмоток, подвергающимся высоким уровням напряжения из-за переходных перенапряжений, которые они могут испытывать. В настоящее время существует два типа моделей, представляющих обмотки трансформаторов: − первая модель основана на схеме сосредоточенных параметров; вторая модель представляет собой схему распределенных параметров. − В общем, форма волны ЧР может быть разделена на две категории: 35

− первая характеризуется, как экспоненциальная функция, которая исчезает со временем; − вторая экспоненциальная колебательная функция короткой продолжительности. Для анализа поведения и распространения ЧР в обмотках трансформатора, разряды могут характеризоваться экспоненциальной функцией, поскольку их распространение вдоль обмотки определяется моделью и конфигурацией обмоток. Кроме того, важно подчеркнуть, что величина нагрузки, передаваемой на измерительные клеммы, в значительной степени зависит от граничных условий модели обмотки. В этом случае величина заряда, передаваемого на высоковольтную клемму, ниже, благодаря емкостному делителю напряжения; однако оба сигнала могут быть нормализованы для определения коэффициента нагрузки, передаваемого относительно измерительного терминала. В результате моделирования обмоток можно наблюдать поведение разряда вдоль обмотки. Проанализировав полученные характеристики, можно сделать вывод, что величина разряда уменьшается относительно длины обмотки. Кроме того, наблюдается колебательное поведение, которое определяется конфигурацией обмотки, которая, следовательно, создает нелинейное поведение при распространении разряда. Согласно пиковым значениям, можно получить окончательное распределение напряжения вдоль обмотки. ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ И ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ ст.гр. ЭПГм-17б Назаренко Б.О., руководитель доц. Чурсинов В.И. Энергосбережение рациональное энергоиспользование во всех звеньях преобразования энергии - от добычи первичных энергоресурсов до потребления всех видов энергии конечными пользователями. Мероприятия по энергосбережению могут быть разными. Один из самых действенных способов увеличения эффективности использования энергии - применение современных технологий энергосбережения. В ходе исследования мы познакомились с энергосберегающими технологиями, существующими в мире, в том числе: - использование возобновляемых источников энергии; - применение энергосберегающих материалов; - использование датчиков присутствия людей; - применение приборов учёта и регулирования электропотребления; - переход на энергосберегающие лампы; - строительство энергосберегающих домов и т.д. Основные причины потерь энергоресурсов заключаются в следующем: 1) Оснащение не в полном объеме приборами учета и автоматики регулирования технологических процессов на предприятиях; 2) Слабое обновление парка энерго- и топливопотребляющего оборудования; 3) Неполная загрузка имеющегося оборудования; 4) Утечки теплоносителя; 5) Снижение технологической и производственной дисциплины на многих предприятиях, что вызывает перерасход энергоресурсов, большие их потери от бесхозяйственности; 6) Потеря конденсата греющего газа; 7) Неудовлетворительное утепление зданий. Порядок реализации политики энергосбережения: - повышение эффективности структуры управления с четко определенными функциями каждого ее элемента; 36

- организация системы постоянно действующего контроля (мониторинга) эффективности производства; - транспортировки и потребления энергоресурсов в соответствии с законодательной и нормативной базой; - создание эффективных рычагов управления энергосбережением (административные, экономические, общественные). Одним из направлений по энергосбережению является применение возобновляемых источников энергии (ВИЭ), в частности, энергии Солнца, ветра, воды. Однако стоит отметить тот факт, что большинство проектов в области использования ВИЭ пока носят крупномасштабный характер и не могут быть «перенесены» для небольших объектов, которые часто испытывают проблемы с подключением к сетям централизованного электроснабжения или для объектов, где применение традиционных источников энергии наносит вред окружающей среде. Возможностью решения данной проблемы является комплексное использование ВИЭ, разработанных специально для энергоснабжения локальных объектов. При этом эффектами от внедрения будут являться: снижение зависимости от традиционных видов топлива, уменьшение затрат на топливно-энергетические ресурсы; уменьшение вредных выбросов в атмосферу; снижение потребления энергоресурсов на единицу производимой продукции, энергоэффективность производимой продукции при её использовании; снижение пиковых нагрузок приводит к снижению риска аварий, повышению качества энергии, снижению потерь энергии, минимизации инвестиций в расширение сети, и, как следствие, снижению сетевых тарифов; экологические эффекты (например, снижение потребления электрической и тепловой энергии в зимнее время приводит к разгрузке наиболее дорогих и «грязных» электростанций и котельных, работающих на мазуте и низкокачественном угле). Внимание к проблемам энергосбережения приводит к повышению озабоченности проблемами общей эффективности системы — технологии, организации, логистики на производстве, системы взаимоотношений, платежей и ответственности в ЖКХ, отношения к домашнему бюджету у граждан. ВЛИЯНИЕ КОЛЕБАНИЙ НАПРЯЖЕНИЯ НА РАБОТУ СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ ст.гр. ЭПГзм-17 Нечепоренко В.В., руководитель проф. Куренный Э.Г. В стандартах на ЭМС нормируются колебания напряжения (КН) только для оценки фликера. Эти нормы нельзя распространить на синхронные электродвигатели (СД). Целью работы является исследование влияний КН на СД на примере двигателя ДСП 140/74–4 газоочистки Макеевского металлургического завода (Артемовский машиностроительный завод). Номинальные данные СД: напряжение 6кВ, Рн=2МВт, Iн=225А, сosφ=0,9 (ёмк), КПД=95%, частота вращения n0=1500об/мин, ток возбуждения IВ,Н=450А. При отсутствии КН двигатель имеет неизменную нагрузку на валу. В зависимости от установленного тока возбуждения IВ, СД может работать в режимах пере-, недовозбуждения, а также в активном режиме. При IВН СД генерирует реактивную мощность Q (знак – 0), в активном режиме Q=0, а в режиме недовозбуждения – потребляет Q (знак +). Потери активной мощности в СД с уменьшением IВ сначала уменьшаются, достигают минимума в режиме недовозбуждения, а затем снова увеличиваются. При работе СД электропривода блюминга возникают КН в сети, которые вызывают колебания параметров режима СД газоочистки. Исходными данными являются осциллограммы мгновенных значений тока i и напряжения u при разных токах возбуждения. По ним были рассчитаны P,Q; ток I и cosφ. 37

Было установлено, что мощности P и Q; ток I и cosφ представляют собой случайные величины, подчиняющимися нормальным законам распределения, с параметрами, зависищями от IВ . Наибольший разброс активной мощности наблюдается при нормальном токе возбуждения, а наименьший – в режиме недовозбуждения. В активном режиме мощности Q могут быть больше и меньше нуля. Разброс Р объясняется тем, что КН вызывают качание ротора относительно n0. В результате изменяется момент на валу, который для газоочистки является вентиляторным, сильно зависящим от частоты вращения ротора. КН вызывают дополнительные потери активной мощности как в СД, так и в сети. Статистический анализ параметров режима выявил недостатки выполненного осциллографирования. Для их устранения предлагается использовать два числовых осциллографа, которые обеспечивают длительную запись. Необходимо осциллографировать токи и напряжения исследуемого СД и СД привода с точной синхронизацией по времени. Требуется регистрация частоты вращения n0 b тока возбуждения. Вывод. Колебания напряжения, вызываемые резкопеременной нагрузкой блюминга, приводят к качениям ротора и увеличения потерь активной мощности в СД газоочистки и питающей его линии. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ ГРУППЫ ПАРАЛЛЕЛЬНО ВКЛЮЧЕННЫХ КАБЕЛЕЙ ст.гр. ЭПГм-17 Омахель Д.Я., руководитель проф. Куренный Э.Г. Для питания мощных потребителей ( цеховые подстанции, распределительные пункты) используется схема с n параллельно включенными кабелями одинакового сечения FИ. В нормальном режиме IП присоединения к источнику питания распределяется равномерно между кабелями: нагрузка каждой ветви IИ = IП/n. ⌢ ⌢ Допустимая нагрузка I И кабелей, т.е. 2 I И . В эксплуатации возможно повреждение одного или несколько кабелей. Если на складе нет резервного кабеля сечением FИ, то приходится заменять поврежденный кабель кабелем меньшего сечения Fз<Fи – хотя бы на период закупки кабеля нужного сечения. В частности, на одном предприятии Донбасса встал вопрос: можно ли суммировать допустимые нагрузки ⌢ ⌢ I И и I з кабелей? Целью работы является решение этого вопроса. Для краткости рассмотрим случай n=2. В электроснабжении промпредприятий считается, что изменение сопротивления кабеля не изменяет нагрузку линии IИ – изменяются лишь токи Iз1 и Iз2 обеих ветвей. В общем случае распределение нагрузки по ветвям оценивается по соотношению полных сопротивлений ветвей. При этом требуется определить падение напряжения в конце и начале схемы параллельного присоединения, что усложняет расчеты. Анализ показал, что вместо полных достаточно учитывать активные сопротивления rз1 и rз2 , а вместо падения определять потерю напряжения r r ∆U = I И з 1 з 2 . rз1 + rИ Токи ветвей составят:

I з1 =

rИ 2 ∆U = IИ , rз1 rз1 + rИ 2

I з2 =

r ∆U = I И з1 . rи2 rз1 +rИ2

В этих выражениях дробь является коэффициентом распределения тока между кабелями. Поэтому rи2 <rз1 , то кабель меньшего сечения будет недогруженным, а большего сечения – перегруженным. В результате пропускная способность линии ⌢ ⌢ ⌢ I и.з =I и ( rз1 +rи2 ) rз1 = I и (1+rи2 rз1 ) ⌢ Определяется из условия, что нагрузки второго кабеля будет равна I и , но не больше. При этом нагрузка первого кабеля будет меньше допустимой I з1 . В результате получается, ⌢ ⌢ что пропускная способность линии меньше суммы I з1 +I и на ⌢ ⌢ β з = ( I и.з 2I и -1) , %.

Значение β з зависит от соотношение Fз и Fи. Например, для кабелей 6кВ с

пропитанной бумажной изоляцией при Fз=50 и Fи=70мм2 β з = -14,1%; при150и185 β з = -8,75; при 185 и 240

β з = -10,2%.

При n > 2 замена одного кабеля меньше сказывается на величине β з , но если таких кабелей больше, β з по модулю будет больше указанных для n=2 значений. Вывод. При замене поврежденного кабеля кабелем меньшего сечения пропускная способность линии будет меньше суммы допустимых токов кабелей ветвей. Если в нормальном режиме коэффициенты загрузки ветвей были близкими к единице, то замена будет невозможной. НЕСТАЦИОНАРНЫЙ НАГРЕВ ДВУХЖИЛЬНОГО КАБЕЛЯ ст.гр. ЭПГм-17а Петренко А.С., руководитель проф. Бершадский И.А. В различных отраслях промышленности и народного хозяйства происходят пожары, причинами которых являются перегрузки кабельных изделий. По статистике, наиболее пожароопасными электротехническими изделиями являются кабельные изделия. Когда нагрузка превышает допустимое значение, сила тока резко возрастает, что приводит к нагреванию провода и оплавлению изоляции. В свою очередь, это может привести к возникновению короткого замыкания. А последствия такой ситуации предсказуемы – открытый огонь и пожар! Техническую основу для обеспечения безопасности электроустановок составляют предохранители и автоматические выключатели, которые используют для защиты систем внешнего электроснабжения. Однако, несмотря на совершенствование защитной аппаратуры эффективность существующей энергосистемы остается на низком уровне. Одной из причин является сложность реализации чувствительной защиты. Так же низкая эффективность защиты обуславливается разбросом характеристик срабатывания предохранителей и автоматических выключателей. Реальное время срабатывания защиты может значительно отличаться из-за наличия зоны разброса. Допустим такую ситуацию, по какой-либо причине отказал выключатель, стоящий ближе к электроприемнику, а выключатель, стоящий за ним выше, не отключает своевременно цепь. В то время, как отключался групповой выключатель, кабель находящийся непосредственно у приемника – сгорел. Для создания защиты от перегрузок и коротких замыканий моделируется процесс нагрева кабеля в программе Comsol Multiphysics, а именно необходима база данных для типов кабелей и их сечений. Для каждого сечения моделируется процесс нагрева кабеля, вычисляются температуры в характерных точках кабеля, рассчитывается постоянная времени нагрева. Численное моделирование тепловой задачи проводится в области занимаемое жилой, изоляцией и оболочкой с учетом условия симметрии. В качестве примера 39

рассматривается кабель ВВГ 2х2.5. При определении коэффициента теплоотдачи нужно, в соответствии с рекомендациями [4], использовать соотношение α

перегревов

Исходя из сказанного, коэффициент теплообмена кабеля ВВГ2х4 в диапазоне 80 °! можно аппроксимировать следующим выражением: "

4,3664 · log +,-./

295 3 3.766 , 0.178 Вт/ м = К ,

На рис. 1 показана динамика изменения во времени температуры жилы кабеля ВВГ2х2.5, приведены так же данные при двух и трехкратном превышении номинального тока.

