WWW.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 12 |

«Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Российская академия сельскохозяйственных наук Государственное научное учреждение Всероссийский ...»

-- [ Страница 4 ] --

Таким образом, разработанные методы расчета и нормирова ния надежности электроснабжения имеют принципиальное значение для обеспечения постоянно возрастающих требований потребителей к надежности электрических сетей и качеству электроэнергии при сохранении устойчивости энергосистемы и ее экономичности. Свое временное внедрение работы в практику проектирования и эксплуа тации приведет к снижению ущерба от аварийных отключений в сельских сетях на 10…35% в год (при минимальных затратах на ре конструкцию) и снижению потерь электроэнергии на 0,8-1,2 млрд.

кВт.ч, а также обеспечит повышение качества электроэнергии до ус тановленных ГОСТом значений.

СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ

ДЛЯ ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

Более половины объектов распределительного комплекса была создано для электроснабжения объектов сельского хозяйства. Потреб ность в электроэнергии непрерывно растёт в связи с увеличением на селения и повышением требований к уровню жизни. При этом возни кает целый ряд проблем от аварий на энергетических объектах и от вода сельскохозяйственных земель под линии электропередачи и под станции до новых требований к качеству поставляемой электроэнер гии и ориентации на развитие «интеллектуальных сетей».

Намечаемые программы развития сетей должны быть адап тированы к появлению на рынке независимых производителей элек троэнергии (НПЭ), в том числе, с использованием возобновляемых источников энергии (ВИЭ) с их вероятностными графиками выдачи электроэнергии существенно усложняют управление электрически ми сетями. Одним из наиболее актуальных на сегодняшний день во просов состоит в определении того, как активно влиять и/или реаги ровать на изменения: организовать управление изменениями, актив но участвуя в формировании собственного будущего или занять пассивную позицию.

В перспективе ожидается увеличение числа факторов, кото рые следует учитывать при их проектировании.

1 Ужесточение требований к качеству электроэнергии.

Требования к непрерывности электроснабжения всё более возрастают: новые и непрерывные технологии вообще не допускают перерывов питания. Ущерб от перерывов электроснабжения (по данным института EPRI, США) составляет до 6 млн. $ США за 1 ч простоя. Чтобы не допускать ущерба, надёжность электроснабжения должна составлять 0,99. «Умная» электроника очень «капризна» к неустойчивым режимам работы сети и стабильности напряжения и частоты, при отсутствии фликкера даже при наличии переменных нагрузок в сети.

2 Увеличение площадей, занимаемых электрическими сетя ми. Проблема становится критической из-за быстрого роста стоимо сти земли, значительных ограничений в прокладке BJI по районам бытового сектора застройки, заповедникам и природным паркам.

Указанные ограничения дополнительно сопровождаются требова ниями снижения электромагнитных полей, наводимых BJI, в целях обеспечения безопасности людей.

3 «Старение» электрических сетей остаётся актуальной проблемой настоящего времени, поскольку существенная доля нахо дящихся в эксплуатации линий и электрооборудования выработала свой ресурс, определённый стандартом. К 2011 году в России обору дование подстанций выработало свой ресурс до 70 %. Техническое состояние оборудования, а также стремление сократить затраты на их техническое обслуживание приводят к снижению надёжности сетей.

Причём «старение» сетей происходит не только физически (с возрастающей повреждаемостью), но и морально (со снижающейся экономичностью).

Анализ повреждаемости основных компонентов BJI (опор, проводов, грозозащитных тросов, изоляторов, линейной арматуры) за 19972007 годы показал, что половина технологических наруше ний приходится на компоненты, проработавшие до 30 лет, четверть более 40 лет, что примерно соответствует периоду максимального ввода (3050 лет). Основные причины повреждений климатические и посторонние воздействия.

Последствиями «старения» оборудования подстанций явля ется снижение коэффициента готовности из-за простоев при ремон тах, увеличение затрат на профилактику и ремонт, в результате неэкономичность эксплуатации объектов. На этом основании в оте чественной практике считается, что срок безаварийной службы трансформаторов, изготовленных в 19601980 годах, составляет 35 лет. При дальнейшей эксплуатации следует повышать контроль состояния трансформаторов, принимать меры по улучшению каче ства изоляции. После 40 лет эксплуатации считается целесообразной замена трансформатора.

Электрические сети, введённые согласно устаревшим нор мам имеют большие запасы по нагрузочной способности. Новые конструктивные элементы (полимерные изоляторы, провода с ма лым провесом и другие компоненты сети) позволяют успешно ре конструировать ВЛ с заменой устаревших.

Большой прогресс наблюдается в совершенствовании конст рукции коммутационных аппаратов с повышением их отключающей способности и допустимого числа срабатываний за нормированный срок службы. Разработаны методы поддержания качества изоляции во время работы силовых трансформаторов, повышен их КПД. Кро ме того, значительное улучшение произошло в части определения экономических характеристик эксплуатации линий и оборудования в течение их срока службы, что позволяет проводить своевременную замену оборудования.

В нынешних условиях массовое техническое перевооруже ние и реконструкция сетей остаются проблематичными. Реальны только небольшие объёмы профилактических работ, а в основном продление срока службы оборудования. Разрабатываются програм мы управления ресурсом оборудования, в том числе, надёжностью с жёстким контролем его плановых и экономических показателей на основе эффективных систем оценки состояния оборудования. Во время выполненная замена, а также определение остаточных ресур сов и риска повреждения позволяют принять экономически грамот ное решение о составе оборудования в противоположность приме няемому иногда лозунгу «прибыль вместо надёжности». Очень важ но контролировать состояние сети в целях выявления и устранения «слабых» мест, что позволит избежать внеплановых простоев и оп ределить оптимальные сроки обследования.

Такие задачи стоят перед новым перспективным направ лением развития сетей интеллектуализация или самовосстановле ние, которые в целом повысят их устойчивость к аварийным ситуа циям.

4. Повышение пропускной способности электрической сети.

По расчётам потери непосредственно от неустойчивой работы элек трической сети, перерывов электроснабжения и снижения качества электроэнергии ежегодно составляют примерно 100 млрд. руб. Эти потери напрямую зависят от недостаточной пропускной способно сти ВЛ. Её увеличение предусматривает прокладку новых и рекон струкцию конкретных линий, оптимизацию региональных связей в сети, повышение возможностей (расширение функций) коммутаци онной аппаратуры.

При реконструкции линии повышается нагрузка на провода.

Главное ограничение при этом соблюдение требуемого расстояния до земли, что может быть обеспечено увеличением высоты подвеса проводов (во многих случаях экономически целесообразна замена опор более высокими опорами). Промежуточный вариант увели чение высоты подвеса на пролётах линии. Практический опыт пока зывает, что увеличение нагрузки возможно до 20 %. Более эффек тивным считается увеличение сечения провода, однако при этом по требуется усиление опор, что может привести к неэкономичным ва риантам.

Нагрузка линии может существенно повышаться при плохих погодных условиях. Опыт эксплуатации BJI показывает, что зачас тую имеются излишние запасы по провесу проводов, принятые при проектировании. Проконтролировать данное условие при эксплуа тации можно определением нагрева проводов. Для этого использу ются датчики тока, напряжения и температуры, располагаемые в критических точках BJI, которые передают данные посредством ра диосигналов. Чтобы осуществлять контроль в динамике, используют датчики механических усилий в проводе.

Эффективным методом повышения пропускной способности BJI без её реконструкции является замена марки провода. Сущест вующие конструкции проводов с высокой термостойкостью и ма лым провесом позволяют повысить мощность вдвое и более. К ним, например, относятся провода из высокотеплопроводного алюминий циркониевого сплава с сердечником из инвара и рабочей температу рой до 230 °С. Использование новых поводов вместо сталеалюми ниевых увеличивают пропускную способность линии до 3 раз. При этом возможен перевод ВЛ на более высокое напряжение. Ради кальное повышение пропускной способности новых и реконструи руемых ВЛ переход на следующий класс напряжения линии.

Повышение пропускной способности работающей сети дости гается также оптимальным распределением потоков мощности: по вышается нагрузка недогруженных линий и осуществляется её сни жение в «узких» местах сети. Эта задача решается совместно с повы шением устойчивости сети к аварийным ситуациям. Широкие воз можности управления передаваемой линиями мощностью открывает применение силовой электроники. Регуляторы потоков мощности с использованием электроники (устройства гибкого управления линия ми FACTS типа UPFC) позволяют вести управление режимом сети.

Идеальное решение для защиты от аварийного повреждения оборудования ограничение токов короткого замыкания (КЗ) в се ти без повышения сопротивления системы во время нормального режима работы, но с введением высокого сопротивления при КЗ.

