Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Енергетика: надійність та енергоефективність

АНАЛІЗ ФАКТОРІВ, ЩО ВПЛИВАЮТЬ НА ІНТЕНСИВНІСТЬ СТАРІННЯ ТРАНСФОРМАТОРНИХ МАСЕЛ В УМОВАХ ТРИВАЛОЇ ЕКСПЛУАТАЦІЇ

Сергій Григорович Пономаренко — 2021-07-02

Наведено результати аналізу впливу експлуатаційних факторів і особливостей конструктивного виконання трансформаторів на інтенсивність окислювальних реакцій трансформаторних масел у баках високовольтних силових трансформаторів напругою 110 кВ. За результатами двофакторного дисперсійного аналізу встановлено, що з ростом тривалості експлуатації має місце статистично значуще зростання значення вмісту в маслі органічних кислот. При цьому швидкість збільшення вмісту органічних кислот в маслі трансформаторів, що експлуатуються в різних умовах, істотно відрізняється, що свідчить про значний вплив умов експлуатації на інтенсивність окислювальних реакцій. Також за результатами двофакторного дисперсійного аналізу встановлено, що ефекти зміни рівнів факторів не є адитивними, тобто ефект від зміни рівня впливу одного фактора приводить до зміни ефекту від рівня впливу іншого. Іншими словами, процес окислення масел носить кумулятивний характер при цьому певний рівень вмісту в маслі органічних кислот може бути досягнутий або за більш тривалий період експлуатації, але з відносно «легкими» умовами експлуатації, або за більш короткий проміжок часу, але з більше «важкими» умовами експлуатації. Для визначення факторів, які найбільше впливають на інтенсивність окислювальних реакцій був виконаний аналіз якості масла, що заливається, тривалості експлуатації, впливу регіону та впливу типу і номінальних характеристик трансформаторів по 6 масивам даних з ідентичною швидкістю окислювальних реакцій. За результатами аналізу встановлено, що на інтенсивність окислювальних реакцій найбільший вплив мають тривалість експлуатації, значення коефіцієнтів завантаження трансформаторів, склад споживачів (регіон України), а також сорт і якість масел. У той же час такі фактори як-от номінальна потужність, тип трансформатора, кількість обмоток і значення номінальної напруги на обмотках середньої і низької напруги не впливають на інтенсивність окислення масел. Отримані результати дозволяють виконати коригування гранично-допустимих значень кислотності масел з урахуванням факторів, що впливають на інтенсивність окислення масел.

ВИЗНАЧЕННЯ ГРАНИЧНОГО ЗНАЧЕННЯ НАПРУГИ В ТОЧЦІ ПРИЄДНАННЯ СОНЯЧНОЇ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЇ

Микола Володимирович Базилевич — 2021-07-02

Для побутових сонячних електростанцій не розраховують режими електричної мережі. Відомо, що напруга в точці встановлення сонячної електростанції може перевищувати допустиму. Таке підвищення напруги спричиняє вихід електрообладнання з ладу. Існуючі методи передбачають знаходження напруги шляхом повного розрахунку режимів електричної мережі. Це непрактично і незручно, особливо для розподільних мереж 0,4 кВ. Запропоновано знаходити найбільш ймовірне граничне значення напруги в точці встановлення сонячної електростанції без розрахунку режиму електричної мережі із використанням інформації про значення напруги в центрі живлення. Напруга в точці встановлення сонячної електростанції в основному залежить від генерованої потужності сонячної електростанції, опору лінії, потужності навантаження, що ввімкнене на напругу 0,4 кВ, і напруги на шинах 0,4 кВ пункту живлення. Напруга майже не залежить від потужності силового трансформатора, параметрів ліній 10 кВ і параметрів ліній 0,4 кВ, крім лінії «центр живлення–сонячна електростанція». Напруга в точці встановлення сонячної електростанції буде найвищою у випадку, коли на лінії немає навантаження. Запропоновано методи, які дозволяють аналітично знайти максимальне значення напруги в точці встановлення сонячної електростанції без використання методів послідовних наближень. Враховано, що сонячна електростанція, як правило, працює в режимі видачі максимальної активної потужності. Визначено значення напруги в точці встановлення сонячної електростанції за різним аналітичними формулами. Визначено точність знаходження напруги за різними формулами. Встановлено, що для досягнення необхідної точності слід враховувати залежність струму на виході сонячної електростанції від напруги в точці підключення. Розглянуто модифікацію формул з ціллю спрощення їх застосування. Розглянуті умови знаходження гранично можливого значення напруги в точці встановлення сонячної електростанції. Для цього необхідно, щоб аргумент вектору падіння напруги на лінії був рівний аргументу вектору напруги на шинах пункту живлення. Це досягається тим, що сонячна електростанція генерує активну і реактивну потужність у певному співвідношенні. Показана недоцільність знаходження гранично можливого значення напруги в точці встановлення сонячної електростанції через незначну різницю із найбільш ймовірним значенням напруги при значному ускладненні обчислень.