Рисунок 1 − Динамика нагрева проводника и оболочки двужильного кабеля ВВГ 2х2.5 Следует отметить, что при увеличении кратности номинального тока намного сильнее проявляется погрешность работы модели. Это обусловлено недостаточным описанием процесса охлаждения кабеля. Аналогичная работа была проведена для кабелей ВВГ 2х4 и ВВГ 2х1.5. Результаты имеют похожие признаки, сделаем вывод, что математическая модель в плане изменений геометрических данных исследуемого тела составлена верно. Стоит упомянуть, что коэффициент теплообмена для сечений 2х4 и 2х1.5 были пересчитаны соответственно: "? "

4,223 · log +,-./

295 3 3.766 , 0.178 Вт/ м = К

4,477 · log +,-./

295 3 3.766 , 0.178 Вт/ м = К .

Состав материалов и их свойства не изменялись. Так же мы рассмотрели случай, когда кабель находится в гофре. Материал гофры принимается поливинилхлорид. Теория не предусматривает случаев, когда изменяется способ прокладки кабеля. Структурная схема кабеля в гофрированной трубе приведена на рис. 2. Из результатов следует, что функция данных нагрева немного отстает от функции экспериментальных 40

данных в плане нагрева. В случае же для кабеля в гофрированной трубе расчет несколько отличается. Так как процесс нагрева кабеля в гофре относится к ламинарному и переходному к турбулентному режиму, число Нуссельта имеет вид @A

0,54 · BC · DC

где DC − число Прандтля для воздуха при 100°С равное 0,688. Коэффициенты теплообмена для сечений 2х4, 2х2.5 и 2х1.5 в гофре: "?гофра

1.968 · log +,-./

295 3 3.766 , 0.178 Вт/ м = К ,

,#гофра

4.181 · log +,-./

295 3 3.766 , 0.178 Вт/ м = К ,

,#гофра

3.598 · log +,-./

295 3 3.766 , 0.178 Вт/ м = К .

1 – ПВХ изоляция, 2 – сердечник, 3 – воздушное пространство, 4 – гофрированная труба, АА – линия симметрии Рисунок 2 – Структурная схема кабеля в гофрированной трубе

Рисунок 3 − Динамика нагрева проводника и оболочки двужильного кабеля ВВГ 2х2.5 в гофре Перечень ссылок 41

1. Comsol Multiphysics User’s Guide. Version 5.1, 2015. 2. Аушев И.Ю, Станкевич Ю.А, Степанов К.Л. Динамика нагрева многожильного изолированного проводника электрическим током. // Вестник Командно-инженерного института МЧС Республики Беларусь, № 2 (16), 2012. 3. Современные проблемы электроэнергетики. Алтай – 2014 : сборник статей II. 4. С.И. Зернов Задачи пожарно-технической экспертизы и методы их решения: Учебное пособие. – М.: ГУ ЭКЦ МВД России, 2001. – 200 с.

ЭФФЕКТИВНОСТЬ СДВОЕННЫХ РЕАКТОРОВ ПРИ КОЛЕБАНИЯХ НАГРУЗОК ВЕТВЕЙ ст.гр. ЭПГзм-17 Павлушенко Е.В., руководитель проф. Куренный Э.Г. Реакторы предназначены для уменьшения токов КЗ. Но в нормальном режиме они создают потери напряжения, Сдвоенные реакторы применяются для двух разных присоединений . Магнитные поля от токов I1 и I2 присоединений направлены навстречу друг другу, поэтому при одинаковых направлениях токов происходит уменьшение потерь в обеих ветвях. В литературе СР рекомендуются для уменьшения не только потерь, но и колебаний напряжения, создаваемых колебаниями токов Ik1 и Ik2. Однако оценка эффективности СР по колебаниям не проводилась. Целью работы является сопоставление СР с индивидуальными реакторами (ИР) по нормируемым показателям колебаний на примере прямоугольных колебаний в форме меандра и синусоидальной формы. В странах СНГ и Европы для синусоид и меандра устанавливаются допустимые величины размахов колебаний в функции их частоты λк (от 0,5 до 40 ГЦ). Для колебаний любого вида нормируется универсальный показатель – доза фликера. Сопоставим схемы реактирования с ИР и СР. Между двумя ИР нет магнитной связи, поэтому ординаты колебаний напряжения и токов в первом и втором ИР связаны соотношениями U к1ИР = 3хр I к1, U к2ИР = 3хр I к1 где хр – сопротивление фазы реактора. В СР магнитная связь характеризируется коэффициентом k. Из-за взаимной индуктивности между левой (индекс 1) и правой (индекс 2) ветвями реактора соотношения будут другими: U к1СР = 3хр ( I к1 − kI к2 ) , U к2 = 3хр ( I к2 − kI к1 ) . Оценку эффективности СР проиллюстрируем на примере синусоидальных колебаний, для которых доза фликера Ψ пропорциональна амплитуде колебаний Bs. Для оценки эффективности введено понятие коэффициента эффективности λψ = ψ ИР ψ CP − 1, который равен еулю при одинаковых дозах фликера; положительный, если СР уменшает колебания и отрицательный, если СР их увеличивает. Только для синусоидальных колебаний имеется точное решение для дозы фликера, которая пропорциональна амплитуде синусоиды. Поэтому эффективность СР можно оценивать по отношению амплитуд без расчета доз. 42

Обозначим через вI и ВI амплитуды тока в первом и втором ИР или в левой и правой ветви СР. Синусоиды колебаний могут быть сдвинуты на угол φ. В схеме ИР амплитуды колебаний напряжения вUИР = 3хрвI , ВUИР = 3хр ВI не зависят от фазы. Для схемы СР получены следующие выражения для амплитуд колебаний напряжения: - в левой ветви

ВUСР = 3хр ВI β 2 + k 2 − 2k β cos ϕ при β ≥ k / 2, - в правой ветви ВUСР = 3хр ВI 1β 2 + k 2 − 2k β cos ϕ при β ≥ 2 / k , где β=вI/ВI. Расчеты показали, что при β ≤ 0, 25 СР увеличивает колебания во всем диапазоне значений φ. При β ≻ 0, 25 наблюдаются области значений φ как с отрицательной, так и с положительной эффективностью СР. Для периодических колебаний не синусоидальной формы была дана приблизительная оценка эффективности СР путем их замены эквивалентной синусоидой. Точная оценка требует очень сложного расчета доз фликера и в задачу работы не входила. Выводы. Сдвоенные реакторы не всегда уменьшают колебания напряжения, поэтому в каждом конкретном случае необходимо по заданным колебаниям нагрузки оценивать эффективность СР по дозе фликера. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ САПР PROJECT STUDIO CS ЭЛЕКТРИКА ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 1-ГО ЭТАЖА ГОСТИНИЦЫ ст. гр. ЭПГм-18 Роскина Е.А., руководитель проф. Бершадский И.А. Рассмотрим коротко весь процесс создания проекта первого этажа гостиницы. Подоснову данного проекта составляет строительный план с расположением стен и осевых линий. Работа с программой начинается с создания нового проекта [1]. Затем загружается подоснова в проект (подключается существующий план), с указанием масштаба документа 1:100. Определим области наших помещений. По контуру каждого помещения рисуется замкнутая полилиния при помощи инструментов AutoCAD. На панели инструментов ProjectStudio выбирается кнопку Создать произвольное помещение и выбирается только что созданная полилиния. В появившемся окне вводятся необходимые параметры. Аналогично выполняем данную последовательность деятельности для других комнат (всего таких комнат – семь, рис. 1).

Рис.1 - План здания, разбитый на комнаты Для выполнения светотехнического расчета по методу коэффициента использования [2, 4] требуется провести два расчета (один для спальни, а другой для туалета). В целях упрощения работы с планом каждая комната разбивается на несколько областей. Благодаря данной функции расчет освещенности теперь будет производиться в двух вариантах: совместно для всего помещения или отдельно для каждой его подобласти. Электрические потребители следующим образом: комнаты 01,04 и 07 – освещение, комнаты 02 и 05 – розеточная сеть, комната 03 – освещение + розеточная сеть, комната 06 – розеточная сеть + силовая нагрузка. предполагаем, что все кабели будут проложены за подвесным потолком. Чтобы наглядно различать кабельные трассы, в зависимости от характера нагрузки, в программе AutoCAD создадим новые слои: • ЭЛ_РОЗЕТКИ (голубой) – для розеточной сети •

ЭЛ_СВЕТ

(розовый) – для освещения

• ЭЛ_СИЛОВОЕ контрольных цепей После выполнения светотехнических выключателей получим рис. 2.

(желтый) – для силовой нагрузки и расчетов

выбора

из

базы

данных

Переходим к подключению светильников к выключателям. Заходя в Мастер подключения оборудования и выполнив всю последовательность действий подключим оба выключателя. После того, как оборудование подключено между собой, можем приступить к прокладке трасс с каналами. Открываем инструмент Проложить трассу с каналом и согласно п. 2.5 объединяем между собой все элементы. Получаем следующий план комнаты.

Таким же образом прокладываем рокладываем трассу для подключения розеток розеток. Как уже было отмечено, розеточная сеть будет подключена к отдельному слою в программе AutoCAD. Получаем следующую схему данной комнаты.

Рис. 2 - Вид комнаты с установленными выключателями

Рис. 3 - Общий вид комнаты № 01

Рис. 4 - Вид комнаты № 03 с освещением и розетками

Также прокладывается трассу для подключения розеток розеток. Как уже было отмечено, розеточная сеть будет подключена к отдельному слою в программе AutoCAD. AutoCAD Получаем следующую схему - рис рис. 4 (на на примере комнаты 03). Кроме того в качестве силового оборудования применяется няется два электродвигателя и один водонагреватель (не не показаны) показаны [3]. Всю однофазную нагрузку подключим к отдельному щитку группового рабочего освещения, который также будет радиально запитан от вводного шкафа. Для более удобной работы с электротехнической моделью переименуем все распределительные устройства: • шкаф одностороннего обслуживания → щит силовой • щиток группового рабочего освещения → щит свет свет+розетки 45

•

ящик с аппаратурой → Я-01

Переходим к подключению. Открываем Мастер подключения оборудования, выбираем поочередно все РУ и присоединяем электроприемники как показано в таблице, описанной ниже. При этом будем придерживаться следующих правил: • к каждому выключателю будет подключена вся однофазная нагрузка одной комнаты • для комнаты № 03 освещение и розеточная сеть подключаются на разные выключатели • любой трехфазный электроприемник подключается радиально на отдельный автоматический выключатель

Таблица 1 - Разбивка нагрузки по группам Гр. 1 Гр. 2 Гр. 3 Гр. 4 Гр. 1 Гр. 2 Гр. 1 Гр. 2 Гр. 3 Гр. 4 Гр. 5 Гр. 6 Гр. 7 Гр. 8

Щит силовой Щит свет+розетки Я-01, двигатели СМ-1 и СМ-2 Резерв нагреватель Н-1 Ящик Я-01 двигатель СМ-1 двигатель СМ-2 Щит свет+розетки Комната № 01 (освещение) Комната № 02 (розетки) Комната № 03 (освещение) Комната № 03 (розетки) Комната № 04 (освещение) Комната № 05 (розетки) Комната № 06 (розетки) Комната № 07 (освещение)