Это осуществляется быстрой коммутацией тиристорными устройст вами в цепи. Полупроводниковые ограничители токов КЗ представ ляют собой звено встречно-параллельных тиристоров, шунтирую щих в рабочем режиме сопротивление поглотитель энергии (вари стор). Такие ограничители были созданы в 2004 году в США и Гер мании на рабочие напряжения 6,9 и 8 кВ, дальнейшие разработки ведутся на напряжения 69 и 138 кВ. Наиболее перспективный вид ограничителей сверхпроводниковые ограничители токов КЗ, имеющие в обычном режиме работы нулевое сопротивление в за щищаемой цепи.

5. Повышение качества электроснабжения. Стабильность напряжения в сети с ограниченной пропускной способностью под держивается введением дополнительных резервов мощности, управ лением потребления и выравниванием графиков нагрузок. Самый эф фективный путь управление нагрузкой непосредственно у потреби теля посредством централизованного управления энергопринимаю щими устройствами потребителей (ЭПУ), а также стимуляцией рабо ты ЭПУ в периоды минимальных нагрузок в сети. Последнее требует системы учёта электроэнергии с использованием переменных тари фов и возможностью передачи сигналов на отключение нагрузки.

Управление потреблением электроэнергии осуществляется посредством организационных мероприятий, в том числе внедрени ем дифференцированных тарифов на электроэнергию. Для этого не обходима развитая двусторонняя связь с ЭПУ, позволяющая переда вать сигналы управления крупными установками. Такая же связь нужна с индивидуальными потребителями для функционирования «интеллектуальных» счётчиков и автоматизированной системы учё та электроэнергии.

Проблемы колебаний напряжения при изменениях нагрузки целесообразно решать не столько расширением возможности работы агрегатов с переменной нагрузкой, сколько выравниванием графиков нагрузки. Последнее осуществляется эффективно при наличии мощ ных накопителей электроэнергии. Данный вопрос особенно актуа лен при большом использовании генерирующих мощностей со слу чайным графиком выдачи электроэнергии, например, массовым вне дрением ветроэнергетики.

Применение вычислительной техники в управлении произ водством потребуется исполнение чрезвычайно жёстких требований ко всем показателям качества электроэнергии, в том числе, критич ных потребителей. Для чего потребуется установка стабилизаторов напряжения высокого класса. Пример последних кондиционеры напряжения DVR (Dynamic Voltage Restorer);

IGCT-инвертер, пи тающий этот трансформатор от промежуточного звена постоянного тока;

ёмкостный накопитель с запасом энергии в несколько МДж.

Типичные параметры устройств характеризуются мощностью МВт и запасаемой энергией 1050 МДж.

Расчёты показывают, что обычные установки бесперебойного питания стоят дороже, чем устройство DVR, поскольку они должны рассчитываться на 100 % мощности нагрузки. В случае компенсации напряжения на 50 % требуется мощность вдвое меньше. При мощно сти резервной установки 20 МВт стоимость аккумуляторной батареи уже выше, чем ёмкостного накопителя. Стабилизаторы DVR произ водства корпорации AMSC (США) регулируют напряжение в сети по средством добавления реактивной мощности порядка (48)106 вар и допускают возможность (23)-кратной перегрузки.

6. Повышение управляемости электрической сети. Для под держания современного уровня надёжности электроснабжения и ка чества электроэнергии требуется высокая управляемость сети. Ши рокие масштабы развития сетей обусловливают новые задачи для обеспечения их управления:

применение глубокого ввода;

управление режимами сети при наличии ветроэлектрических и фотоэлектрических станций;

управление сетью с распределёнными источниками генерирова ния, которые могут работать автономно;

обеспечение совместной работы общей сети с параллельно под ключаемыми автономными сетями и др.

Управляемость сетей в будущем будет характеризоваться разнообразием направлений развития:

оптимизация распределения потоков мощности (снижения по терь и достижение экономической эффективности распределе ния электроэнергии), осуществление противоаварийных мероприятий (выделение критических частей сети, своевременный ввод резервных мощ ностей), обеспечение высокого качества электроэнергии (выравнивание графиков нагрузки, координация действий сети с объектами рас пределённой энергетики и источниками возобновляемой энергии).

Эти задачи решаются совершенствованием оборудования се тей, организацией инфраструктуры с системами связи и обмена ин формацией, внедрением новых типов сетевого оборудования, мони торингом состояния сети во многих точках в режиме on-line, выяв лением критических режимов и узлов сети для создания сетей ново го поколения («интеллектуальных сетей»).

7. Новые концепции развития электрических сетей:

доступ любых видов генерации и потребителей электрической энергии к услугам электросетевой инфраструктуры;

активность потребителей электроэнергии посредством их осна щения интеллектуальными системами учёта с возможностью оперативного, ситуационного управления составом и мощно стью подключённых потребителей электрической энергии к ус лугам электросетевой инфраструктуры;

широкое применение децентрализованных источников энергии у потребителей, например, собственных генераторов, топливных элементов, ВИЭ и пр., обеспечивающих передачу электроэнер гии и информации по сетям;

активность потребителей электроэнергии за счет их оснащения интеллектуальными системами учёта с возможностью оператив ного, ситуационного управления составом и мощностью под ключённых ЭПУ (управление спросом, многотарифные систе нормированное качество электроэнергии, обеспечение «цифро вого» качества электроэнергии;

оптимизация производства и потребления электроэнергии за счёт регулирования нагрузки с максимальным учётом требова ний потребителей;

максимальная самодиагностика, предупреждение сбоев, разви тие технологий с самовосстановления схем электроснабжения;

расширение рыночных возможностей инфраструктуры путём взаимного оказания широкого спектра услуг субъектами рынка и инфраструктурой;

использование оптимальных инструментов и технологий экс плуатации и обслуживания активов;

повышение наблюдаемости сети о текущем состоянии сети и её элементов (включая внешние воздействия окружающей среды), а также обработки данной информации в режиме реального времени.

Для их реализации необходима развитая структура сети на базе информационных технологий с географической и временной координацией контроля и управления сетью. Иерархическая система строится от подстанций к зонам управления, регионам и сети в це лом. Временная координация сочетает быстрый локальный контроль с более медленным анализом ситуации и общим управлением. Для контроля в режиме on-line и анализа в режиме off-line (в целях про гнозирования, анализа динамики развития процессов в сети, анализа возможностей электропередач) требуется разработка:

системы эффективной оценки состояния сети;

систем прогнозирования, программ предотвращения и ограниче ния возникающих проблем;

плана форсированного оперативного управления и ввода резер программ восстановления режима в сети.

Разработки перспективных электрических сетей, решающих такие задачи для конкретных потребителей, активно ведутся в мире.

Пример такой сети, принятой в США и некоторых европейских странах. Согласно национальной программе Департамента энерге тики США «GRID 2030», направленной на создание высоконадёж ной сети.

Российская концепция электрической сети как структуры, обеспечивающей надёжность и эффективность связи генерации и по требителя, рассматривается ОАО «ФСК ЕЭС» в виде комплекса управления энергосистемой, имеющего адаптивную реакцию на раз личные виды возмущений и отклонений режимов работы сети («ак тивно-адаптивная» сеть). По экспертным оценкам эффект от внедре ния в России концепции «активно-адаптивной» сети позволит почти на четверть снизить удельные капитальные вложения в развитие сетей.

1. Новые технологии вообще не допускают перерывов пита ния и колебаний напряжения, а для их функционирования зачастую необходимо отсутствие высших гармоник со стороны питающей се ти. В этой связи необходима новая концепция надёжности электро снабжения сельского хозяйства.

2. В сетях распределительного комплекса повышение управ ляемости сети позволит противодействовать аварийным ситуациям.

В сети, обладающей средствами быстрого управления режимами, поддерживается стабильность напряжения при изменениях потоков мощности, осуществляется управление потреблением электроэнер гии посредством выравнивания графиков нагрузки, обеспечивается высокое качество электроснабжения. Для решения указанной про блемы необходима разработка многотарифной инвестиционной по литики.

3. Преодоление всех внешних вызовов возможно на основе организации мощной инфраструктуры с системами связи и обмена информацией, внедрение новых типов сетевого оборудования, не прерывный контроль режима во многих точках сети и выявление критических режимов и узлов в «интеллектуальных» сетях.

1. Когда дует ветер. Европейский проект Supergrid // Modern Power Sys tems. 2007. № 1. С. 20-21.

2. McGranagham М., Blevins J., Samotyj M. Оптимальное решение для ка чества электроэнергии и повышения надёжности // Transmission & Dis tribution World. 2004. № 2. С. 48-52.