РОЗРОБКА ТА МОДЕЛЮВАННЯ ЕЛЕКТРОДІВ ПІДВИЩЕНОЇ ПРОВІДНОСТІ РОЗТІКАННЮ ДЛЯ СКЛАДНИХ ЗАЗЕМЛЮВАЛЬНИХ ПРИСТРОЇВ

В'ячеслав Олександрович Балалаєв — 2021-07-02

Проведено аналіз методів розрахунку електричних характеристик заземлювачів при протіканні аварійних струмів промислової частоти по елементах заземлювальних пристроїв. Запропоновано метод вдосконалення складних заземлювальних пристроїв електроустановок шляхом оптимізації їх конструктивних параметрів. Пропонований метод полягає у встановленні штучного електрода заземлення зі збільшеною площею контакту його поверхні з ґрунтом, що дозволяє підвищити провідність розтіканню заземлювача. Використання зазначених електродів на території проектованих або діючих електроустановок забезпечує доведення величин нормованих параметрів заземлювальних пристроїв до припустимих значень. Використання методу наведеного потенціалу при розрахунках складних заземлювальних пристроїв вимагає заміщення об’ємних заземлювачів сукупністю лінійних вертикальних електродів. Розрахункова модель обґрунтовується по рівнозначним електричним характеристикам стосовно двошарової моделі електричної структури землі. Еквівалентна модель була отримана шляхом досягнення заданого наближення електричних характеристик сукупності прямолінійних електродів в процесі нарощування їх числа до рівнозначних характеристик еталонної моделі. В свою чергу визначення електричних характеристик еталонної моделі було здійснено безпосередньо за допомогою вирішення крайової задачі для потенціалу, яка задовольняє рівнянню Лапласа, методом кінцевих різниць. Проведено теоретичні дослідження з використанням методу наведених потенціалів і методів розрахунку розгалужених електричних кіл із розподіленими параметрами для розрахунку електричного поля і опору складного нееквіпотенціального заземлювача в землі з двошаровою структурою. Розроблені електроди підвищеної провідності розтіканню змонтовані як експериментальні зразки і беруть участь у формуванні електричних характеристик заземлювального пристрою.

ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ДОПУСТИМИХ РІВНІВ НАПРУГИ В НИЗЬКОВОЛЬТНИХ МЕРЕЖАХ ПРИ ПРОЄКТУВАННІ СОНЯЧНИХ ЕЛЕКТРИЧНИХ СТАНЦІЙ ПРИВАТНИХ ДОМОГОСПОДАРСТВ