Перечень ссылок 1. Руководство пользователя Project Studio EnergyCS 10.0, 2016г. 2. ГОСТ 21.608−84 Система проектной документации для строительства. Внутреннее электрическое освещение. 3. ГОСТ 21.613−88 Система проектной документации для строительства. Силовое электрооборудование. Справочная книга по светотехнике / Под ред. проф. Ю.Б. Айзенберга. — 4. М.: Энергоатомиздат, 1995. 46

АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ АСУ ТП ПОНИЗИТЕЛЬНОЙ ПОДСТАНЦИИ 110/10/6 кВ ст. гр. ЭПГзм-18 Снежко Д.В., руководитель проф. Бершадский И.А АСУ подстанции создается с целью обеспечить комплексную автоматизацию технологических процессов, что приводит к повышению эффективности и надежности работы оборудования. Поставленная цель достигается за счёт: - представление персоналу более полной, достоверной информации о работе оборудования; - упрощения эксплуатации средств автоматизации подстанции; - существенного сокращения простоев и уменьшения количества отказов средств автоматизации подстанции. АСУ ТП энергетического комплекса состоит из электрической подстанции ПС110/10/6кВ и газотурбинной теплоэлектроцентрали серии ГТ ТЭЦ-009 электрической мощностью 18 МВт и тепловой мощностью 40 Гкал/ч. Автоматизированная система управления технологическим процессом энергетического комплекса (АСУ ТП ЭК) предназначена для контроля и управления процессом производства и распределения электрической и тепловой энергии ГТ ТЭЦ и подстанции (ПС), а также для регистрации и предотвращения аварийных ситуаций, для сбора данных о технологическом процессе и передачи их в региональные диспетчерские пункты и контролирующие органы оптового рынка электроэнергии. В состав технологического и электротехнического оборудования, оснащённого средствами и системами автоматизации, входят: распределительные устройства высокого напряжения (ОРУ-110кВ), среднего напряжения (РУ-6,3/10кВ) и собственных нужд (РУСН0,4кВ), разделительные трансформаторы СН (среднего напряжения), датчики и счётчики коммерческого учёта энергоносителей (воды, электроэнергии, газа). В соответствии с принятой технологией управления энергетическими объектами [2] можно выделить в АСУ ТП энергетического комплекса следующие функциональные автоматизированные и автоматические подсистемы: -АСУ ТП электрической части ГТ ТЭЦ (EMCS);-АСУ ТП подстанции (АСУ ТП ПС); -систему коммерческого учёта энергоносителей (АСКУ ЭН); -комплексную автоматизированную систему диагностики (КАСД); -системы бесперебойного питания электронного оборудования энергетического комплекса (входят как составные части во все подсистемы АСУ ТП ЭК) и др. На рис. 1 показана структура АСУ ТП подстанции ПС-110/10/6кВ. Внутренние уровни АСУ ТП ЭК являются строго иерархическими и включают в свой состав полевой (нулевой), нижний и верхний уровни. В системе имеются две управляющие и одна информационная сети. Управляющая сеть на подстанции ПС-110/10/6кВ представлена сетью промышленного Ethernet. Информационная («верхняя») сеть подключена, с одной стороны, к корпоративной сети, а с другой – ко всем рабочим станциям АРМ операторов. В АСУ ТП ПС помимо управления электрооборудованием с верхнего уровня предусматривается управление с местного мониторного пульта управления (МПУ) с программным обеспечением Web Studio. В качестве резервного управления на подстанции применён ручной резервный пульт управления (РПУ) с кнопочными командными аппаратами, визуальным контролем и сигнализацией состояния коммутируемых аппаратов. Такое 47

резервирование в управлении обеспечивает практически непрерывную работу подстанции в любых возможных режимных ситуациях.

Рис. 1- Структурная схема АСУ ТП подстанции ПС-110/10/6кВ Перечень ссылок 1. В. Матвеев и др. АСУ ТП энергетического комплекса с подстанцией ПС-110,10,6 кВ и ГТ ТЭЦ-009 «Энергомаш» // В. Матвеев, Н. Мацавей, Г. Плессер, Е. Салин, С.Шахов. // СТА – Москва, 2010. – Выпуск 3 – С.34-46. 48

2. Чичёв С. И., Калинин В. Ф., Глинкин Е. И. Методология проектирования цифровой подстанции в формате новых технологий. М. : Издательский дом «Спектр», 2014. 228 с. ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕЖИМЫ СЕТЕЙ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ С ИМПУЛЬСНОЙ НАГРУЗКОЙ ст.гр. ЭПГзм-17 Сировацкий А.Н., руководитель проф. Куренный Э.Г. Импульсные нагрузки вызывают несинусоидальность напряжения в сети . Это приводит к дополнительным потерям активной мощности в сети. Особенно остро эта проблема стоит в сетях 380/220В городов, так как нагрузка современных ламп бытовой техники, компьютеров является импульсной. Для анализа таких нагрузок нельзя использовать векторные диаграммы – исходными являются кривые i(t) мгновенных значений токов. Для наглядности рассматривается случай однофазной нагрузки с двумя прямоугольными импульсами величиной В разного знака за цикл tf = 0,02 с. Импульсы имеют малую длительность ∆И ≤ tf / 6. Потери мощности рассчитываются по действующим значениям I тока. Для одного нелинейного электроприемника (ЭПН) I = B 2 ∆ И / t f = B 2∆ И ∗ , где ∆ И* =∆ И /t f . Ток протекает по фазному проводу с активным сопротивлением r и нулевому проводу с rN. Потери мощности ∆P1 = I 2 ( rN + r ) = I 2 r (1 + m), где m = rN / r. Для характеристики уровня потерь от несинусоидальности используется понятие мощности искажения 4 D = 2UB ∆ И * - 2 sin 2 π∆*

здесь U – номинальное фазное напряжение. В случае равномерного распределения трех ЭПН между фазами в каждой фазе протекает ток i, а в нулевом проводе – их сумма. Из-за углов сдвига 120о между фазами при суммировании импульсы не перекрываются – в нулевом проводе их будет 6. Поэтому действующее значение I N = B 6∆ И * тока нулевого провода в 3 больше фазного тока. Потери мощности ∆P3 = 3I 2 r + I N2 rN = 3I 2 r (1 + m) три раза превышает ∆Р1 . Помимо мощности искажений были определены другие составляющие полной мощности: активной, реактивной и пульсирующей – от несимметрии токов. По осциллограммам токов компактных люминесцентных ламп (КЛЛ) разной мощности и фирм – производителей были проанализированы электроэнергетические характеристики. Например, для трех КЛЛ типа EL Delux В, 21 Вт фирмы Osram (ФРГ) ток в нулевом проводе превысил фазный в 1,625 раза, а не в 3 раза – из-за частичного перекрытия реальных импульсов. Выводы. Существующие методы расчета электрических нагрузок, основанных на допущении о синусоидальности ЭП, приводит к существенному занижению в оценке электроэнергетических показателей электрических сетей. Требуется разработка Руководящих указаний для расчета нелинейных нагрузок. В действующих сетях необходимо выполнить экспериментальные исследования режимов, особенно 49

загрузок нулевых проводников, и соответствие несинусоидальности напряжения нормам ГОСТ 32144 – 2013. ДОПУЩЕНИЯ И ПОЛОЖЕНИЯ, ПОЗВОЛЯЮЩИЕ РЕАЛЬНУЮ СХЕМУ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРИ ОЦЕНКЕ ЕЕ НАДЕЖНОСТИ ЗАМЕНИТЬ НА ЭКВИВАЛЕНТНУЮ ст.гр ЭПГм-18 Сапоненко О.А., руководитель доц. Якимишина В.В. Проблема оценки надежности электроснабжения сетей промышленных предприятий занимает центральное место, как при эксплуатации, так и при проектировании. В эксплуатации сетей промышленных предприятий необходимо разрабатывать организационные и технические мероприятия, позволяющие появление таких аварий сделать величиной маловероятной. В сетях электроснабжения промышленных предприятий все отказы, встречающиеся при эксплуатации электрооборудования, с некоторыми приближениями можно отнести к трем видам: отказ типа «обрыв цепи», отказ типа «короткое замыкание» и отказ в срабатывании. Для определения вероятности бесперебойного электроснабжения узла нагрузки реальная схема электроснабжения заменяется на схему замещения для упрощения расчетов. При этом учитываются следующие допущения: - выделяется вход и выход системы, т.е. точки, относительно которых определяется надежность электроснабжения. Все источники питания соединяются в одну точку, и эта точка принимается за абсолютно надежную; - в методике учитываются только те повреждения элементов сети (линии электропередачи, сборные шины, трансформаторы и т.д.), которые сопровождаются короткими замыканиями или замыканиями на землю; - различные виды отказов выключателя являются несовместными событиями, поэтому для оценки надежности сети составляются две схемы замещения: для случаев отказов выключателя типа «обрыв цепи» и отказов в срабатывании; - при расчете надежности схем систем электроснабжения учитываются только длительные аварийные отключения элементов сети. Отключения потребителей на время действия АПВ и АВР не учитываются; - учитываются только двойные совпадающие в пространстве и времени отказы: короткое замыкание защищаемой сети и отказ в срабатывании защитного коммутационного аппарата; - принятые допущения к элементу системы и самой системе позволяют схему замещения для расчета ее надежности заменить на эквивалентную, которая совпадает с принципиальной. Элементы схемы замещения входят в нее своими параметрами потока отказов и восстановлений; - ввиду того, что учитываются два несовместных вида отказов выключателей (отказ типа «обрыв цепи» и отказ в срабатывании), которые на систему электроснабжения действуют различными способами, отдельно составляются схемы замещения, в которых учитываются отказы выключателя типа «обрыв цепи» и отказы в срабатывании выключателя; - параметр потока отказов схемы определяется следующим образом:

λ cx = λ o + λ s где λ o - параметр потока аварийного отключения узла нагрузки при учете отказов выключателя типа «обрыв цепи»; 50

λ s - параметр потока аварийного отключения узла нагрузки при учете отказов выключателя типа отказ в срабатывании; - используя предлагаемые в методике коды x i. j и y i. j , составляются схемы замещения (минимальных сечений) для следующих случаев: а) учитываются отказы выключателей только типа «обрыв цепи»; б) учитываются отказы выключателей только типа «отказ в срабатывании»; для всех остальных элементов (кроме защитных коммутационных аппаратов), которые входят в схемы замещения (шины, трансформаторы, линии электропередачи и др.), учитываются отказы типа короткое замыкание (КЗ) или однофазное замыкание на землю (ОЗ); Для сложных по структуре схем замещения, имеющих в своем составе более трех мостиковых структур (учитываются отказы коммутационных аппаратов типа «обрыв цепи»), для приведения их к смешанным структурам целесообразно использовать преобразование «треугольник-звезда». ОБ ОЦЕНКЕ БЕЗОПАСНОСТИ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ ст. гр. ЭПГм-17б Станиславская Е.В., руководитель доц. Джура С.Г. Анализ и обеспечение безопасности занимают особое место в проблемах надежности систем энергетики. Под безопасностью понимают свойство объекта не допускать ситуаций, опасных для людей и окружающей среды. Под технологическим объектом будем понимать производство, опасное по отношению к пожару, (взрыву) от источников инициирования этих аварий электрического происхождения. Под опасным состоянием электрооборудования, находящегося под напряжением, будем понимать такое состояние, когда оно при случайном повреждении может выделить в окружающую его среду электрический источник, мощность и продолжительность которого достаточна для зажигания окружающей его опасной среды. Под опасным состоянием среды будем понимать опасное случайное загазованные помещения, в которых находится электрооборудование ( выработки шахты) или случайное независимое столкновения горючего материала с электрооборудованием. Под опасным состоянием средств защиты будем понимать такое их состояние, когда во время случайного повреждения на защищаемом элементе возникает отказ в срабатывании средств защиты. Опасное состояние среды и средств находится или с помощью автоматических систем диагностики, или в результате профилактики. Опасное состояние среды и средств защиты, которые нельзя найти с помощью автоматических средств диагностики будем относить к скрытым опасностям. Для необслуживаемого при эксплуатации электрооборудования и средств защиты интенсивность восстановления близится к нулю. Основная задача обеспечения безопасности технологического объекта в период эксплуатации состоит из обеспечения пожаробезопасности на нем, то есть почти полного исключения пожаров за счет надежной работы средств технологической и электрической защиты, четкой работы обслуживающего персонала. Как же решить такую проблему, как определить какую надежность должны иметь средства защиты, как оценить труд обслуживающего персонала, чтобы вероятность аварий или катастроф на исследуемом объекте была самой меньшей? В первую очередь нужно определить, какая должна быть допустима вероятность катастрофы в период года на рассматриваемом объекте. Под аварией на технологическом объекте будем понимать случайное появление пожара, сопровождающегося материальными убытками за счет порчи оборудования и 51