3. Green S. Распределённая энергетика и микротурбины // Power Engineer ing International. 2001. № 3. С. 18-20.

4. Перспективы развития основного электрооборудования ЕЭС России / Б.А. Алексеев, Г.С. Белкин, А.П. Бурман и др. - М.: Изд-во МЭИ, 2009.

5. Алексеев Б.А. Совершенствование и развитие линий электропередачи.

Передающая способность эксплуатируемых BJI и способы её повыше ния // Энергетика за рубежом. 2009. Вып. 4-5.

6. Вариводов В.Н. Современные технологии передачи электроэнергии // Энергоэксперт. 2010. № 3. С. 34-39.

7. Внедрение Smart Grid - национальная задача // Elektrizitatswirtschaft.

8. Концепция создания интеллектуальной сети (Новости Федеральной сетевой компании) //Электрические станции. 2010. № 2. С. 67-68.

9. Интеллектуальная энергосистема с активно-адаптивной сетью. Презен тация «НТЦ Электроэнергетика», Интернет-портал ТЭК// Еnеrgy Land.

Info, апрель 2010.

ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ СИСТЕМ

ТЕПЛОЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА

Д-р техн. наук С.А. Растимешин, канд. техн. наук И.Ю. Долгов, канд. техн. наук Д.А. Тихомиров, канд. техн. наук М.Н Фильков Программой работ ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии по фундаментальным и приоритетным прикладным исследованиям по научному обеспечению развития агропромышленного комплекса Российской Федерации на 2011-2015 годы предусматриваются ис следования и разработки высокоэффективных автоматизированных энергоресурсосберегающих технологий, технических средств и сис тем на их основе для теплоэнергоснабжения производственных объ ектов основных энергопотребляющих отраслей сельского хозяйства:

животноводства, птицеводства и растениеводства.

Структура потребления энергоносителей в сельском хозяй стве в млрд. тонн условного топлива представлена в таблице 1.

Таким образом, теплоэнергоснабжение сельcкохозяйст венных объектов в России, в зависимости от доступности вида энер гоносителя для конкретного потребителя, осуществляется твердым, жидким, газообразным топливом или электроэнергией.

Известно, что имеется прямая связь производства продукции с энергозатратами, доля которых в её себестоимости возросла с 3-8% до 15-30%, что вызвано, в том числе, опережающим ростом тарифов и цен на электроэнергию и топливо по сравнению с ценами на с.-х.

продукцию.

В связи с этим возникает острая необходимость на животно водческих предприятиях более строгого и экономного использова ния тепловой и электрической энергии и снижения материальных затрат, являющихся основными источниками повышения эффектив ности и основной стратегии развития энергоресурсосберегающих систем теплообеспечения.

Характерными тенденциями развития сельского хозяйства России являются: непрерывное увеличение энергоемкости продук ции из-за невысокой эффективности преобразования энергоносите лей в теплоту, практического отсутствия активных (в том числе на базе тепловых насосов) и пассивных систем рекуперации сбросной (техногенной) теплоты, энергосберегающих теплонасосных устано вок для отопления и водонагрева с трансформацией теплоты гидро и геотермальных источников или теплоты наружного воздуха (со вместно с традиционными теплогенераторами), биогазовых и син тезгазовых систем, использующих местные виды топлива и отходы сельскохозяйственного производства для выработки теплоты и элек троэнергии (при применении когенерационных теплоэлектростан ций), применения высокоэффективных энергосберегающих систем микроклимата, которые в значительной степени определяют продук тивность сельскохозяйственных объектов.

энергопотребление: в том числе: (млрд. т у.т.) 2. Структура энергоносителей:

- электроэнергия (млрд. 96,4/11,6 55,4/6,8 60,45/7,4 66,0/8,0 74,0/9,1 82,0/10, кВтч/т.у.т.) древесные отходы, биотопливо из растительного масла Эти тенденции обусловливают снижение конкурентоспособ ности отечественного сельскохозяйственного производства по срав нению с развитыми зарубежными странами, а также обусловливают необходимость закупки значительного объема сельхозпродукции за рубежом.

Повышение эффективности сельхозпроизводства неразрывно связано с дальнейшим развитием энергоресурсосберегающих систем теплообеспечения предприятий, существенно влияющих на сниже ние себестоимости и энергоемкости производимой сельскохозяйст венной продукции.

Как показали исследования, эффективными и перспектив ными следует считать газовые и электрические системы и техниче ские средства теплообеспечения и электроснабжения де централизованного типа. При этом в качестве газового топлива мо жет использоваться как магистральный газ централизованной по ставки, так и био- или синтезгаз, производимый непосредственно на базе техногенных технологических отходов сельхозпредприятия.

Для электроснабжения, наряду с централизованными электросетями, в ряде случаев возможно эффективное использование ветро- и ми нигидроэлектростанций, а также солнечных теплоэлектростанций.

Для утилизации теплоты техногенных источников, в первую очередь теплоты воздуха вытяжной вентиляции животноводческих комплексов и птицефабрик, а также трансформации теплоты воды крупных наземных водоемов, расположенных вблизи сельскохозяй ственных объектов, актуальным является широкое использование теплонасосных установок [1-2].

В системах теплообеспечения животноводческих помещений основным и наиболее энергоемким процессом является обеспечение микроклимата. На эти цели расходуется более 60% тепловой энер гии от общих затрат на теплообеспечение объекта в целом.

Работающие в автоматическом режиме системы обеспечения микроклимата следует разрабатывать с учетом новых технологий содержания животных. Вентиляционное оборудование следует раз рабатывать в комплекте с регулируемым электроприводом, эффек тивными системами очистки воздуха вытяжной вентиляции и ис пользованием новых материалов.

Особое место занимают работы по созданию перспективных средств локального электрообогрева молодняка, использование ко торых предопределено самой технологией производства [3].

В связи с изложенным, основными направлениями работ по развитию систем теплоэнергоснабжения сельскохозяйствен ного производства являются следующие.

В области использования магистрального природного газа:

- замена традиционных газовых котлов на высокоэкономич ные конденсационные с коэффициентом преобразования энергии газа в теплоту 95-98 %, производство которых в последние годы осуществляется подавляющим большинством ведущих зарубежных фирм, что обуславливает активное вытеснение с рынков традицион ных газовых котлов других видов;

- разработка систем тепло и электроснабжения сельхозобьек тов на базе конденсационных котлов и когенерационных теплоэлек тростанций, выработка электроэнергии и теплоты на последних по зволяет не только снизить затраты на тепло-электроснабжение сель хозобъектов, но и повысить надежность их энергоснабжения, ис ключив крупные убытки сельхозпроизводителей;

- разработка систем электроснабжения и тепло-холодо снабжения (полного климатического обеспечения) сельхозобъектов на базе когенерационных теплоэлектростанций и газоприводных реверсивных теплонасосных систем с абсорбционными или ком прессионными тепловыми насосами, с утилизацией теплоты воздуха вытяжной вентиляции предприятий животноводства и птицефабрик.

В области использования твердого топлива, местных топлив, биогаза и синтезгаза:

использование автоматических горелок, обеспечивающих оптимальное отношение углеводородного топлива и кислорода воздуха на всех режимах работы котла, установка в топке котла дополнительных поверхностей нагрева, интенсификация лучистого теплообмена между продуктами сгорания и экранными поверхностями котла, пиролизное сжигание (сухая перегонка) твердого топлива, использование энергии конденсации водяного пара отходящих газов, сжигание газообразного и жидкого топлива в двигателях внутреннего сгорания и газовых турбинах с целью одновременной выработки тепловой и электрической энергии;

- замена традиционных теплогенераторов на твердом топли ве высокоэкономичными твердотопливными пиролизными котлами длительного горения (до 7 суток от одной загрузки);

- оборудование животноводческих комплексов и птицефаб рик биогазовыми или синтезгазовыми установками, перерабаты вающими экскременты животных и птиц в био- или синтезгаз, ис пользуемый для теплоснабжения (теплогенераторами) или тепло- и электроснабжения (когенерационными теплоэлектростанциями) этих комплексов совместно с газоприводными теплонасосными ус тановками тепло-холодоснабжения для полного климатического обеспечения этих обьектов.

Применение твердотопливных пиролизных котлов позволяет полезно использовать многочисленные виды низкосортного топлива:

низкосортный каменный и бурый угли, отходы деревообработки (опилки, стружка, щепа, кора и пр.) любой влажности, и отходы растениеводства (солома, жмых, шелуха, лузга и пр.), а также подготовленное топливо собственного производства (дрова, брикеты, гранулы, пеллеты, торф).