Вадим Миколайович Бодунов — 2021-07-02

Одним зі способів стимулювання розвитку відновлюваної енергетики є пільгове тарифоутворення на електроенергію для суб’єктів господарської діяльності, споживачів електричної енергії, у тому числі енергетичних кооперативів та приватних домогосподарств, генеруючі установки яких виробляють електричну енергію з альтернативних джерел енергії. Така державна політика існує як в Україні («зелений тариф»), так і в інших країнах (Feed-in tariffs).Спрощений механізм приєднання генеруючих потужностей приватних домогосподарств та швидкий термін окупності сонячних електростанцій спричинили стрімке зростання кількості таких об’єктів. Особливість мережевих фотоелектричних установок приватних домогосподарств полягає в тому, що інвестиції пропорційні, а іноді навіть менші за вартість додаткової реконструкції, наприклад, для збільшення пропускної здатності електричної мережі, тому, як правило, їх підключення до мереж низької напруги здійснюються без будь-яких додаткових змін перетинів ліній електропередавання. Разом із цим, згідно із законом України «Про ринок електричної енергії», приєднання генеруючих установок споживачів, у тому числі приватних домогосподарств, не повинно призводити до погіршення нормативних параметрів якості електричної енергії. Іншою особливістю даних об’єктів є майже повна відсутність інформації про параметри режиму роботи електричної мережі. В умовах відсутності достовірної інформації постає необхідність у розробці наближених методів оцінки допустимої величини потужності сонячних електростанцій приватних домогосподарств в залежності від місця приєднання, параметрів існуючої низьковольтної розподільної мережі та режимів її роботи. У статті запропоновано використання моделі розподільної мережі у вигляді лінії з рівномірно розподіленим навантаженням із сонячними електростанціями у вигляді зосередженого навантаження у відповідній точці лінії. Проведено моделювання розподілу напруги вздовж лінії при зміні потужності сонячних електростанцій та місця її приєднання. Отримані аналітичні співвідношення для розрахунку граничних значень потужності сонячних електростанцій для забезпечення допустимості режимних параметрів за рівнем напруги при варіюванні місця приєднання сонячних електростанцій. Запропоновано спосіб підтримки допустимого мінімального рівня напруги на затискачах споживачів у короткочасно перевантажених ділянках мережі.

ДОСЛІДЖЕННЯ ХАРАКТЕРУ ПЕРЕНАПРУГ В ЕЛЕКТРИЧНІЙ МЕРЕЖІ, ЩО ВИНИКАЮТЬ ПРИ РОБОТІ ТРАНСФОРМАТОРІВ НАПРУГИ

Олексій Іванович Ганус — 2021-07-02

Розглянуто нелінійну динамічну математичну модель трансформатора напруги та досліджено перенапруги, що виникають на елементах схеми заміщення трансформатора напруги при перехідних процесах. Визначено вплив ємності вторинних ланцюгів трансформатора напруги на кратність перенапруг у первинних ланцюгах та тривалість перехідних процесів. Використано переваги апроксимування нелінійності трансформаторів напруги гіперболічним синусом. Отримано математичні вирази, що визначають характер зміни вимушеної та вільної складових перехідного процесу в електричній мережі з трансформатором напруги. Показано, що при збільшенні ємності електричної мережі тривалість загасання перехідного процесу збільшується, а частота вимушених коливань і рівень перенапруг зменшуються. Доведено, що навіть невеликі, порівняно з первинною номінальною синусоїдальною напругою, аперіодичні складові перехідного процесу напруги можуть призвести до значних перенапруг при відключеннях трансформаторів напруги. Обґрунтовано, що на кратність перенапруг, що виникає на первинній обмотці трансформаторів напруги, впливає як опір вторинної обмотки, так і момент комутації. Показано, що замкнута вторинна обмотка погіршує процес відключення нелінійної індуктивності трансформаторів напруги. Визначено величини, до рівня яких при цьому зростають перенапруги. За результатами розрахунків визначено, що при розімкненій вторинній обмотці трансформаторів напруги тривалість перехідного процесу значно зростає. Виявлено, що зниження частоти вимушених коливань, яке відбувається при цьому, супроводжується збільшенням струмів в первинній обмотці трансформатора напруги, що є небезпечним з точки зору термічної стійкості ізоляції обмотки. Показано, що замикання вторинної обмотки трансформаторів напруги призводить до значного скорочення часу загасання перехідного процесу. Висловлено припущення щодо можливості використання даного алгоритму для забезпечення швидкого зриву (придушення) ферорезонансних процесів. Досліджено ефективність такого заходу зриву ферорезонансних процесів як короткочасне шунтування вторинної обмотки трансформаторів напруги. Визначено співвідношення параметрів електричних мереж (ємність секцій шин, нелінійність характеристик трансформаторів напруги, момент відключення тощо), при яких може наступати ферорезонансний процес і врахування яких може дозволити, з точки зору попередження ферорезонансних процесів, визначити підстанції (електричні мережі), які вимагають більш детальних досліджень. Результати аналітичних досліджень апробовано у електричних мережах АТ «Харківобленерго» та використано у системі розподілу електричної енергії для підбору конкретних трансформатори напруги для певних конфігурацій електричних мереж.