прекращение технологического цикла. Под катастрофой будем понимать случайную аварию, во время которой гибнут люди. Существуют нормативные документы, регламентирующие вероятность взрыва и пожара на технологических объектах. Производственные процессы должны разрабатываться так, чтобы вероятность возникновения пожара на любом пожароопасном производстве в период всего года не превышала величины 10-6. Вероятность возникновения пожара в электрическом и любом другом единичном изделии не должна превышать величины 10-6 в период года. Специалисты США и Японии принимают величину 10-6 как тот уровень, к которому следует приблизиться на промышленных предприятиях. Размер 10-6 означает, что на 1000000 однотипных технологических объектов, опасных в отношении взрыва или пожара и по каким установлено наблюдение, статистически разрешается одна катастрофа (авария) в период года. Большинство современных, потенциально опасных производств спроектированы так, что вероятность крупной аварии (катастрофы) оценивается величиной порядка 10-4. Используя нормы вероятности появления аварий и катастроф, поставленную выше задачу можно сформулировать следующим образом: какую статическую информацию о технологическом объект исследуется надо собирать в период времени Т, чтобы определить его уровень безопасности (взрывобезопасности и пожара), и, если он будет выше нормирований (10-6) то организационные и технологические меры следует использовать при эксплуатации объекта, чтобы вывести его на тот уровень, который нормируется, то есть почти полностью исключить аварии и катастрофы на этом предприятии. Взрыв и пожар - резкие явления, но в терминах теории вероятностей они возникают по одной логической схеме и имеют общую математическую модель. Взрыв возникает при случайной появлению опасного источника (короткое замыкание) и случайной появлению опасной концентрации взрывобезопасного газа в городе появления открытого источника. Пожар возникает при случайной появление не выключенного короткого замыкания и случайном нахождении вблизи поврежденного элемента горючего материала. Взрыв (пожар) в зависимости от различных производств может возникнуть при случайном совпадении двух, трех, четырех и более независимых аварийных событий. Под минимальным пожаробезопасным (взрывоопасным) совместительством независимых аварийных событий технологического объекта (в данном случае системы "электрооборудование - защита - окружающая среда") будем понимать такой минимальный набор элементов, находящихся в опасном состоянии, восстановление безопасного состояния любого из них выводит систему с пожароопасного (взрывоопасного) состояния. СИСТЕМА УРАВНИВАНИЯ ПОТЕНЦИАЛОВ В ЖИЛЫХ ДОМАХ ст.гр. ЭПГм-17а Тарасенко С.В., руководитель доц. Якимишина В.В. Современные многоквартирные дома оборудованы различными инженерными системами и большим количеством разнообразных бытовых электроприборов, металлические элементы которых служат проводниками электрического тока и обладают своим потенциалом. При нормальной эксплуатации потенциал близок к нулю и не отличается от потенциала поверхности и других окружающих предметов. При аварии, например, повреждении изоляции или заносе потенциала по трубам, потенциал проводящих частей может повышаться до нескольких сотен вольт. При одновременном прикосновении человека к двум предметам с разными потенциалами, возникает опасность поражения его электрическим током. Причиной возникновения напряжения на металлических токопроводящих частях может быть не только поврежденная изоляция, но и статическое электричество, а также блуждающие токи систем заземления. В случае протекания через 52

заземляющее устройство электрического тока, оно так же оказывается под напряжением и не гарантирует достаточный уровень безопасности [1]. Надежную защиту обеспечивает система уравнивания потенциалов (СУП), организованная по принципу электрического соединения всех доступных для прикосновения токопроводящих частей здания (элементы здания, конструкции здания, инженерные сети и коммуникации) с нулевым защитным проводником РЕ. В данном случае, потенциально опасные металлические элементы будут иметь одинаковый потенциал, что снижает вероятность удара током, при одновременном прикосновении к ним. В многоэтажных зданиях рекомендуется выполнять систему уравнивания потенциалов на каждом этаже. Соединение выполняется защитными проводниками PE, которые прокладываются отдельно, либо могут входить в состав линий электроснабжения. Системы уравнивания потенциалов различных этажей должны быть соединены между собой при помощи не менее двух вертикальных проводников. В качестве вертикальных проводников такой решетчатой структуры могут быть использованы металлоконструкции здания и другие естественные проводники при условии обеспечения непрерывности электрической цепи и надежности контактных соединений. Эти проводники образуют так называемую «сетку» в здании и должны соединять все его части с заземляющим устройством и заземлителями [2]. Под защитным уравниванием потенциалов, согласно п. 1.7.32 ПУЭ, понимают электрическое соединение проводящих частей для достижения равенства их потенциалов, выполняемое в целях электробезопасности. В составе СУП отдельного здания различают основную и дополнительную системы уравнивания потенциалов. Крупные проводящие части (которые в нормальных условиях не должны находиться под напряжением) – непосредственно конструкции здания, а также канализационные, газовые и водопроводные металлические трубы – объединяются в основную систему уравнивания потенциалов и соединяются с главной заземляющей шиной. Основная система уравнивания потенциалов (ОСУП) состоит из следующих элементов: – контура заземления (заземляющее устройство) – главной заземляющей шины (ГЗШ) – нулевых защитных проводников; – проводников уравнивания потенциалов Перечень проводящих частей в электроустановках до 1 кВ, подлежащих соединению в ОСУП, определен в п. 1.7.82 ПУЭ. Защитный нулевой проводник и нулевые проводники распределительной сети объекта соединены. Если же главная заземляющая шина монтируется отдельно, то к ней присоединяются только защищаемые проводящие части конструкции здания. Площадь сечения ГЗШ должна быть больше чем площадь сечения нулевого защитного проводника питающей входящей линии. Главную заземляющую шину изготавливают из меди, возможно применение стали или алюминия. Сечение проводников уравнивания потенциалов должно быть не менее: 6 мм2 – для медных, 16 мм2 – для алюминиевых и 50 мм2 – для стальных [3]. К главной заземляющей шине присоединяют нулевые защитные проводники и контур заземления. К соединительным проводникам ОСУП предъявляют повышенные требования, главным из которых является их непрерывность. Проводящие элементы здания, трубы водопровода, системы вентиляции – подключаются к ГЗШ по радиальной схеме, причем каждый элемент – индивидуальным цельным (без встроенных коммутационных аппаратов) проводником уравнивания потенциалов, чтобы оставалась возможность при необходимости любой из этих элементов отсоединить. Токопроводящие части элементов коммуникаций, которые вводятся в здание снаружи, необходимо соединять с главной заземляющей шиной как можно ближе к точке их ввода. Проводники имеют яркую жёлто-зеленую окраску изоляции. Каждый проводник 53

обязательно должен иметь на себе бирку, на которой указано, какую именно проводящую часть в здании этот проводник соединяет с ГЗШ. Закрепляют их на шине болтовыми соединениями, к проводящим конструкциям крепят так же при помощи сварки, для труб коммуникаций используют хомуты. Дополнительную систему уравнивания потенциалов (ДСУП) следует выполнять для обеспечения достаточного уровня электробезопасности в случае возникновения аварийной ситуации в тех местах в здании, где наличие на предметах случайной разности потенциалов особенно опасно для людей, например, душевая, ванная комната, сауна или кухня. Система дополнительного уравнивания потенциалов соединяет между собой все одновременно доступные для прикосновения открытые и сторонние проводящие элементы, включая доступные прикосновению металлические части строительных конструкций здания, а также нулевые защитные проводники в системе TN и защитные заземляющие проводники в системах IT и ТТ, включая защитные проводники штепсельных розеток. Все потенциально опасные проводящие конструкции подсоединяют к общей шине, находящейся в коробке уравнивания потенциалов, что позволяет организовать ДСУП, не протягивая защитные проводники от каждого элемента к распределительному щитку квартиры (дома). К одной шине сечением 10 мм2 и более присоединяются разъемами несколько защитных проводников. Коробка уравнивания потенциалов (КУП), в свою очередь, присоединяется медным защитным РЕ-проводником сечением не менее 6 мм2 – к шине заземления, находящейся внутри щитка вводного распределительного устройства, заземляя таким образом все металлические части помещения [3]. Обязательному подключению к ДСУП подлежат и выходящие за пределы помещений сторонние проводящие элементы. ДСУП выполняют с использованием специально предусмотренных проводников либо применяют открытые и сторонние токопроводящие части, соответствующие требованиям п. 1.7.122 ПУЭ к защитным проводникам в отношении проводимости и непрерывности электрической цепи. При отсутствии механического воздействия требуемое сечение для проводников составляет 2,5 мм2 и более. При возможном механическом воздействии используют проводники сечением 4 мм2 и более. Соединение двух открытых проводящих элементов выполняют проводником сечением не менее сечения меньшего из подключенных к ним защитных проводников. Сечение проводников ДСУП, соединяющих открытую и стороннюю проводящие части, должно быть не меньше половины сечения защитного проводника, подключенного к открытой проводящей части. Установку СУП рекомендуется производить во время строительства здания. Однако существует некоторые ограничения по ее использованию в уже построенных домах, в которых заземление выполнено по системе ТN-С с объединенным РЕN-проводником. В таких домах запрещается выполнять дополнительное уравнивание потенциалов. В противном случае, во время обрыва нулевого провода возникает опасность поражения электрическим током жильцов других квартир, не сделавших ДСУП. Чаще всего такое ограничение распространяется для многоэтажных зданий старого жилого фонда. Проблема решается при возможности перехода на систему заземления TN-C-S: для этого на главной заземляющей шине в вводно-распределительном устройстве здания PENпроводник разделяют на PE и N проводники, осуществляют подключение заземляющего контура и подключают его к основной шине заземления медным проводником. В настоящее время имеется тенденция замены металлических труб (водопровод и канализацию) на пластиковые, не требующая их подключения к системе уравнивания потенциалов. Замена в уже имеющейся ДСУП металлических труб на токонепроводящие пластиковые, приводит к нарушению электрической связи с заземляющей шиной всех остальных металлических элементов помещения (батарей, полотенцесушителей и пр.), делая их потенциально опасными для человека в случае одновременного прикосновения. Современные нормы и правила строительства уделяют особое внимание правильности монтажа системы уравнивания потенциалов. Эту систему подвергают осмотру 54