Альтернативные (возобновляемые) источники энергии постепенно вытесняют традиционные источники энергии (нефтяные топлива, магистральный природный газ). Однако этот процесс про текает крайне медленно. Альтернативная энергетика развивается благодаря росту цены на традиционные энергоресурсы, несмотря на временные изменения как в одну, так и в другую сторону под влиянием глобальных факторов случайной природы [1].

Анализ показывает, что в сельском хозяйстве возоб новляемые источники энергии (ВИЭ) наиболее целесообразно использовать для тепло- и электроснабжения потребителей, не имеющих централизованных электрических сетей и надежного транспортного обеспечения [2].

В данном случае процесс выработки энергии должен строиться на местных источниках сырья. Сырье должно проходить соответствующую подготовку и закладываться на хранение. Запас сырья должен периодически пополняться и обеспечивать непре рывную работу оборудования.

органического происхождения для тепло- и электроснабжения животноводческих ферм перспективно использовать биомассу (все органические отходы АПК). Потенциальный объем этого топлива в год может составить до 75 млрд. м3 с энергосодержанием 59 млн. т у.т., что позволяет заменить до 52 млрд. м3 природного газа (10% его современной добычи в России), до 37 млн. т. автомобильного бензина. Из 75 млрд. м3 биогаза при использовании когенерационных электрогенераторов можно получить 150 млрд.

кВт·ч электрической и 150 Гкал. тепловой энергии в год. Для обеспечения фермерских хозяйств электроэнергией (3 кВт·ч/чел. в сутки) необходимо вырабатывать 42,7 млрд. кВт·ч в год, что втрое меньше возможного производства электроэнергии из биогаза [3].

Переработка отходов растениеводства дает до 135 млн. т пеллет, конвертируемых в 133 млрд. куб. м синтезгаза, из которого в свою очередь можно получить до 69 млрд. м3 биоводорода. Биоводород перспективно использовать для получения смесевых газовых топлив.

Водород позволяет повысить эффективность рабочего процесса газопоршневого двигателя и обеспечивает экономию топлива. При этом снижается токсичность отработанных газов [4].

Пиролизом биомассы в водогрейных котлах можно получать генераторный газ, которой после очистки от твердых продуктов горения и паров воды можно использовать в качестве газообразного топлива для газопоршневого двигателя мини-ТЭЦ или аналогичного привода холодильных установок молочных ферм. Несмотря на то, что энергосодержание такого топлива в пять раз ниже энергосодержания природного газа его можно использовать на предприятиях АПК, находящихся на лесистых территориях, удаленных от источников энергии.

В области использования систем электротеплоснабжения:

- исследование и разработка теплонасосных систем транс формации теплоты воздуха вытяжной вентиляции и утилизации теп лоты конденсаторов холодильных установок животноводческих комплексов и птицефабрик с обеспечением их полного теплоснаб жения [1];

- исследование и разработка теплонасосных систем осуше ния и нагрева воздуха и электроснабжения теплиц и парников, вы сокоэффективного осушения сельхозпродукции с использованием холодильно-теплонасосной техники.

Перечисленные направления развития систем энерго снабжения сельхозпредприятий предусматривают ряд организа ционно-технических, инженерных мероприятий и разработку методологических основ сельскохозяйственной энергетики.

Основные организационно технические и инженерные меро приятия развития систем обеспечения микроклимата:

- совершенствование нормативов воздухообмена и режимов содержания животных;

- оптимизация технических параметров оборудования с уче том изменения тепловлажностной нагрузки и наружных климатиче ских условий;

- автоматизация управления систем обеспечения микрокли мата с учетом минимально необходимого воздухообмена для от дельных групп животных, сезонов года, климатических зон;

- обоснование параметров и разработка новых технологий и технических средств по очистке, осушению и утилизации теплоты внутреннего воздуха животноводческих помещений;

- разработка типоразмерных рядов локальных электрообог ревателей в помещениях с молодняком животных, где могут быть созданы тепловые зоны с разной температурой, в помещениях пе риодического действия (доильных залах, ветсанпропускниках, складских помещениях и т.п.);

- обоснование параметров и разработка воздухонагревате лей-аккумуляторов с использованием магнезита, талькохлорита, шамота и других твердых материалов, обладающих высокой тепло емкостью, в качестве накопителя теплоты в периоды действия по ниженного тарифа на электроэнергию;

- модернизация электрокалориферных установок сельско хозяйственного назначения, имеющих характеристики, соответст вующие тепловоздушным балансам современных животноводческих помещений с регулируемой подачей воздуха мощностью от 16 до 100 кВт [5].

В системах паро- и водоснабжения:

- разработка типоразмерного ряда водяных аккумуляцион ных электротепловых установок, использующих преимущества дифференцированного тарифа на электроэнергию и адаптированных для работы по многотарифному учету;

- создание энергосберегающих комбинированных установок и систем, способных одновременно вырабатывать пар и горячую воду в одном устройстве.

В технологических линиях термической обработки сельско хозяйственной продукции:

- применение пастеризаторов (молоко, соки) с инфракрасны ми нагревателями и ультрафиолетовыми облучателями, обеспечи вающих получение молока более высокого качества при экономии энергозатрат до 25 %;

- электрические пароводонагреватели для гидротермической обработки зерна и комбикорма, варочные котлы для приготовления кормов животным.

сельскохозяйственной энергетики состоит в следующем:

Разработка и создание систем энергоснабжения (тепло-, холодо- и электроснабжения) базирующихся на технологиях, пригодных для любых климатических условий, надежном оборудовании и наличии сырьевой базы. Необходима разработка методологии и практических рекомендаций по энергетической оценке новых технологий и использования энергоносителей.

Актуальной задачей является разработка методологии построения и практического применения систем тепло- и электроснабжения сельхозпредприятий на базе когенерационных теплоэлектростанций, теплонасосных установок, установок по производству био- и синтезгаза для основных энергопотребляющих отраслей сельского хозяйства - животноводства, птицефабрик и тепличных хозяйств.

Как показывает мировой опыт, решение столь масштабных перечисленных задач невозможно без финансовой поддержки государства.

При этом необходимо отметить, что стратегия и перспективы развития электрификации и газификации тепловых процессов в сельскохозяйственном производстве хорошо сочетаются с общим развитием электроэнергетики страны, тенденцией увеличения обще го производства и потребления электроэнергии за счет атомных, угольных и гидроэлектростанций, почти в 2 раза к 2020 году [11].

1. Долгов И.Ю. Роль и место теплонасосных установок в обобщенной термодинамической системе выработки и преобразования энергии. // Международный научный журнал “Альтернативная энергетика и эколо гия”, 2011. №12. Саров: НТЦ «ТАТА».

2. Долгов И.Ю. Термодинамический анализ, энергетические и эксергетиче ские характеристики парокомпрессионных тепловых насосов с электро приводом и пути их улучшения. // Там же.

3. Растимешин С.А. Локальный обогрев молодняка. Теория и техниче ские средства. М.: ВО «Агропромиздат», 1991. – 140 с.

4. Растимешин С.А., Трунов С.С. Перспективы применения электриче ских теплоаккумуляторов на животноводческих фермах. // В сб.: Науч но-технический прогресс в животноводстве - стратегия научно технологического обеспечения производства продукции на период до 2020 г. Научные труды. Т. 20. – Подольск: ГНУ ВНИИМЖ, 2009.

С. 152-155.

5. Бородин И.Ф. Источники энергии и энергосбережение. Энергообеспе чение и энергосбережение в сельском хозяйстве// Труды 3-й Между нар. научно-техн. конференции «Энергообеспечение и энергосбереже ние в сельском хозяйстве». Ч. 3. Энергосберегающие технологии в жи вотноводстве и стационарной энергетике. – М.: ГНУ ВИЭСХ, 2003.

6. Синяк Ю.В. Перспективы применения водорода в системах децентра лизованного электро- и теплоснабжения // Проблемы прогнозирования.

2007, №3. С. 42-59.

7. Арутюнов А.Л. О перспективах использования основных и альтер нативных видов топлива в сельскохозяйственном производстве России // Проблемы прогнозирования. 2010, №3. С. 82-92.

8. Абрамчук Ф.И., Кабанов А.Н., Майстренко Г.В. Влияние добавки во дорода к природному газу на свойства смесевого топлива // Автомо бильный транспорт. 2009, №24. С. 45-49.

9. Расстригин В.Н., Тихомиров Д.А. Перспективы развития электрифика ции тепловых технологических процессов в сельскохозяйственном производстве // Труды 7-й международной научно-техн. конф. «Энер гообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве». Ч. 3. Энер госберегающие технологии в животноводстве и стационарной энерге тике. - М.: ГНУ ВИЭСХ, 2010. С. 181-188.