ЗМЕНШЕННЯ ТЕХНОЛОГІЧНИХ ВИТРАТ ЕЛЕКТРИЧНОЇ ЕНЕРГІЇ НА ПІДІГРІВ МАСЛЯНИХ ВИМИКАЧІВ 35–110 КВ В АТ «ЧЕРНІГІВОБЛЕНЕРГО»

Євген Юрійович Коленченко — 2021-07-02

Проведено аналіз стану парку вимикачів 35–110 кВ Чернігівської області, що знаходяться на балансі оператора системи розподілу АТ «ЧЕРНІГІВОБЛЕНЕРГО». Встановлено, що кількість вимикачів, які відповідають вимогам діючих нормативних документів, складає лише 18,9 % в мережах 35 кВ та 2 % в мережах 110 кВ. Більшість вимикачів 35–110кВ, що знаходяться на балансі, є маломасляними та баковими і потребують підігріву в зимовий період. В роботі оцінюється річна тривалість роботи обігріву вимикачів та їх приводів в залежності від обраної уставки температури його увімкнення та інтервалу усереднення температури навколишнього середовища, а також відповідна величина технологічних витрат електричної енергії. Розглядаються заходи зменшення технологічних витрат на обігрів як‑от оптимізація системи керування обігрівом, заміна масляних вимикачів на сучасні вакуумні та елегазові, які потребують менших витрат, а також одночасне впровадження двох вищезазначених заходів. Ефективність вищезазначених заходів оцінювалася за дисконтованим грошовим потоком, який враховує не тільки інвестиції та поточний річний чистий прибуток, але й експлуатаційні витрати та норму дисконту. Показано, що усі вищезазначені заходи є ефективними. Зокрема, найменш затратною є модернізація системи керування обігрівом, що окупиться протягом трьох років експлуатації. Термін окупності заходів із заміни усіх масляних вимикачів 35–110 кВ в АТ «ЧЕРНІГІВОБЛЕНЕРГО» на сучасні вакуумні та елегазові складає близько 6,5 років, проте цей захід потребує значних інвестицій. Розтягування у часі інвестицій із заміни вимикачів призведе до зменшення ефективності даного заходу через великі технологічні витрати на підігрів масляних вимикачів, що будуть знаходитися в експлуатації.