и проверяют на соответствие проектной документации при сдаче дома в эксплуатацию. Электрическая безопасность создается путем организации электрического соединения всех доступных для прикосновения металлических частей здания с главной заземляющей шиной при помощи РЕ-проводников. ОСУП дополняется местными системами уравнивания потенциалов в местах с повышенной опасностью поражения электрическим током. Выполнение ДСУП возможно только в домах с системами заземления с раздельной прокладкой PE и N проводников. К ним относится современная система заземления TN-S, а также модернизированная система до схемы TN-C-S. Нельзя забывать, что при установке СУП должна быть обеспечена надежная металлическая связь между элементами системы, которые подключены по радиальной схеме. При этом сечение защитных проводников должно быть не менее рекомендованного значения. Перечень ссылок 1. Тематический центр знаний [Электронный ресурс]– Режим доступа: https://zandz.com/ru/biblioteka/sistema_uravnivaniya_potencialov.html 2. Пособие по выполнению заземления и уравнивания потенциалов оборудования информационных технологий. Меры защиты от электромагнитных воздействий Москва 2004 г. [Электронный ресурс]– Режим доступа: https://meganorm.ru/Data2/1/4293850/4293850592.htm#i625989 3. Школа для электрика [Электронный ресурс]– Режим доступа: http://electricalschool.info/main/electrobezopasnost/2029-kak-ustroena-i-rabotaetsistema-uravnivaniya-potencialov.html НИКЕЛЬ-КАДМИЕВЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ ст.гр. ЭПГм-17а Темертей Н.В., руководитель проф. Левшов А.В. Электрический аккумулятор – это химический источник тока многоразового действия для накопления энергии и автономного электропитания различных электротехнических устройств и оборудования. В настоящее время одним из наиболее распространенных видов аккумуляторов является никель-кадмиевый Ni-Cd аккумулятор. Щелочные Ni-Cd аккумуляторы изобрел шведский ученый Вальдмар Юнгнер в конце ХХ века. В качестве положительного заряда электрода он использовал никель, а в качестве отрицательного – кадмий. По тем временам массовое производство таких батарей было весьма дорогостоящим и энергоемким, поэтому оно было отложено до 1932 года, в котором был разработан метод осаждения активного материала на пористый никелевый электрод. Это приблизило выпуск промышленных Ni-Cd аккумуляторов. В 1947 году был решен вопрос о рекомбинации газов, выделяющихся при заряде, без их отведения. В результате этого были получены герметичные Ni-Cd аккумуляторы. [1] Конструктивно никель-кадмиевый аккумулятор представляет собой 2 электрода, разделенные сепаратором, которые погружены в герметичный металлический корпус с щелочным электролитом. Положительный электрод имеет в своем составе оксид-гидроксид никеля NiOOH, а в отрицательном электроде присутствует кадмий Cd в компаунде. В роли электролита выступает раствор гидроксид калия КОН. Это сильная щелочь, не имеющая запаха. Преимущество КОН в том, что вещество не взрывоопасное и не пожароопасное. Массовая доля КОН в электролите должна составлять не меньше 85% в твердом и не меньше 45% в жидком состоянии. [1] Для увеличения поверхности электродов, их изготавливают из фольги малой толщины. Сепаратор между электродами делается из нетканого материала, который не взаимодействует со щелочью. Сам электролит в процессе реакции не расходуется. 55

Один никель-кадмиевый элемент выдает напряжение около 1 В. Поэтому они объединяются в батареи с плотностью энергии примерно 60 Вт ч/кг. Никель-кадмиевые батареи имеют следующие технические характеристики: Номинальное напряжение элемента – 1,2 В. Напряжение полного заряда элемента – 1,5-1,8 В; Напряжение разряда одного элемента – около 0,9-1 В; Для получения напряжений 12 В и 24 В применяется последовательное соединение нескольких элементов; Количество циклов заряда-разряда от 100 до 1000 (в самых современных батареях – до 2000) в зависимости от используемой технологии; Уровень саморазряда от 8 до 30% в первый месяц после полного заряда; Удельная энергоемкость – до 65 Вт ч/кг; Рабочая температура от -50 до +40 градусов Срок эксплуатации – около 10 лет. Конструктивное исполнение: цилиндр или треугольная призма Разрядные характеристики конкретных моделей зависят от таких характеристик как: - толщина, структура, внутреннее сопротивление электродов; - плотность сборки групп электродов; - характеристика сепараторов (толщина и структура); - объем электролита; - специфические особенности конструкции батареи. [2] При зарядке герметичного Ni-Cd аккумулятора важным фактором является ограничение перезаряда. При перезарядке увеличивается давление внутри батареи из-за выделения кислорода таким образом, что эффективность использования тока падает по мере приближения к стопроцентной зарядке. Зарядку Ni-Cd аккумуляторов допускается проводить в температурном режиме 0-40 градусов Цельсия. Рекомендуемый интервал 10-30 градусов. Поглощение кислорода на кадмиевом электроде замедляется при снижении температуры, что приводит к росту давления. При повышении температуры растет потенциал и на положительном оксидноникелевом электроде и очень рано начинает выделяться кислород. При равной температуре кислород выделяется тем активнее, чем больше ток заряда, при этом скорость поглощения кислорода почти не изменяется. У щелочных аккумуляторов эта величина зависит от конструкции батареи, а именно от транспортировки кислорода от положительного к отрицательному электроду. На это влияет плотность компоновки, толщины, структура электродов, материал сепаратора и объем электролита. Наиболее эффективными в этом плане являются цилиндрические аккумуляторы с рулонными электродами. Стандартным режимом зарядки считается такой режим, при котором батарея с напряжением 1 В полностью заряжается за 16 часов током 0,1 от емкости. Если заряд не гальванастический, т.е. с плавным или ступенчатым снижением силы тока на заключительной стадии зарядки, тогда на начальном этапе ток может устанавливаться гораздо выше стандартного значения 0,1 от емкости. В ускоренных режимах Ni-Cd аккумуляторы заряжаются примерно около одного часа. Однако в таком случае нужен контроль напряжения и температуры, иначе из-за быстрого роста давления может начаться процесс деградации аккумулятора. [2] Достоинства никель-кадмиевых аккумуляторов: • большое число циклов заряд–разряд (более 1000); • длительный срок хранения вне зависимости от степени заряженности; • быстрый и простой способ заряда; • выдерживают серьезную нагрузку; • возможность работы при низких температурах; сохраняют емкость при низких температурах; • • хорошо подходят для жестких условий эксплуатации; 56

• дешевизна. Недостатки никель-кадмиевых аккумуляторов: • эффект памяти и необходимость его устранения; • достаточно высокая степень саморазряда; • низкая энергетическая плотность по сравнению с другими типами аккумуляторных батарей; • токсичность материалов. Особенно это касается кадмия. В ряде стран по этой причине использование этих батарей запрещено. Требуется специальное оборудование и технология для их утилизации. Область применения: Небольшие Ni-Cd аккумуляторы используются для питания различной бытовой техники и аппаратуры, преимущественно в тех случаях, когда устройство потребляет большое количество тока, к примеру, для питания электродрелей и шуруповертов. Батареи больших размеров используются в общественном транспорте - троллейбусах и трамваях с целью питания цепей их управления, а также в судоходном деле и в сфере авиации как бортовые вторичные источники тока. Выводы: 1.Ni-Cd аккумуляторы имеют высокие технические характеристики. 2. Компоненты аккумуляторов этого типа являются токсичными, что создает проблемы при утилизации 3. Область применения - устройства, характеризующиеся большими разрядными и зарядными токами. Перечень ссылок 1. https://akbinfo.ru/shhelochnye/nikel-kadmievye-akkumuljatory.html. 2. https://istochnikipitaniy.ru/akkumulyatory/batarei/ni-cd.html. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СОВРЕМЕННЫХ ПРОГРАММНЫХ ПРОДУКТОВ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ СОСТОЯНИЯ ИЗОЛЯЦИИ ГЕНЕРАТОРОВ ст. гр. ЭСиС-17м Филимонов Р.С., руководитель доц. Гуляева И.Б. Одной из основных причин безвозвратного старения изоляции электрооборудования являются, так называемые, частичные разряды (ЧР). Согласно мировой статистике примерно 56% всех аварий на турбогенераторах происходят из-за пробоя изоляции. Метод контроля изоляции по параметрам частичных разрядов сегодня – это один из самых перспективных, проверенных и успешных методов контроля изоляции в обмотках статора турбогенераторов. Результаты измерения частичных разрядов позволяют выявить очаги появления частичных разрядов в изоляции стержней статора на ранней стадии их развития. В мировой практике 95% всех турбогенераторов в год по три раза проходят тестовый контроль изоляции по уровню частичных разрядов во время работы в сети. Существует множество коммерческих организаций, которые предлагают свои комплексные решения по определению состояния изоляции методом частичных разрядов. Большинство таких фирм в течение многих лет, опытным путем накапливали материал, на основе которого формировали эмпирические критерии работоспособности генераторов по уровню различных характеристик частичных разрядов. Однако главная проблема таких организаций – это отсутствие единого подхода и достаточного количества критериев для определения состояния изоляции по методу контроля параметров частичных разрядов. На сегодня все мировые стандарты (IEC/TS 60034–27, Standards 1434, CIGRE W.G.A1.01.06), по диагностике изоляции обмоток электрических машин, работающих в сети, не формулируют единого набора критериев для определения размера и положения дефектов. Каждая организация предусматривает свои руководства и интерпретации полученных 57

результатов. Однако проблема заключается ещё и в том, что расшифровка полученных измерений дает лишь поверхностное представление о месте возникновения ЧР. Такой разнобой в алгоритмах шифрования показаний связан с тем, что интерпретация результатов измерений ЧР в генераторах основана на модели многослойной изоляции. Такая модель предусматривает ряд условий: 1. Размеры исследуемого объекта значительно ниже длины электромагнитной волны при ЧР. 2. Токоведущие части исследуемого объекта находятся под одинаковым напряжением. 3. Влияние источника питания не учитывается. Все перечисленные предположения в турбогенераторах не выполняются. Самая распространенная система контроля изоляции статоров турбогенераторов предусматривает использование портативного анализатора с емкостными датчиками, находящимися в работе постоянно. Емкость датчиков выбирается с учетом возможности пропуска высокочастотных сигналов ЧР и резком снижении амплитудного значения синусоидального напряжения промышленной частоты. Преимуществом данного метода заключается в установке в каждой фазе ТГ по 2 емкостных датчика, что позволяет разделять ЧР и высокочастотные помехи по времени прихода сигнала. Такая система повышает надежность и информативность данного метода. С помощью такого комплекта устройств измеряют два важных параметра частичных разрядов: это амплитудное значение сигнала ЧР и напряжение возникновения ЧР. Часто вместо напряжения возникновения определяется фаза синусоидального напряжения, при которой возникает ЧР. Единичный цикл измерения ЧР длится до нескольких минут. Зафиксированные частичные разряды представляются в виде двумерных массивов. Они представлены поразному: амплитудно–фазовое представление, амплитудно–частотное представление, произведение в виде суммарного тока и мощности ЧР и другие. Главный недостаток этих представлений – это их малая наглядность. Также существует и новая методика обработки ЧР в ТГ. Данный метод предусматривает отображение результатов в более простой и наглядной форме. Методика состоит из ряда последовательных действий: 1. Определение броска напряжения при ЧР. 2. Определение величины кажущегося заряда. 3. Определение размера дефекта вдоль силовых линий электрического поля. 4. Определение напряжения на дефекте при возникновении ЧР. 5. Определение соотношения между напряженностью поля в дефекте и средней напряженностью в изоляции (коэффициент напряженности). 6. Регистрация напряжения на стержне статора ТГ при возникновении ЧР. 7. Определение номера стержня с дефектом. Таким образом данная методика обработки данных позволяет раскрыть весь потенциал ЧР применимо к изоляции статора ТГ. Этот способ позволяет получить более обширные и точные данные: точное местоположение дефекта и его размер. Для подтверждения вышеизложенных выводов необходимо осуществить моделирование схемы, позволяющей фиксировать (контролировать) параметры частичных разрядов турбогенераторов. С помощью пакета для моделирования Simulink системы MatLab можно получить различные характеристики параметров частичных разрядов, собрав «виртуальную» схему для контроля ЧР турбогенераторов. Причём в такой схеме можно менять как параметры генераторов, так и задавать параметры контролирующих приборов. Полученные в результате моделирования характеристики параметров частичных разрядов позволяют утверждать, что состояние изоляции при наличие частичных разрядов с течением времени ухудшается: размер включения (дефекта) увеличивается, уровень частичных разрядов – увеличивается. 58