10. Растимешин С.А., Трунов С.С., Каткова Ю.Б. Комплексные системы обеспечения микроклимата с возобновляемыми источниками энергии для животноводческих помещений. // В сб.: Вiдновлювана енергетика XXI столiття. Матерiали XII мiжнародноi науково-практичноi конфе ренii. AP Крим, смт. Миколавка, 12-16 вересня 2011 року. – Крим-2011.

–.С. 75-77.

11. Мазур И.И. Энергия будущего. М., 2006.

ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ

ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ СЕЛЬСКИХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ

Тепловая энергия в крестьянском хозяйстве (рис. 1) расходу ется на отопление жилого дома, горячее водоснабжение, создание микроклимата в животноводческом помещении, подогрев приточно го воздуха для активного вентилирования сено- и овощехранилища.

Для малых форм хозяйствования характерна мощность сис тем теплоснабжения 0,5 МВт и ниже. Необходимо подчеркнуть, что такая характеристика является не только количественной, но и каче ственной, так как для нее характерны специфические особенности как самой системы теплоснабжения, так и связи этой системы с тех нологическими объектами. Так, относительные значения потерь энергии в наружных теплосетях резко возрастают по мере пониже ния тепловой мощности потребителя.

Рис. 1. Жилые и производственные потребители тепловой энергии І - жилое помещение;

ІІ - животноводческое помещение;

1 - аппарат отопительный;

2 - бак-аккумулятор с электро компенсатором потерь;

3 - ветустановка с теплоутилизатором;

4 - установка активного вентилирования Все большую актуальность в сельской местности приобре тают децентрализованные системы теплоснабжения и микроклима та, которые базируются на распределенных источниках теплоты и приточного атмосферного воздуха с использованием отдельных теп ловентиляционных агрегатов, каждый из которых обеспечивает нормированные параметры среды в определенных локальных зонах помещения.

В связи с постоянным повышением цен на энергоносители важным научным направлением в рыночной экономике является определение конъюнктуры отечественного и мирового рынка на ос новное оборудование систем теплоснабжения и микроклимата.

При анализе эффективности автономных систем теплоснаб жения нами рассматривались отопительные установки отечествен ного производства на твердом и жидком топливе, на электроэнергии и одновременно на нескольких энергоносителях в разных комбина циях.

Рассмотрим достоинства и недостатки сравниваемых систем теплоснабжения:

на твёрдом топливе:

а) достоинства:

- поставка твёрдого топлива ограничений не имеет и достав ляется потребителю по цене 8,5 руб. за 1 кг антрацита;

- цены на твёрдое топливо стабилизировались;

- интенсивно совершенствуются технологии приготовления формата топлива: пеллеты, брикеты, мягкая сгораемая фасовка и др.;

- высокая надёжность теплоснабжения;

- низкий КПД системы;

- высокие затраты труда при эксплуатации;

- невозможность автоматизации;

- загрязненные побочные отходы;

на жидком топливе:

а) достоинства:

- высокая теплотворная способность топлива;

- процесс сжигания топлива поддаётся автоматизации;

- постоянный рост цен на жидкое топливо;

- повышение вязкости топлива при морозах;

- необходимость иметь специальную ёмкость для хранения жидкого топлива и систему его подачи;

- повышенная экологическая нагрузка;

на электроэнергии:

- высокая автоматизация процесса генерации теплоты;

- низкие затраты труда;

- пожаробезопасность вследствие отсутствия высокой темпе ратуры нагревательных элементов;

- экологическая чистота;

- высокая цена на электроэнергию.

При комбинированных энергоносителях достоинства и не достатки рассматриваются нами в сравнении с другими системами и излагаются ниже.

Так, высокая цена на электроэнергию сводит на нет преиму щества этого энергоносителя и не позволяет нам рекомендовать его к повсеместному применению.

Однако последние решения Минэнерго России способствуют более широкому использованию электроэнергии в отопительных целях. В настоящее время введен 3-хставочный тариф на отпуск электроэнергии. В часы провалов графиков нагрузки тариф снижа ется в 3…4 раза и более, а в США в 16 раз. Поэтому можно ожидать, что использование электроэнергии в ночные часы и в часы провалов графиков нагрузки может обеспечить основные теплоэнергетиче ские потребности семейных ферм и личных подсобных хозяйств.

Потребление этой энергии на селе позволит более рацио нально использовать 2,6 млн. т у.т., пережигаемого в настоящее время тепловыми и атомными электростанциями из-за работы их с недогрузкой в часы провалов графиков нагрузок у потребителей.

Результаты расчета эффективности систем теплоснабжения при различных видах энергоносителей приведена в таблице 1 [1].

С учетом этих новых тенденций нами предлагается автоном ная система теплоснабжения с комбинированными энергоносителя ми: побочная продукция генерации ТЭЦ и АЭС. т.е. внепиковая электроэнергия в комбинации с твердым топливом. Такая система позволяет избавиться от главного недостатка применение электро энергии в тепловых процессах - очень высоких тарифов на электро энергию.

в год, тыс. ккал +Qгв+Qв+Qт.п ва, кг (л,кВт-ч) Оплата труда, Амортизация оборудования Отчисления на техобслужива * - в числителе расход пиковой электроэнергии, в знаменателе расход внепиковой электроэнергии.

** - в числителе данные по твердому топливу, в знаменателе данные по побочному продукту генерации ТЭЦ,АЭС и т.п.

И - эксплутационные издержки.

В этом случае днем в зимний отопительный период работает система на твердом топливе, а ночью на дешевой электроэнергии;

в переходные весенний и осенний отопительные периоды - только на так называемой побочной продукции генерации ТЭЦ, АЭС и т.п.

1. Несмотря на незначительную единичную тепловую мощ ность крестьянского хозяйства многочисленность таких потребите лей (16000000) предопределяют важное значение вопросов рацио нального расходования энергоресурсов.

2. Комплект теплоэнергетического оборудования в составе отопительного аппарата, теплообменника с электрокомпенсатором потерь, теплоутилизатора, устройства активного вентилирования и др. обеспечивает наиболее экономичную систему автономного теп лоснабжения для сельских потребителей:

- себестоимость 1 Гкал в 1,6 раза ниже, чем на жидком топ ливе;

- экономия, более 20 т у.т. на одну установку в год;

- снижение затрат труда на эксплуатацию в 2,2 раза.

3. С целью повышения экономической эффективности авто номных систем теплоснабжения рекомендуется при выборе теплоге нерирующего оборудования отдавать приоритет таким параметрам как КПД и уровню автоматизации перед параметрами стоимости оборудования.

Просить МСХ РФ обратиться в Федеральную комиссию по тарифам (ФКТ) и Региональную комиссию по тарифам (РКТ) с просьбой отпускать побочную продукцию генерации АЭС, ТЭЦ и ТЭС для сельских потребителей по стоимости транспортных расхо дов.

1. Методика оценки экономической эффективности применения и иннова ционных технологий в животноводстве. ВНИИМЖ, Подольск, 2011.

МОДЕЛИРОВАНИЕ ЛИНИИ С СИММЕТРИРУЮЩИМ

УСТРОЙСТВОМ В ФАЗНЫХ КООРДИНАТАХ

Д-р техн. наук Н.М. Попов, асп. М.В. Петрищев В сельских распределительных сетях несимметрия напряже ний создается невозможностью симметричного подключения одно фазных нагрузок. Это приводит к протеканию токов нулевой после довательности по нулевому проводу линии и по питающему транс форматору. Для снижения потерь энергии в питающей линии необ ходимо уменьшать сопротивление нулевой последовательности.

Снизить сопротивление нулевой последовательности сети можно шунто-симметрирующими устройствами (ШСУ) [1]. ШСУ подключают параллельно нагрузке. В этом случае токи нулевой по следовательности замыкают в контуре «нагрузка – ШСУ» и не про текают в линии и трансформаторе. Напряжение нулевой последова тельности на нагрузке будет минимальным и определится только сопротивлением нулевой последовательности ШСУ. Таким образом, подключение таких устройств в значительной степени улучшает ка чество напряжения у потребителей и симметрирует токи в линии и трансформаторе.

ШСУ на индуктивно-емкостных элементах по сравнению с трансформаторными симметрирующими устройствами имеют более простую конструкцию. Емкостные элементы этого ШСУ подключа ются к фазам сети, а индуктивный – к нейтральному проводу (рис.1).

Очевидно, что такое устройство, помимо эффекта симметрирования, осуществляет компенсацию реактивной мощности потребителей.