МАТЕМАТИЧНІ МОДЕЛІ ДІАГНОСТИКИ БОЛТОВОГО СТРУМОПРОВІДНОГО З’ЄДНАННЯ В УМОВАХ РЕЖИМНИХ ПАРАМЕТРІВ, ЩО ЗМІНЮЮТЬСЯ

Валерій Єгорович Кривоносов — 2021-07-02

Надійність передачі і розподілу електроенергії в портах, на суднах та енергетичних підприємствах залежить від стану болтових струмопровідних з’єднань. Практика експлуатації показує, що 2 % випадків аварійних зупинок технологічних ліній та пожеж на електрообладнанні трапляються через послаблення болтових струмопровідних з’єднань. Основними причинами послаблення болтового з’єднання є динамічні зміни режимів експлуатаційних струмових навантажень та зміна кліматичних параметрів. Підвищити надійність болтових струмопровідних з’єднань можна використовуючи сучасні методи діагностики, які дозволяють ідентифікувати появу ослаблення болтових з’єднань. Проаналізовано існуючі методи діагностики стану болтових з’єднань, які засновано на контролі температури болтового з’єднання. Встановлено, що використання таких методів для виявлення початкового моменту ослаблення з’єднання є недоцільним, тому що вони реагують на аварійний стан болтового з’єднання, тобто на критичне значення температури. Для виявлення початкового моменту послаблення болтового з’єднання запропоновано одночасно контролювати величини струму навантаження і параметрів навколишнього повітря, що дозволяє підвищити достовірність виявлення передаварійних ситуацій. Для діагностики початкового моменту послаблення болтового з’єднання запропоновано використовувати оціночні булеві функцій. Отримано аргументи булевих змінних для стаціонарного та безперервного процесу зміни струму та температури навколишнього середовища, стаціонарного та детермінованого процесу, випадкового та детермінованого процесу. Наведено мінімізовані булеві функції для нормального режиму роботи болтового з’єднання при появі початкового моменту ослаблення та при настанні аварійного режиму.

ОПТИМАЛЬНЕ РЕГУЛЮВАННЯ ЛОКАЛЬНОЇ ЕНЕРГОСИСТЕМИ З ВІДНОВЛЮВАНИМИ ДЖЕРЕЛАМИ ЕНЕРГІЇ

Микола Петрович Кузнєцов — 2021-07-02

Робота присвячена вирішенню проблеми балансування в локальних енергосистемах з відновлюваними джерелами енергії. Для задачі оптимізації енергосистеми, робота якої залежить від випадкових погодних факторів, було розв’язано випуклу задачу оптимізації параметрів чи оптимального управління за допомогою керованої генерації, для кожної окремої реалізації випадкового процесу як детермінованої функції, а потім виконано статистичну обробку результатів за набором випадкових реалізацій та побудовано функції щільності розподілу шуканої цільової функції, з подальшою оцінкою очікуваних значень та їх довірчих інтервалів. Процес, що описує поточні відхилення генерованої потужності від середнього значення, модельований як дискретна модель блукання, і має властивості процесу Орнштейна-Уленбека, що дозволило варіювати тривалістю одиничного інтервалу, зокрема обирати бази даних діючих об’єктів з притаманною їх моніторинговим системам часовою дискретністю. Предметом дослідження та моделювання є випадкові складові, в той час як осереднені значення вважаються детермінованими, а їх забезпечення здійснюється в рамках прогнозованого графіка з використанням в тому числі й традиційних джерел енергії (централізованої електромережі). Математична модель сумісної роботи відновлюваних джерел енергії в системі зі змінним навантаженням, електроакумулюючим пристроєм та допоміжним регулюючим генератором реалізована у вигляді схеми послідовних моделей генерації і споживання та випадкових процесів, що описують поточний стан енергосистеми. Робота акумулятора електроенергії є залежною від згаданих процесів, але в повному балансі вона фігурує разом із втратами генерації чи навантаження, які є кумулятивними сумами небалансів потужності і можуть мати відмінний від нормального розподіл. Однак ці процеси є внутрішніми, стосуються перерозподілу енергії всередині системи генерування, потужність якої в цілому задовільно, з урахуванням відповідних критеріїв, описується нормальним законом. За такої умови можна оцінити імовірність різних обставин – надмірного чи недостатнього генерування, тобто дати числову оцінку показникам надійності забезпечення енергією.