На основании результатов моделирования ЧР в высоковольтной изоляции установлено, что форма и величина «кажущегося» заряда зависят от индуктивности цепи между источником питания и объектом исследования. Можно определить так называемый коэффициента развязки ЧР. Установлено, что знак броска напряжения при ЧР определяется знаком скорости изменения напряжения в момент возникновения частичного разряда. Учёт дополнительных параметров ЧР, которые обычно не контролируются при измерениях, позволит повысить информативность метода ЧР. Полученные зависимости могут использоваться, как эталонные кривые для прогнозирования остаточного ресурса изоляции генераторов. В дальнейшем предложено направление в исследовании изоляции, базирующееся на усовершенствовании неразрушающего метода определения ресурса изоляции, основанном на измерении параметров частичных разрядов, в зависимости от степени ее старения. Необходимым условиям решения задачи оценки остаточного ресурса, в этом случае, является сбор достаточного статистического материала данных различных параметров частичных разрядов для различных типов изоляционных конструкций электрооборудования, в том числе генераторов и турбогенераторов. Для диагностики и прогнозирования ресурса изоляции необходимо производить измерения параметров частичных разрядов на реально-действующем оборудовании, а затем сравнивать полученные данные с эталонными кривыми. В этом случае, можно будет получить информацию об остаточном ресурсе изоляции генераторов, а также сделать выводы о необходимости снятия оборудования с эксплуатации для проведения ремонтных работ или замены. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ РЕГИОНАЛЬНОГО ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ (ДНР) С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ ст. гр. ЭСиСзм-17 Хмеленко А.В., руководитель доц. Гуляева И.Б. Исследования показывают, что для решения возникающих проблем энергодефицита, перспективно использование возобновляемых источников энергии. Основное преимущество возобновляемых источников - их неисчерпаемость и экологическая чистота. Их использование не изменяет энергетический баланс планеты. Например, полное количество солнечной энергии, поступающей на поверхность Земли за неделю, превышает энергию всех мировых запасов нефти, газа, угля и урана. Экономический потенциал возобновляемых источников энергии в настоящее время оценивается в 20 млрд. тонн условного топлива (т у.т.) в год, что в два раза превышает объем годовой добычи всех видов органического топлива. Повышение эффективности использования солнечной энергии в энергетических установках представляет интерес не только для автономных и удаленных потребителей в виде отдельных небольших поселков, фермерских хозяйств и отдельных домов, но и для крупномасштабных солнечных электростанций, которые могут быть использованы как для решения региональных энергетических задач, так и глобальных проблем энергетики. На данный момент времени, в силу сложившихся обстоятельств, Донбасс является дефицитным регионом. Это обусловлено недостатком производства электроэнергии в самом крае, в том числе из-за разделённости территории ДНР и высоким износом энергооборудования, а также, выходом оборудования из строя из-за военных действий. То есть, частичное или полное замещение угля и других традиционных источников энергии на возобновляемые экологически чистые энергоисточники, использование современных энергосберегающих систем позволит решить упомянутые проблемы. Комплексная модернизация систем теплоснабжения нашего региона позволит направить 59

часть финансовых потоков, идущих в настоящее время на заготовку привозного угля, на создание новых рабочих мест на территории нашего края. Таким образом можно предположить, что при энергоснабжении потребителей в Донецкой Народной Республике, одним из самых перспективных является использование альтернативных источников энергии, в частности солнечной энергии. Однако для подтверждения этого вывода необходимо оценить целесообразность применения данного вида энергии с экономической точки зрения. Без такой оценки невозможно получить объективную картину эффективности капиталовложений в энергетику нашего региона, конкретного района, населенного пункта или фермерского хозяйства. Для решения проблем оптимизации энергоснабжения автономных потребителей в ДНР целесообразно использовать современное программное обеспечение. Программная реализация позволяет обеспечить выполнение методик на автоматическом уровне, упростить выполнение однотипных расчетов и наглядно обосновать выводы. В результате проведенных расчётов можно сделать вывод, что полный переход на использование солнечной энергии для ДНР – нецелесообразно. Однако использование солнечной энергии для некоторых потребителей, таких как фермерские хозяйства, небольшие сельскохозяйственные потребители, удалённые потребители, и др. может быть весьма выгодно в нынешних условиях. При изменении каких-либо данных, с использованием программной реализации оценки эффективности, можно будет быстро и просто повторить расчёты и скорректировать выводы. ДЕФЕКТЫ И ДИАГНОСТИКА ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ст.гр. ЭПГм-17а Цыбулёва А.И., руководитель проф. Левшов А.В. В зависимости от условий применения, функций и эксплуатационных воздействий различаются характерные типовые повреждения и дефекты электрооборудования. К основному высоковольтному оборудованию относятся силовые трансформаторы, выключатели и разъединители, трансформаторы тока и напряжения, ограничители перенапряжения [1]. Существует тенденция отказа от замены старого оборудования. Вместо этого чаще проводят капитальные ремонты, но и их выполняют не в полном объёме. Замена частей оборудования, в целом, нецелесообразна, так как в итоге затраты будут превышать стоимость новой электроустановки. К тому же лишь небольшое количество высоковольтного оборудования оснащено системой постоянной диагностики. Так, например, количество отказов в электроустановках по неустановленным причинам колеблется от 20 до 40 % [2]. В первую очередь надёжность электроустановок определяется работоспособностью и качеством изоляции. Из-за влияния тепловых, химических, механических и электрических воздействий диэлектрик устаревает и теряет свои основные свойства. Материал изоляции подвергается окислению, изнашивается, расслаивается или разрушается. Изоляционное масло, используемое во многих электроустановках, служит теплоотводящей защитной средой. Поэтому его увлажнение и образование в нём осадков снижает его электрическую прочность. Наличие в масле пузырьков газа вследствие его перегрева или увеличения напряжённости электрического поля увеличивает возможность развития частичных разрядов. Старение масла приводит к снижению надежности всей изоляционной конструкции, так как повышенная кислотность способствует старению твердой изоляции, а осаждение шлама увеличивает диэлектрические потери и ухудшает отвод тепла [3]. 60

К нарушениям работоспособности оборудования относятся отказы функционирования, а также недопустимые нагревы токоведущих частей. Отказы функционирования, вызванные механическими дефектами элементов конструкции, характерны для коммутационных аппаратов, а также для устройств регулирования напряжения силовых трансформаторов. Ненормально высокие нагревы токоведущих частей обычно являются следствием дефектов контактных соединений и обнаруживаются путем контроля их температуры. Таблица 1 - Основные причины повреждений высоковольтного оборудования Вид Элементы Причины оборудования конструкции повреждений Изоляция, обмотка и Увлажнение, Трансформато магнитопровод, устройство загрязнение масла, перегревы, ры регулирования напряжения частичные разряды Выключател Контакты, привод, Перегревы, и, разъединители изоляция увлажнение, пробой элементов ОПН, Искровые Износ, увлажнение, разрядники промежутки изменение разрядных напряжений Вводы в Изоляция, искровые Увлажнение, измерительные промежутки разрушение, насыщение трансформаторы газами, витковые замыкания В настоящее время нет пригодных к эксплуатации прямых методов определения влажности и степени старения твердой изоляции. Как правило, применяются косвенные методы контроля. Таблица 2 – Методы выявления дефектов силовых трансформаторов Применяемый метод Выявляемые дефекты Измерение сопротивления Сильное увлажнение, загрязнение изоляции Нарушение изоляции элементов Измерение потерь Х.Х. магнитопровода Измерение частотных Деформация обмоток характеристик обмоток Местные дефекты (включение), Измерение частичных разрядов изменение распределения напряжения по конструкции, электрическое разрушение Определение физикоУвлажнение, старение, перегревы, химических характеристик масла термическое разложение материалов Широкое использование новейшей вычислительной техники даст возможность в настоящее время существенно повысить достоверность расчетов электромагнитных переходных процессов путем более полного моделирования как самих процессов, так и коммутирующих защитных аппаратов. Это поможет предопределить требования к аппаратуре, более точно спрогнозировать работу оборудования и в дальнейшем проектировать новые объекты энергосистемы. Перечень ссылок 61

1. Дефекты высоковольтного оборудования (https://studopedia.su/9_23318_defektivisokovoltnogo-oborudovaniya.html) 2. Диагностика и мониторинг высоковольтного оборудования (https://cyberleninka.ru/article/n/diagnostika-i-monitoring-vysokovoltnogo-elektrooborudovaniya) 3. Высоковольтное оборудование: выявление дефектов изоляции (https://www.elec.ru/articles/vysokovoltnoe-oborudovanie-vyyavlenie-defektov-izo/) НОРМИРОВАНИЕ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ПУЛЬСАЦИИ И ОСВЕЩЕННОСТИ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ОСВЕЩЕНИЯ ст.гр. ЭПГзм-17а Цеханович С.В., руководитель доц. Якимишина В.В. ГОСТ Р 55710-2013 «Освещение рабочих мест внутри зданий. Нормы и методы измерений» нормирует коэффициент пульсации освещенности. Коэффициент пульсации освещенности К п , % – критерий оценки относительной глубины колебаний освещенности в результате изменения во времени светового потока источников света в осветительных установках при питании их переменным током. В помещениях, где возможно возникновение стробоскопического эффекта и есть опасность прикосновения к вращающимся или вибрирующим объектам, Коэффициент пульсации освещенности не должен превышать 10%. Коэффициент пульсации не нормируют в помещениях с временным пребыванием людей при отсутствии условий для возникновения стробоскопического эффекта. Стробоскопический эффект – это зрительное восприятие кажущегося изменения, прекращения вращательного движения или периодического колебания объекта, освещаемого светом, изменяющимся с близкой, совпадающей или кратной частотой. Измерение коэффициента пульсации проводят по ГОСТ Р 54945. Измерение коэффициента пульсации освещенности проводят прямым методом измерения коэффициента пульсации освещенности на рабочей поверхности с помощью приборов для измерения коэффициента пульсации освещенности. Перечень рекомендуемых средств в приложении ГОСТа На одном рабочем месте проводят не менее трех измерений в течение 5 мин. Результаты измерения коэффициента пульсации освещенности оформляют протоколом в соответствии с приложением Б ГОСТ Р 54945. Измерения коэффициента пульсации освещенности проводят в темное время суток, когда освещенность от естественного освещения составляет не более 10% значения нормируемой освещенности. Измерения должны проводиться после стабилизации светового потока осветительной установки При измерении коэффициента пульсации освещенности от системы общего освещения в помещении для определения расположения контрольных точек проведения измерений план помещения разбивают на равные по возможности квадратные части. Контрольные точки размещают в центре каждого квадрата. Минимальное число контрольных точек измерения определяют исходя из размеров помещения и высоты подвеса светильников над рабочей поверхностью. Для этого рассчитывают индекс помещения по формуле

ab h0 (a + b)

где а и b- стороны помещения, м; h0 - высота подвеса светильников над рабочей поверхностью, м. 62

Минимальное число контрольных точек измерения коэффициента пульсации освещенности от общего освещения в квадратном помещении определяют по таблице 1. В неквадратных помещениях выделяют квадрат наибольшей площадью, для которого определяют число точек измерения. При проведении измерений с помощью измерительного преобразователя излучения и осциллографа коэффициент пульсации рассчитывают по формуле

Кп =

Емакс − Емин 2 Еср

1 где Еср = ∫ Е (t )dt или S / T ; Т0 Емакс , Емин – максимальные и минимальные значения показания по осциллограмме, приведенной на рисунке 1; S – площадь согласно рис. 1; T – период колебаний в соответствии с рис.1. Таблица 1 - Минимальное число контрольных точек измерения Индекс помещения

Число точек измерения

Менее 1

От 1 до 2 включ.

Св. 2 до 3 включ.