При условии XC = 3XL сопротивление нулевой последова тельности этого устройства будет минимальным и определится практически активным сопротивлением катушки индуктивности [1].

Так как это устройство работает в режиме резонанса напряжений нулевой последовательности, то, очевидно, что при больших токах этой же последовательности напряжения на отдельных элементах могут достигать значительной величины.

Существенным достоинством данного ШСУ является то, что симметрирующий эффект, создаваемый им, не зависит от уровня несимметрии нагрузок, т.е. не требуется регулирование его парамет ров в процессе работы.

симметрирующего устройства (КШСУ) в различных режимах лучше использовать метод фазных координат, который позволяет ком плексно рассматривать трансформатор, линию, КШСУ и любую на грузку. По этому методу учитываются разброс значений емкости и разного сечения проводов по длине линии Представим модель КШСУ в фазных координатах без учета питающего трансформатора (см. рис. 1). Номера узлов обозначены рядом с точками соединений. Для 5 узлов КШСУ составим полную матрицу узловых проводимостей по правилам, принятым в [2] (вза имные элементы равны проводимостям с обратным знаком, а диаго нальные сумме проводимостей в строке).

В таком виде матрицу Y использовать нельзя, так как она имеет размерность 55, а вектор напряжений источника на выходе питающего трансформатора имеет размерность 41. Поэтому ис ключаем 5 узел и приводим матрицу путем разбиения на блоки к размерности 4х4.

Y21 = [Y 51 Y 52 Y 53 Y 54], Y22 = Y 55.

Эквивалентная матрица проводимостей будет иметь вид Далее в расчетах будем использовать матрицу Yy, имеющую размерность 4х4, а параметры 2К-полюсника КШСУ в форме «Н»

будут иметь значения [3] Af=E, Bf=0, Cf=Yy, Df=E.

Для расчетов любых несимметричных режимов необходимо учитывать собственные и взаимные параметры всех фаз линии.

Представим модель линии 0,38 кВ в фазных координатах [3].

Найдем параметры 2К-полюсника линии 0,38 кВ.

Удельные сопротивления для провода АС-25 [3]:

R0 = 1,14 Ом/км;

X0 = 0,54 Ом/км;

Z0 = R0 + jX0.

Составим матрицу сопротивлений ВЛ-0,38 кВ Z1 при усло вии Za = Z0·L;

Zb = Za;

Zc = Za;

Zn = Za Получим параметры 2К-полюсника линии 0,38 кВ Представим модель однофазной нагрузки в фазных коорди натах. Составим матрицу проводимостей однофазной нагрузки Ys [3] Параметры 2К-полюсника однофазной нагрузки На модели линия, симметрирующее устройство, нагрузка включены каскадно (рис. 2) Рис. 2. Схема замещения сети 2К-полюсниками Объединяем 2К-полюсники однофазной нагрузки и КШСУ по правилам умножения матриц As1f = As1·Af + Bs1·Cf;

Bs1f = As1·Bf + Bs1·Df;

Cs1f = Cs1·Af + Ds1·Cf;

Ds1f = Cs1·Bf + Ds1·Df.

Объединяем полученные параметры с параметрами 2К полюсника линии 0,38 кВ и находим параметры эквивалентного 2К полюсника AE1 = As1f·A1 + Bs1f·C1;

BE1 = As1f·B1 + Bs1f·D1;

CE1 = Csf1·A1 + Ds1f·C1;

DE1 = Cs1f·B1 + Ds1f·D1.

UnB=UnA·a, UnC=UnA·a, UnN=0 и составляем вектор- столбец на пряжений Un = [UnA UnB UnC UnN ].

Находим напряжение в конце Находим напряжения и токи на входе однофазной нагрузки Us1 = As1·Uk1;

Is1 = Cs1·Uk1.

Напряжения и токи на входе КШСУ получим из выражений Uf1 = Af·Us1 + Bf·Is1;

If1 = Cf·Us1 + Df·Is1.

Потери мощности в линии при отсутствии КШСУ равны Р11 = Is112·Zл+ Is142·Zл.

Потери в линии после установки КШСУ имеют значение Р12 = If112·Zл+ If122·Zл+ If132·Zл = 221.2·Zл.

Проверка правильности вычислений осуществляется путем определения напряжения на вводе Для примера рассмотрим питание однофазной нагрузки Zs1 = 10+j7,5 Ом по линии 0,38 кВ длиной L=300 м, выпол ненной проводом А-25, с КШСУ: 100 мкФ;

ХL = XC/ Получим токи в нагрузке:

|Is11| = 18,207 -37,2490;

|Is12| = 0;

|Is13| = 0;

|Is14| = 18,207 142,7510.

Токи на входе КШСУ составят |If11| = 9,712 -1,170;

|If12| = 1,461 1,1410;

|If13| = 11,17 179,1510;

|If14| = 0.

Потери мощности в линии с симметрированием Р12 = 9,7122·Zл+ 1,4612·Zл+ 11,172·Zл = 221,2·Zл.

Потери мощности без КШСУ составляли Р11 = 18,2072·Zл+ 18,2072·Zл = 662,9·Zл Изменение потерь мощности.

Р11/Р12 = 662,9·Zл/221.2·Zл = 2,9.

Анализ работы КШСУ при междуфазной нагрузке произво дим аналогично однофазной нагрузке. Результаты вычислений сво дим в таблицу 1.

Потери в линии при отсутствии КШСУ Р1 = Is212·Zл+ Is222·Zл.

Потери в линии при наличии КШСУ Р2 = If212·Zл+ If222·Zл+ If232·Zл.

Р21 = 30,3542·Zл+ 30,3542·Zл =1842,7·Zл.

Р22 = 30,5162·Zл+ 23,9782·Zл+ 7,2922·Zл = 1559,3·Zл.

Р21/Р22 = 1842,7·Zл/1559,3·Zл = 1,2.

Таблица 1. Анализ работы КШСУ при междуфазной нагрузке 1. Установка КШСУ перед однофазной и междуфазной на грузками симметрирует токи в трех фазах линии и в питающем трансформаторе, что облегчает его работу.

2. Использование КШСУ снижает потери мощности в линии 0,38 кВ при однофазной нагрузке в 2,9 раза, а при междуфазной на грузке в 1,2 раза.

3. Расчеты режимов линий, симметрирующих устройств и любых видов нагрузок удобно выполнять методом фазных коорди нат.

1. Косоухов Ф.Д., Наумов И.В. Несимметрия напряжений и токов в сель ских распределительных сетях: Монография. – Иркутск: Изд-во «ИДП», 2003. - 259 с.

2. Мельников Н.А. Матричный метод анализа электрических цепей. М.:

Энергия, 1972.- 213 с.

3. Попов Н.М. Аварийные режимы в сетях 0,38 кВ с глухозаземленной нейтралью: Монография. Кострома: Костромская ГСХА, 2005. - 168 с.

УПРАВЛЕНИЕ ТРЕМЯ ЭЛЕКТРОПОТРЕБИТЕЛЯМИ

ПО ОДНОЙ СИЛОВОЙ СЕТИ

Д-р техн. наук Н.М. Попов, асп. И.А. Молодов Водоснабжение крупных сельскохозяйственных предприятий осуществляется по двухступенчатой системе. На один бак-накопитель обычно работает несколько скважинных насосов с погружными элек тродвигателями первой ступени водоподъема. Из бака-накопителя вода подается потребителям насосами второй ступени.

Обычно над каждой скважиной устанавливают павильоны, в которых установлены станции управления погружными электродви гателями (ПЭД). Но иногда с целью снижения затрат в одном па вильоне устанавливают три станции управления для трех ПЭД. Од на из станций управляет ПЭД, скважина которого размещена с вы ходом в павильон. Две другие станции по радиальным линиям управляют вторым и третьим ПЭД, оголовки скважин которых за глублены в землю во избежание промерзания. Таким образом, к па вильону подходит одна линия 0,38 кВ, которая разветвляется на три направления.

С целью исключения заиливания скважин периодически не обходимо поочередно включать ПЭД даже у неработающих скважин.

Тогда для управления, например, трех электродвигателей, запитанных по одной линии 0,38 кВ, необходимо прокладывать многожильный контрольный кабель от пункта управления до павильона. Современ ные системы дистанционного управления электродвигателями с ис пользованием радиоканалов или GSM-каналов требуют квалифици рованного обслуживания и капитальных вложений, превышающих капитальные вложения в прокладку контрольного кабеля.

Рис. 1. Схема управления тремя электродвигателями В Костромской ГСХА разработана схема, позволяющая по одной силовой сети из одного пункта управлять тремя электродвига телями М1, М2, М3 поочередно [1]. В пункте управления ПУ после автоматического выключателя QF0 включается блок выбора БВ за пускаемых ПЭД (рис. 1). Для ручного управления разновременно работающими двигателями блок выбора может быть представлен тремя однофазными автоматическими выключателями QF2А,QF2В, QF2С. После блока выбора четырехпроводная линия запитывает па вильон с тремя станциями управления. В станциях управления ка тушки каждого из трех магнитных пускателей КМ1, КМ2, КМ станций управления подключены к разным линейным напряжениям UАВ, UВС, UСА.

После включения автоматического выключателя QF0 для за пуска двигателя М1 одновременно включаются в блоке выбора два из трех коммутационных аппаратов QF2А и QF2В. Тогда напряжение UАВ будет подведено ко всем трем станциям управления, но срабо тает только пускатель КМ1, катушка которого включена на напря жение UАВ, а вспомогательные контакты пускателя КМ1.2, КМ1. разомкнут цепи катушек магнитных пускателей КМ2 и КМ3, вклю ченных соответственно на напряжения UВС и UСА. При включении пускателя КМ1 к двигателю будут подключены две фазы. На двух фазах двигатель не запустится, но при этом ток, протекающий по двум фазам, покажут амперметры РАА и РАВ. Через 1…1,5 с после замыкания коммутационных аппаратов QF2A и QF2В включается третий автоматический выключатель QF2С. При подключении к электродвигателю двух фаз по обмоткам статора протекает ток, оп ределяемый по известной формуле:

где ZДВ.ПУСК — сопротивление двигателя в заторможенном состоя нии.

Этот ток меньше пускового тока электродвигателя на трех фазах на 14%, и его протекание по обмоткам статора в течение 1…1,5 с не отразится на надежности работы электродвигателя. По сле включения третьего автоматического выключателя QF2С на дви гатель М1 подается три фазы, он переходит из двухфазного на трех фазное питание и успешно запускается. Об успешной работе ПЭД судят по показаниям трех амперметров, установленных в пункте управления. Останов М1 осуществляется автоматическим выключа телем QF1.

Для запуска электродвигателя М2, катушка магнитного пус кателя которого включена на напряжение UВС, в пункте управления сначала одновременно замыкаются контакты автоматических вы ключателей QF2В и QF2С. Срабатывает КМ2, разрывая вспомога тельными контактами КМ2.1 и КМ2.2 цепи управления катушками пускателей КМ1 и КМ3. Через 1…1,5 с замыкается QF2А, М2 запус кается и работает на трех фазах.

Аналогично запускается ПЭД М3 путем включения в пункте управления одновременно автоматических выключателей QF2А и QF2С, а через 1…1,5 с включается QF2В.

Из представленного чередования включения автоматических выключателей QF2А,QF2В, QF2С нетрудно получить логическую формулу функционирования коммутационных аппаратов для авто матического управления поочередной работой насосов. Автоматиче ское управление осуществляется тремя однофазными коммутацион ными аппаратами, например, магнитными пускателями КМ1, КМ2, КМ3. Точное и своевременное включение нужного коммутационно го аппарата может обеспечить, например, электронный блок управ ления. Для поочередной работы двигателей от программного реле времени будут поступать три команды К1, К2, К3. По каждой из этих команд два магнитных пускателя замыкают свои силовые кон такты одновременно, а третий — через 1…1,5 с.. Тогда можно запи сать функционирование трех каналов управления пускателями по формулам теории релейных устройств [2] в виде трех тактов (табл. 1).

Таблица 1. Такты управления тремя каналами В таблице D — оператор выдержки времени;

А, В, С — сигналы однофазных магнитных пускателей без выдержки времени на входе линии;

АD, ВD, СD — сигналы однофазных магнитных пускате лей с выдержкой времени.

Реализация схемы на постоянном оперативном токе по пред ставленной таблице не встретит затруднений.

1. Предложенная схема запуска путем включения двух фаз, а затем подключения третьей фазы позволяет по одной силовой сети поочередно управлять тремя электродвигателями.

2. По представленным формулам схема реализуется как на релейно-контактных, так и на полупроводниковых элементах.

1. Патент РФ № 107647. Устройство управления тремя электропотреби телями по силовой сети / Попов Н.М., Молодов И.А. // БИ. 2011. №23.

2. Теоретические основы построения логической части релейной защиты и автоматики энергосистем/ Поляков В.Е., Жуков С.Ф., Проскурин Г.М. и др. / Под ред. В.Е. Полякова. - М.: Энергия, 1979. - 240 с.

АНАЛИЗ ТИПОВ ЗАЗЕМЛЕНИЯ

Д-р техн. наук Н.М. Попов, асп. Д.Э. Шагимарданов В малых населенных пунктах устанавливают трансформато ры 10/0,23 кВ, от которых питаются однофазные сети 0,23 кВ. Од нофазные сети являются наиболее опасными с точки зрения пора жения электрическим током, поскольку они максимально прибли жены к жителям населенных пунктов, в подавляющем большинстве не обладающим знаниями по электробезопасности. Основными кри териями оценки опасности поражения человека электричеством яв ляются:

– напряжение прикосновения;

– ток, протекающий через человека;

– время воздействия тока или напряжения.

В стандарте системы безопасности труда [1] перечисленные критерии нормируются.

Однофазные сети напряжением до 1 кВ могут быть выпол нены с глухим заземлением одного из питающих проводников (рис.1, а) либо без него с подключением пробивного предохранителя (рис.1, б).

Рис. 1 Типы заземления сетей однофазного тока За основной критерий безопасного устройства заземления сети принимается ток через человека. Это связано с тем, что напря жение прикосновения определяется множеством факторов, завися щих от конкретных условий, при которых произошло касание чело веком частей электроустановки, находящихся под потенциалом.

Время воздействия тока или напряжения в большей мере зависит от конструкции и характеристик защитных устройств, нежели от типа заземления сети.

При анализе сети примем за безопасное значение I Ч 6 мА, так как оно соответствует отпускающему току [2].



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 12 |
 




Похожие материалы:

«Российская академия сельскохозяйственных наук Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ) Московский государственный агроинженерный университет им. В.П. Горячкина (МГАУ) ФГНУ Российский научно-исследовательский институт информации и технико-экономических исследований по инженерно-техническому обеспечению АПК (ФГНУ РОСИНФОРМАГРОТЕХ) ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ И ...»

«Российская академия сельскохозяйственных наук Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ) Московский государственный агроинженерный университет им. В.П. Горячкина (МГАУ) ФГНУ Российский научно-исследовательский институт информации и технико-экономических исследований по инженерно-техническому обеспечению АПК (ФГНУ РОСИНФОРМАГРОТЕХ) ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ И ...»

«Российская академия сельскохозяйственных наук Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ) Московский государственный агроинженерный университет им. В.П. Горячкина (МГАУ) ФГНУ Российский научно-исследовательский институт информации и технико-экономических исследований по инженерно-техническому обеспечению АПК (ФГНУ РОСИНФОРМАГРОТЕХ) ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ И ...»

«Российская академия сельскохозяйственных наук Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ) Московский государственный агроинженерный университет им. В.П. Горячкина (МГАУ) ФГНУ Российский научно-исследовательский институт информации и технико-экономических исследований по инженерно-техническому обеспечению АПК (ФГНУ РОСИНФОРМАГРОТЕХ) Открытое акционерное ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ АГРОХИМИИ им. Д. Н. ПРЯНИШНИКОВА ПОЧВЕННЫЙ ИНСТИТУТ им. В. В. ДОКУЧАЕВА УТВЕРЖДАЮ УТВЕРЖДАЮ Министр сельского хозяйства Президент Российской академии Российской Федерации сельскохозяйственных наук _А. В. Гордеев _Г. А. Романенко 24 сентября 2003 г. 17 сентября 2003 г. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ПРОВЕДЕНИЮ КОМПЛЕКСНОГО МОНИТОРИНГА ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ ...»

«МЕЛИОРАЦИЯ: ЭТАПЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ Материалы международной научно- производственной конференции Москва 2006 РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации имени А.Н.Костякова МЕЛИОРАЦИЯ: ЭТАПЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ Материалы международной научно-производственной конференции, посвященной 40-летию начала осуществления широкомасштабной программы мелиорации Москва 2006 УДК 631.6 М 54 ...»

«ПЧЕЛОВОДСТВО А.Г МЕГЕДЬ В.П. ПОЛИЩУК Допущено Государственным агропромышленным комитетом Украинской ССР в качестве учебника для средних специальных учебных заведений по специальностям Пчеловодство и Зоотехния Киев Выща школа 1990 ББК 46.91я723 М41 УДК 638.1(075.3) Рецензенты: преподаватель М. И. Совкунец (Борзнянский совхоз-техникум Черни говской области), И. Ф. Доля (заведующий пчелофермой Республиканского учеб но-производственного комбината по пчеловодству) Переведено с издания: Мегедь О. Г., ...»