Св. 3

Рисунок 1 – К определению коэффициента пульсации по осциллограмме Результаты исследований влияния качества питающего напряжения на источники, показывают, что наибольшее влияние на качественные характеристики источников света (ИС) оказывают отклонения и колебания напряжения. Анализ результатов исследования отклонения напряжения на величину коэффициента пульсаций выявили: 63

– изменения напряжения ±15 % практически не оказывают влияния на величину коэффициента пульсаций для всех типов ламп; – наименьший коэффициент пульсаций имеют люминесцентные лампы Т5 и светодиодные лампы за счет применения ЭПРА.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕСТА ПОВРЕЖДЕНИЯ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ ст.гр. ЭПГзм-17 Цыганков Д.Н., руководитель доц. Чурсинов В.И. В современных условиях непрерывно возрастают требования к надежности и бесперебойности электроснабжения жилых массивов, всех видов транспорта, объектов предпринимательства, а также различных систем управления и контроля. Выход из строя кабельной линии приводит к большим экономическим потерям. Повреждения в силовых кабелях требуют быстрого устранения, предпосылкой которого является рациональное определение места повреждения. Особенно важным является точное определение места повреждения кабельной сети на трассе. Это наиболее актуально в условиях города или в зимнее время, так как позволяет значительно сократить размеры вскрываемого асфальтового покрытия или мерзлого грунта. Определение мест повреждения в кабельных сетях - это сложная взаимосвязанная система операций. Каждая операция позволяет решить конкретную задачу из всей процедуры определения места повреждения средствами использования отдельных устройств. Совершенство использованных для определения мест повреждения приборов, устройств и систем значительно облегчает работу персонала, эксплуатируемого кабельные сети. Однако при большой плотности прокладки кабельных линий, что характерно для города, точное определение места повреждения на кабельной трассе под силу только специалистам - профессионалам, которые имеют многолетний опыт определения повреждений кабельных линий. Электрические сети состоят из отдельных элементов, связанных между собой. С точки зрения определения мест повреждений (ОМП) к отдельным элементам целесообразно отнести части электросети, которые можно выделить коммутационной аппаратурой (выключателями, разъединителями, рубильниками, автоматами). Сама же коммутационная аппаратура, расположенная в распределительных устройствах, входит по территориальному признаку в элемент «распределительное устройство» или «комплектное распределительное устройство». По видам повреждения разделяются на КЗ и обрывы. Основные повреждения, КЗ, делятся на однофазные (однополюсные) и межфазные (двух- и трехфазные, как с «землей», так и без «земли»). Для сетей с изолированной нейтралью или компенсацией емкостных токов существенное значение имеют также двойные замыкания на землю, то есть замыкание двух фаз на землю в различных точках электрически связанной сети. В большинстве случаев обрывы жил кабельных линий (КЛ) оказываются после отключения КЗ на линии. Однако встречаются случаи возникновения обрывов и без КЗ. На КЛ напряжением ниже 1000 В возникают обрывы жил (растяжки) без КЗ в тройникових соединительных муфтах вследствие отсутствия тока нагрузки, например, в ночное время. ЭКОНОМИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ЗА СЧЕТ РЕГУЛИРОВАНИЯ ОСВЕЩЕНИЯ ст. гр. ЭПГзм-17 Цыганков М.Н., руководитель доц. Чурсинова А.А. Значительная экономия электроэнергии, расходуемой на освещение, может быть получена за счет максимального использования естественного освещения в сочетании с 64

автоматическим управлением искусственным освещением. Учет изменения интенсивности естественного света особенно важен для помещений с недостаточным естественным освещением, в которых применяется система совмещенного освещения. Под совмещенным освещением понимается способ освещения, при котором недостаточное по нормам естественное освещение компенсируется искусственным освещением. Экономия электроэнергии при применении систем автоматического управления достигается за счет значительного сокращения времени использования установок искусственного освещения, т. е. рационального использования естественного света. Возможная экономия электроэнергии при регулировании, искусственного освещения в помещениях в зависимости от уровня наружной освещенности зависит от трех величин: коэффициента естественной освещенности помещения (КЕО) е; нормируемой освещенности Ен вероятности использования естественного света V. Величина КЕО зависит от множества параметров — расположения и размеров светопроёмов, светопропускания (остекления и т. д.). Интенсивность естественного освещения изменяется в течение дня внутри помещения в широких пределах. Значение КЕО для различных помещений может меняться от 1 до 12%. При определении времени действия естественного освещения в помещении должна быть учтена та часть рабочего времени, для которой наружное освещение создает в помещении освещенность не ниже заданного значения Енар е. Это значение зависит не только от наружной освещенности Енар , но также от географической широты места расположения освещаемого объекта, времени и продолжительности рабочего дня. Экономия электроэнергии за счет дискретного управления искусственным освещением может иметь место в тех случаях, когда Енар/е≤ Енар т. е. когда дневной свет в помещении обеспечивает необходимую нормируемую освещенность Ен . Если, же Ен/е>Енар max, то экономия может быть достигнута только плавным регулированием искусственного освещения, работающего в режиме совмещенного. Практически возможная за счет этих мероприятий экономия электроэнергии ∆Э не равна расчетной. Отклонение от расчетного значения обусловлено способом осуществления регулирования, а также отсутствием в большинстве случаев линейной зависимости между световым потоком и мощностью регулируемого источники света. Однако в прогнозах экономии электроэнергии эта разница играет меньшую роль, чем неопределенность ожидаемой продолжительности светового дня, зависящей от состояния неба в периоды рассвета и заката (поэтому в дальнейших рассуждениях этот эффект не учитывается). ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ЭЛЕТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ст.гр. ЭПГм-17а Черкас Е.В., руководитель проф. Левшов А.В. Электроэнергия – это продукт производства, и как всякий продукт он должен обладать высоким качеством. Применение нелинейных потребителей обострило проблему качества электроэнергии в связи с искажением синусоидальной формы напряжения и ухудшения коэффициента мощности потребителей. Например, страны Европейского Союза от некачественного электроснабжения теряют в год около 10 млрд евро [1]. Качество электроэнергии зависит от многих факторов. К этим показателям относятся такие характеристики как: частота, напряжение, синусоидальность кривых напряжения и тока, несимметрия токов между фазами и другие [2]. Все эти характеристики влияют на 65

качество и стабильность работы оборудования, участвующего в технологических процессах. При этом считается, что поставляемая электроэнергия хорошего качества. Изменение параметров установок и появление новых аппаратов приводит не только к поддержанию достигнутого качества электроэнергии, но и требует постоянного улучшения. Наибольшее влияние на работу электроприемников оказывают: - установившееся отклонение напряжения; - несимметрия напряжения; - колебания напряжения; - несинусоидальность напряжения. Установившееся отклонение напряжения возникает при режимах наибольших и наименьших нагрузок. Каждый электроприемник спроектирован для работы при номинальном напряжении и должен обеспечивать нормальное функционирование при отклонениях напряжения от номинального на величину, заданную ГОСТ [3]. При изменении напряжения на зажимах электродвигателей технологического оборудования изменяются вращающий момент, потребляемая мощность и срок службы изоляции обмоток. При внезапной остановке электродвигателя насоса, перекачивающего жидкость может возникнуть гидравлический удар, что может привести к разрушению трубопроводов. Снижение напряжения существенно увеличивает длительность, ухудшает качество и повышает себестоимость производственных технологических процессов. Повышение напряжения, в свою очередь, сокращает срок службы оборудования, повышает вероятность аварий. Существенные отклонения напряжения могут приводить к срыву технологических процессов. Несимметрия напряжения возникает при неравномерной загрузке фаз. Несимметричный режим влияет на работу оборудования с асинхронными двигателями. Даже небольшая несимметрия напряжений вызывает значительные токи обратной последовательности [3] и вызывают дополнительный нагрев статора и ротора, что приводит к ускоренному старению изоляции и уменьшению мощности двигателя. Конденсаторные установки при несимметрии напряжений неравномерно загружаются реактивной мощностью по фазам, что делает невозможным полное использование установленной конденсаторами мощности [4]. Несимметрия напряжений может привести к сбоям релейной защиты. Колебания напряжения возникают в электрических сетях при пуске мощных двигателей, при работе сварочных агрегатов, дуговых печей, вентильных установок. К числу электроприемников, чрезвычайно чувствительных к колебаниям напряжения, относятся осветительные приборы, особенно лампы накаливания и электронная техника. В осветительных сетях при колебаниях напряжения возникает мигание ламп освещения. Мигание ламп (фликер-эффект) вызывает неприятный психологический эффект, утомление зрения и организма в целом, что может привести к увеличению ошибок персонала при ведении технологического процесса. Несинусоидальность напряжения возникает при появлении высших гармоник [5]. Неблагоприятное влияние несинусоидальности на работу электрооборудования и электроприемников состоит в следующем: появляются дополнительные потери в электрических машинах, трансформаторах и сетях, а также дополнительные отклонения напряжения, затрудняется компенсация реактивной мощности, сокращается срок службы изоляции электрических машин и аппаратов. Проникновение высших гармоник в сеть может привести к нарушениям работы устройств автоматики, релейной защиты, телемеханики. Для исключения негативного влияния качества электрической энергии на технологические процессы сетевые организации (поставщики электрической энергии): - выполняют расчеты по потерям напряжения при передаче мощности потребителям; - корректируют схемы рабочего и резервного электроснабжения; выбирают правильную загрузку трансформаторов (источников питания); - регулируют напряжение источников при режимах наибольших и наименьших нагрузок; 66

- не реже одного раза в год, проверяют качество электроэнергии на питающих центрах и наиболее удаленных трансформаторных подстанциях. Потребители (организации, эксплуатирующие производственные объекты): - монтируют электроустановки в соответствии с проектом прошедшим экспертизу, все изменения согласовывают с проектировщиком; - устанавливают на силовых трансформаторах переключатели без возбуждения (ПБВ) в положение, соответствующее расчетам в зависимости от сезона; - устанавливают фильтры для компенсации возмущений, на электрические сети питающие элементы электроустановок, влияющие на качество электроэнергии. Таким образом, параметры качества электрической энергии оказывают существенное влияние на промышленную безопасность ведения технологических процессов на производственных объектах. Вместе с тем контроль и поддержание параметров качества электрической энергии при эксплуатации производственных объектов позволяет снизить вероятность выхода из строя оборудования, ложного срабатывания автоматики, возникновения аварии, т.е. способствует обеспечению промышленной безопасности. Перечень ссылок 1. Чэпмэн Д. Цена низкого качества электроэнергии. // Энергосбережение. – 2004 – №1.– С. 66 – 69. 2. ГОСТ 13109–97 Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. //Консультант плюс. 22.04.2015 г. 3. ГОСТ Р 54149–2010 Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. //Консультант плюс. 22.04.2015 г. 4. Иванов В.С., Соколов В.И. Режимы потребления и качество электроэнергии систем электроснабжения промышленных предприятий. М.: Энергоатомиздат, 1987 . 336 с. 5. ГОСТ Р 51317.4.7-2008 Совместимость технических средств электромагнитная. Общее руководство по средствам измерений и измерениям гармоник и интергармоник для систем электроснабжения и подключаемых к ним технических средств. //Консультант плюс. 22.04.2015. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ НЕСИНУСОИДАЛЬНОСТИ НАПРЯЖЕНИЯ НА КОНДЕНСАТОРНЫЕ УСТАНОВКИ ст. гр. ЭПГм-17б Шипунов Е.В., руководитель Чурсинов В.И. Электромагнитная совместимость (ЭМС) - способность электроприемника (приемника) нормально функционировать в окружающей электромагнитной среде и не вносить в эту среду помех, недопустимых для других приемников. Применительно к задачам электроснабжения под электромагнитной средой понимается сеть электроснабжения, к которой подключена группа приемников. Проблема ЭМС в определенном смысле аналогична проблеме охраны окружающей среды: возрастание мощностей электроприемников и интенсификация режимов их работы приводят к искажению параметров электрической энергии, что, в свою очередь, отрицательно сказывается на режимах работы других электроприемников сети. Обеспечение ЭМС связано со значительными затратами, обусловливающими высокие требования, предъявляемые к точности и обоснованности методов оценки ЭМС в сетях электроснабжения. 67

Обеспечение электромагнитной совместимости является одним из основных требований к системам электроснабжения. Завышение оценок ЭМС приводит к необоснованному увеличению капиталовложений, а занижение – к ущербу от дополнительных потерь электроэнергии, снижения срока службы электрооборудования, ухудшения качества продукции. В связи с этим высокие требования предъявляются к обоснованности и точности методов оценивания ЭМС как на стадии проектирования, так и в эксплуатации систем электроснабжения. В данной работе ЭМС будет рассматриваться только с позиции несинусоидальности напряжения. Несинусоидальные режимы неблагоприятно сказываются на работе силового электрооборудования, систем релейной защиты, автоматики, телемеханики и связи. Возникающие в результате воздействия высших гармоник экономические ущербы обусловлены, главным образом, ухудшением энергетических показателей, снижением надежности функционирования электрических сетей и сокращением срока службы электрооборудования. А т.к. количество нелинейных нагрузок беспрерывно растет, то проблема влияния несинусоидальности на электрооборудование с каждым годом становиться все более остро. Особенно сильное влияние высшие гармоники оказывают на конденсаторы. Искажение формы кривой напряжения заметно сказывается на возникновении и протекании ионизационных процессов в диэлектриках. При наличии газовых включений в изоляции возникает ионизация, сущность которой заключается в образовании объемных зарядов и последующей нейтрализации их. Нейтрализация зарядов связана с рассеянием энергии, следствием которого является электрическое, механическое и химическое воздействие на окружающий диэлектрик. В результате развиваются местные дефекты в изоляции, что приводит к снижению ее электрической прочности, возрастанию диэлектрических потерь и, в конечном счете, к сокращению срока службы. Также при несинусоидальном напряжении на зажимах батареи конденсаторов в их диэлектрике появляются дополнительные активные потери, обусловленные несоисоидальностью напряжения. В условиях промышленных предприятий, как правило, конденсаторы, периодически оказываются в режиме, близком к резонансу токов на частоте какой-либо из гармоник; вследствие систематических перегрузок они быстро выходят из строя. Как видно из вышесказанного, конденсаторные установки - одни из наиболее чувствительных к несинусоидальности электроаппараты, поэтому изучение влияния на них высших гармоник является очень актуальной проблемой. Электромагнитные помехи, распространяющиеся по элементам электрической сети, называются кондуктивными. Так как в работе рассматриваются только несинусоидальность напряжения, то термин помеха будем относить к искажениям синусоиды. Несинусоидальность напряжения является наиболее распространенной кондуктивной помехой ЭМС. В большинстве публикаций оценивание этих помех производится для частных случаев периодических искажений кривой напряжения. Однако в действующих сетях помехи представляют собой случайные процессы, что требует разработки общих методов анализа. Необходима разработка универсальность подхода, когда отсутствует ограничений по типу помехи (на вход модели могут быть поданы случайные, периодические или постоянные процессы). Рассмотрим также возможные модели замещения КУ. Простейшей моделью КУ является идеальная емкость C. Ее обычно применяют в тех случаях, когда искажения синусоиды происходят в сравнительно небольшом частотном диапазоне Например: в [2] число учитываемых гармоник равно 40, что соответствует максимальной частоте 2000Гц. В этом диапазоне такая простая модель вполне допустима. В проектировании используются расчетные графики помех с прямоугольными провалами в синусоиде. В этом случае идеальная емкость не может быть использована, так 68

как производная вертикального скачка равна бесконечности. В связи с этим используются динамические модели конденсаторов. Поскольку получить точное математическое описание такой системы довольно сложно, то часто пользуются упрощенными динамическими моделями, основанными на эквивалентной схеме конденсатора, соответствующей физической сущности протекающих в нем процессов. В соответствии с [3-6] схема замещения конденсатора имеет вид, представленный на рис. 1. Здесь: r - активное сопротивление токоведущих частей; L - эквивалентная индуктивность конденсатора, приближенно равная сумме индуктивностей выводов, соединительных шинок и собственной индуктивности секции; R, C - соответственно активное и емкостное сопротивления диэлектрика.

Рисунок 1 - Cхема замещения конденсатора Несинусоидальность напряжения - нормируемый показатель по ГОСТ 32144-2013 (нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения). Характеризуется следующими показателями: – коэффициент гармонических составляющих напряжения KU(n); – суммарный коэффициент гармонических составляющих напряжения KU; Согласно ГОСТ 32144-2013 гармонические составляющие напряжения обусловлены, как правило, нелинейными нагрузками пользователей электрических сетей, подключаемыми к электрическим сетям различного напряжения. Гармонические токи, протекающие в электрических сетях, создают падения напряжений на полных сопротивлениях электрических сетей. Гармонические токи, полные сопротивления электрических сетей и, следовательно, напряжения гармонических составляющих в точках передачи электрической энергии изменяются во времени. К примеру, такими нелинейными нагрузками могут является: • вентильные преобразователи; • силовое электрооборудование с тиристорным управлением; • дуговые и индукционные электропечи; • люминесцентные лампы; • установки дуговой и контактной сварки; • преобразователи частоты; • бытовая техника (компьютеры, телевизоры и др.). В батареях конденсаторов гармоники тока также приводят к добавочным потерям энергии. Вследствие этого происходит дополнительный нагрев конденсатора, который может привести к выходу последнего из строя. Также возможно повреждение конденсатора при возникновении гармонических резонансов в сети. Выводы 1. Искажения формы кривой напряжения оказывают существенное негативное воздействие на КУ 2. Существующие методы оценки этих воздействий не являются универсальными. Требуется универсальная модель с возможностью задания параметров КУ и 3. вида помехи. 69

Список литературы 1. Электромагнитная совместимость. Несимметрия и несинусоидальность напряжения/ Кузнецов В.Г., Куренный Э.Г., Лютый А.П. – Донецк: Норд-Пресс, 2005 – 250 с. 2. ГОСТ 13109-97. Межгосударственный стандарт. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. - Введ. в Украине с 01.01.2000. 3. Комлев В.П., Малафеев С.И. Динамическая модель силового конденсатора и ее применение для расчета потерь при искажениях напряжения. - Владимир, 1982. - 12 с. - Деп. в Информэнерго 29.11.82, №1196эн - Д82. 4. Коломытцев А.Д. Динамические показатели электромагнитной совместимости электрооборудования с системами электроснабжения промышленных предприятий по несимметрии и несинусоидальности напряжения. - Автореферат на соиск. уч. степени канд. техн. наук. - Донецк: ДПИ, 1993. - 24 с. 5. Малафеев С.И. О динамических и энергетических характеристиках силовых конденсаторов // Оптимизация систем питания и электрооборудования электротехнологических установок: (Сб. научн. трудов). - Киев: Ин-т электродинамики АН УССР, 1989. - с. 110-116. 6. Конденсаторы переменного тока в тиристорных преобразователях/Ермуратский В.В., Ермуратский П.В. - М.: Энергия, 1979. - 224 с. 7. Высшие гармоники в сетях промпредприятий/Жежеленко И.В. – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 160 с. МЕТОД РАЗЛОЖЕНИЯ ПО БАЗОВОМУ ЭЛЕМЕНТУ В РАСЧЕТАХ НАДЕЖНОСТИ СХЕМ ст.гр. ЭПГм-17а Щегловская Д.В., руководитель проф. Ковалев А.П. Разработка точных методик оценки надежности систем электроснабжения промышленных предприятий с учетом надежности средств защиты является актуальной научно-технической задачей. При изучении надежности сложных технических систем и устройств, альтернатива «все или ничего» оказывается слишком грубой. Поэтому инженеры в своей практической деятельности хотели бы использовать более точное деление уровней работоспособности оборудования. В связи с этим специалисты по теории надежности во многих странах работают над созданием математических моделей надежности систем, у которых элементы могут находиться в трех и более несовместимых состояниях, используя многозначную логику. Разработать точную методику оценки надежности невосстанавливаемых систем электроснабжения промышленных предприятий можно, используя метод разложения сложных по структуре схем замещения реальной системы по базовому элементу. Под «сложной» по структуре схемой замещения системы понимают такую, в состав которой входит хотя бы одна группа элементов, соединенных в виде логической «звезды» или «треугольника». Чтобы «сложную» схему замещения системы электроснабжения привести к простой по определению, следует использовать способ разложения сложной схемы замещения по базовому элементу. Этот способ преобразования сложной схемы замещения основан на использовании теоремы о сумме вероятностей несовместных событий. В случаях, когда необходимо повысить надежность проектируемой системы без изменения надежности комплектующих ее элементов, обычно вводят избыточные 70

(резервные) ее элементы или группы элементов, либо вносят определенные изменения в схему, что позволяет оптимизировать ее структуру. Я.Лукосевичем (1878-1956) была создана первая континуальная алгебра логики – бесконечнозначная (непрерывная) логика, в которой снято ограничение на принадлежность .J единичному интервалу времени {0,1}. На произвольном интервале [.KJL , .KMN ] числовой оси были введены минимальные операции конъюнкции – min(. , . , дизъюнкции max(. , . и отрицания .O P Q, где под P Райншке понимает максимальный уровень работоспособности, а Мак-Нотен – 2. 2R0,5 .KJL 3 .KMN S. В связи с тем, что в реальной жизни существуют элементы с тремя и более несовместимыми состояниями, в работе предполагается все же рассматривать математические модели без использования сложных понятий -значной логики. Б.С. Диллоном был предложен метод преобразования соединения элементов системы в виде логического «треугольника» в эквивалентное по надежности соединение в виде «звезды». А.П.Ковалевым и А.В.Спиваковским предложены обратная формула переходов от логической «звезды» к эквивалентному по надежности «треугольнику», что позволило, используя эти два преобразования («треугольник-звезда» и «звезда-треугольник»), любую сложную по определению систему привести к простым структурам, которые состоят из смешанного соединения элементов. На основе разложения сложной структуры по базовому элементу предложен способ оценки надежности сложных по структуре систем, элементы которых могут находиться в трех несовместимых состояниях. Предложенный способ преобразования сложных структур отличается от разработанного метода, основанного на использовании алгебры кортежей, простотой в использовании. Понятие трехзначной логики довольно трудно воспринимается инженерамиэнергетиками. Решение задачи с использованием -значной логики, имеет большую трудоемкость и сложность процесса вычислений, хотя результаты расчетов идентичны. ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА НАДЕЖНОСТИ НЕВОССТАНАВЛИВАЕМЫХ СХЕМ ст.гр. ЭПГм-17а Щегловская Д.В., руководитель проф. Ковалев А.П. К невосстанавливаемым будем относить такие системы, восстановление которых по каким-либо причинам невозможно в рассматриваемый период времени. Методика оценки надежности невосстанавливаемых систем, элементы которых могут находиться в двух несовместных состояниях - работоспособное и отказавшее (отказ типа «обрыв цепи»), разработаны в достаточно полной мере. В перечисленных методиках расчета предполагается, что средства защиты сетей абсолютно надежны. В реальных же кабельных сетях 10-0,22 кВ отказы в срабатывании средств защиты от коротких замыканий (КЗ) не редко приводят к возгораниям изоляции проводников и горючих материалов вблизи прокладки кабельной продукции, что часто приводит к крупным пожарам на производствах. Поэтому разработка инженерных методик, которые позволяют учитывать отказы в срабатывании защитных коммутационных аппаратов, эксплуатирующихся в сетях различных классов напряжения, является актуальной научно-технической задачей. Для высоконадежных, сложных по структуре систем электроснабжения предложены новые аналитические зависимости, которые на этапах проектирования и эксплуатации позволяют оценивать структурную схему сети. Получена новая, простая в обращении методика расчетов сложных по структуре систем электроснабжения, элементы которой могут находиться в трех несовместных состояниях. Точность предлагаемой методики не уступает существующим, апробированным. 71

Для оценки надежности сложных невосстанавливаемых систем, элементы которых могут находиться в трех несовместных состояниях, известны методы, основанные на использовании: разложения сложной структуры по базовому элементу, применение метода «треугольник-звезда» и «звезда-треугольник», а также на использовании алгебры кортежей. Полученные в работах формулы, не очень удобны к применению, поэтому для высоконадежных систем следует получить упрощенные формулы переходов «треугольникзвезда» и «звезда-треугольник», что значительно упростит методику расчетов надежности сложных невосстанавливаемых систем.

Электронное издание

ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ И ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ Материалы Вузовской научно-практической конференции студентов г. Донецк 17-18 апреля 2019 г.

Ответственный редактор Чурсинова Аурика Александровна

Редакционно-техническое оформление Д.Г. Дмитриенко

ГОУВПО «Донецкий национальный технический университет» г. Донецк, пр. 25-летия РККА, 1, 8-й учебный корпус тел. +38(062)301-03-06 epg@donntu.org