«Санкт-Петербургский государственный университет. Институт наук о Земле ГНУ Центральный музей почвоведения им. В.В. Докучаева ГНУ Почвенный институт им. В.В. Докучаева Фонд сохранения и развития научного наследия В.В. Докучаева Общество почвоведов им. В.В. Докучаева МАТЕРИАЛЫ Международной научной конференции XVII Докучаевские молодежные чтения посвященной 110-летию Центрального музея почвоведения им. В.В. Докучаева НОВЫЕ ВЕХИ В РАЗВИТИИ ПОЧВОВЕДЕНИЯ: СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ КАК СРЕДСТВА ПОЗНАНИЯ ...»

«Санкт-Петербургский государственный университет ГНУ Центральный музей почвоведения им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии ГНУ Почвенный институт им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии Фонд сохранения и развития научного наследия В.В. Докучаева Общество почвоведов им. В.В. Докучаева МАТЕРИАЛЫ Международной научной конференции XVI Докучаевские молодежные чтения посвященной 130-летию со дня выхода в свет книги Русский чернозем В.В. Докучаева ЗАКОНЫ ПОЧВОВЕДЕНИЯ: НОВЫЕ ВЫЗОВЫ 4– 6 марта 2013 года ...»

«Санкт-Петербургский государственный университет ГНУ Центральный музей почвоведения им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии ГНУ Почвенный институт им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии Фонд сохранения и развития научного наследия В.В. Докучаева Общество почвоведов им. В.В. Докучаева МАТЕРИАЛЫ Международной научной конференции XV Докучаевские молодежные чтения посвященной 150-летию со дня рождения Р.В. Ризположенского ПОЧВА КАК ПРИРОДНАЯ БИОГЕОМЕМБРАНА 1– 3 марта 2012 года Санкт-Петербург ...»

«Санкт-Петербургский государственный университет ГНУ Центральный музей почвоведения им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии ГНУ Почвенный институт им. В.В.Докучаева Россельхозакадемии Фонд сохранения и развития научного наследия В.В. Докучаева Общество почвоведов им. В.В. Докучаева МАТЕРИАЛЫ Всероссийской научной конференции XIV Докучаевские молодежные чтения посвященной 165-летию со дня рождения В.В.Докучаева ПОЧВЫ В УСЛОВИЯХ ПРИРОДНЫХ И АНТРОПОГЕННЫХ СТРЕССОВ 1– 4 марта 2011 года Санкт-Петербург ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ДЕПАРТАМЕНТ НАУЧНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОЛИТИКИ И ОБРАЗОВАНИЯ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ВЕТЕРИНАРНОЙ МЕДИЦИНЫ СЕВЕРО-ЗАПАДНАЯ ВЕТЕРИНАРНАЯ АССОЦИАЦИЯ МАТЕРИАЛЫ МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНОЙ КОНФЕРЕНЦИИ СТУДЕНТОВ, АСПИРАНТОВ И МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ ЗНАНИЯ МОЛОДЫХ ДЛЯ РАЗВИТИЯ ВЕТЕРИНАРНОЙ МЕДИЦИНЫ И АПК СТРАНЫ Санкт-Петербург 2012 1 УДК: 619 (063) Материалы международной научной конференции студентов, аспи рантов и молодых ученых Знания ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ ГРОДНЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ МАТЕРИАЛЫ ХІІ МЕЖДУНАРОДНОЙ СТУДЕНЧЕСКОЙ НАУЧНОЙ КОНФЕРЕНЦИИ (Гродно, 18-20 мая 2011 года) В ТРЕХ ЧАСТЯХ ЧАСТЬ 3 АГРОНОМИЯ ЗАЩИТА РАСТЕНИЙ ЗООТЕХНИЯ ВЕТЕРИНАРИЯ ТЕХНОЛОГИЯ ХРАНЕНИЯ И ПЕРЕРАБОТКИ ОБЩЕСТВЕННЫЕ НАУКИ К 60-летию вуза Гродно УО ГГАУ УДК 63 (06) ББК М Материалы ХІІ Международной студенческой научной конференции. – Гродно, 2011. – ...»

«Казанский (Приволжский) федеральный университет Общество почвоведов им. В.В. Докучаева Институт проблем экологии и недропользования АН РТ НАСЛЕДИЕ И.В. ТЮРИНА В СОВРЕМЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ В ПОЧВОВЕДЕНИИ Материалы международной научной конференции Казань, 15-17 октября 2013 г. И.В.Тюрин (1892-1962) Казань 2013 УДК 631.4 ББК 40.3 Печатается по решению Ученого совета Института фундаментальной медицины и биологии ФГБОУ ВПО Казанский (Приволжский) федеральный университет Наследие И.В. Тюрина в ...»

«ISSN 1561-1124 МАТЕРИАЛЫ ПО ИЗУЧЕНИЮ РУССКИХ ПОЧВ ВЫПУСК 7 (34) Издательство Санкт-Петербургского университета 2012 САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА ПОЧВОВЕДЕНИЯ И ЭКОЛОГИИ ПОЧВ ЦЕНТРАЛЬНЫЙ МУЗЕЙ ПОЧВОВЕДЕНИЯ ИМ. В.В.ДОКУЧАЕВА МАТЕРИАЛЫ ПО ИЗУЧЕНИЮ РУССКИХ ПОЧВ ВЫПУСК 7 (34) Издание основано в 1885 г. А.В. Советовым и В.В. Докучаевым Издательство С.-Петербургского университета 2012 УДК 631.4 ББК 40.3 М34 Редакционная коллегия: Б.Ф. Апарин (председатель), Е.В. Абакумов, ...»

«ISSN 1561-1124 МАТЕРИАЛЫ ПО ИЗУЧЕНИЮ РУССКИХ ПОЧВ ВЫПУСК 6 (33) Издательство Санкт-Петербургского университета 2009 САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА ПОЧВОВЕДЕНИЯ И ЭКОЛОГИИ ПОЧВ ЦЕНТРАЛЬНЫЙ МУЗЕЙ ПОЧВОВЕДЕНИЯ ИМ. В.В.ДОКУЧАЕВА МАТЕРИАЛЫ ПО ИЗУЧЕНИЮ РУССКИХ ПОЧВ ВЫПУСК 6 (33) Издание основано в 1885 г. А.В. Советовым и В.В. Докучаевым Издательство С.-Петербургского университета 2009 УДК 631.4 + 577.34 ББК 40.3 М34 Редакционная коллегия: И.А. Горлинский (председатель), Б.Ф. ...»

«X ДАЛЬНЕВОСТОЧНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ ПО ЗАПОВЕДНОМУ ДЕЛУ МАТЕРИАЛЫ КОНФЕРЕНЦИИ 25-27 сентября 2013 г. г. Благовещенск АМУРСКИЙ ФИЛИАЛ БОТАНИЧЕСКОГО САДА-ИНСТИТУТА ДВО РАН АМУРСКИЙ ФИЛИАЛ WWF РОССИИ БЛАГОВЕЩЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ РОССИЙСКИЙ ФОНД ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ АМУРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ СОЦИАЛЬНО-ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОЮЗА АМУРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ РУССКОГО БОТАНИЧЕСКОГО ОБЩЕСТВА СОВЕТ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ АФ БСИ ДВО РАН X ДАЛЬНЕВОСТОЧНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ ПО ЗАПОВЕДНОМУ ДЕЛУ 25-27 сентября ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФГОУ ВПО УЛЬЯНОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ – ФИЛИАЛ ФГОУ ВПО УЛЬЯНОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ МАТЕРИАЛЫ IX МЕЖДУНАРОДНОЙ СТУДЕНЧЕСКОЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ С МЕЖДУНАРОДНЫМ УЧАСТИЕМ 31 марта 2011 Димитровград 2011 г. УДК 631 Редакционная коллегия: Главный редактор Х.Х. Губейдуллин Научный редактор Т.А. Мащенко Редакционная коллегия И.И. Шигапов А.М. Кадырова ...»

«Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежский государственный аграрный университет имени К.Д. Глинки (Россия) Германо-российский кооперационный проект Развитие и внедрение современных технологий производства молока и говядины в РФ III РОССИЙСКО-ГЕРМАНСКАЯ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ Перспективы развития сельского хозяйства: кормопроизводство и кормление КРС как предпосылка высокой продуктивности в молочном и мясном скотоводстве ...»






 
© 2013 www.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.