БАЛАНСУВАННЯ ПОТУЖНОСТІ ТА ЕЛЕКТРОЕНЕРГІЇ В ЕЛЕКТРОЕНЕРГЕТИЧНІЙ СИСТЕМІ З ВІДНОВЛЮВАНИМИ ДЖЕРЕЛАМИ ЕНЕРГІЇ КРИТЕРІАЛЬНИМ МЕТОДОМ

Петро Дем’янович Лежнюк — 2021-07-02

Розглянуто особливості розбудови відновлюваних джерел енергії в електричних мережах. Виявлено основні зміни функціональних властивостей електроенергетичних систем, до яких можна віднести істотне зниження обсягу споживання електроенергії, зміну структури споживання електроенергії, стрімке збільшення встановленої потужності сонячних і вітрових електричних станцій. Обсяг споживання електроенергії у 2020 р. у порівнянні з 1990 р. знизився майже вдвічі (з 227 до 119 млрд кВт·год) і, як наслідок, значно знизилася частка напівпікового теплового генерування (з 71 % у 1990 р. до 35 % в 2020 р.), яке давало енергосистемі основну гнучкість, і в той же час зросла частка атомного генерування, яке працює в базовому режимі (з 25 % до 51 %). Зокрема, зменшилось споживання промисловістю, яка має стабільний графік навантаження (зі 146 млрд кВт·год (64 %) до 49 млрд кВт·год (42 %)). При цьому значно зріс попит на електроенергію населенням, профіль споживання якого характеризується значною добової нерівномірністю і чутливістю до дії метеорологічних факторів (з 21 млрд кВт·год (9 %) до 37 млрд кВт·год (31 %)). Тому в статті проаналізовано передумови виникнення проблеми маневреного генерування та досліджено можливі шляхи їх вирішення. Запропоновано оптимальний склад генерування електроенергії для України в період 2021–2025 рр., який передбачає збереження і навіть збільшення за рахунок оптимізації ремонтної кампанії частки виробництва електроенергії атомними електричними станціями, введення додатково 2–2,5 ГВт високоманевреного генерування і до 2 ГВт систем накопичення (з урахуванням гідроакумулюючих електростанцій), а також поступове еволюційне зниження як встановленої потужності, так і обсягів виробництва електроенергії напівпіковими вугільними електростанціями та підтримання політики декарбонізації із забезпеченням власної енергетичної безпеки. Розроблено комплексний підхід компенсації нестабільності генерування ВДЕ, що полягає в мінімізації витрат на резервування потужності різними доступними способами. Задача оптимізації витрат на способи компенсації нестабільності генерування ВДЕ розв’язується методом критеріального програмування. Вплив кожного способу резервування на сумарні витрати визначається за допомогою теорії чутливості.

ЕНЕРГОЕФЕКТИВНА ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНА СИСТЕМА ОБРОБІТКУ ҐРУНТУ НА БАЗІ ЕЛЕКТРОМОТОБЛОКА

Ігор Петрович Назаренко — 2021-07-02

В Україні за останні роки значно збільшилась кількість фермерських господарств, приватних землекористувачів та споруд захищеного ґрунту. Для підвищення ефективності виробництва овочів широке застосування отримали малогабаритні мобільні агрегати у вигляді мотоблоків з двигунами внутрішнього згорання вітчизняного і зарубіжного виробництва. Однак під час роботи мобільних агрегатів з двигунами внутрішнього згорання в теплицях і парниках підвищується рівень шуму і загазованість повітря, які негативно впливають не тільки на людей, але й на рослини. До недоліків мотоблоків з двигунами внутрішнього згорання також слід віднести досить високі питомі витрати рідкого палива, що має високу вартість, складнощі при пуску і зупинці агрегату, а також відносно невисоку надійність роботи двигунів внутрішнього згорання. Більш перспективними для роботи в спорудах захищеного ґрунту є мобільні агрегати з тяговими електродвигунами, що отримали назву електромотоблоків, як екологічно чисті агрегати, що не мають названих недоліків. В роботі наведено основні технічні характеристики експериментального зразку малогабаритного електрифікованого ґрунтообробного мотоблока. Обґрунтовано структурну схему силового енергетичного каналу електромотоблока, що наочно демонструє процеси перетворення енергії в ньому. Отримано рівняння енергетичного балансу електромотоблока та основних енергетичних співвідношень, що визначають властивості тягового електродвигуна в приводі електромотоблока. Обґрунтовано алгоритм оптимального керування тяговим електродвигуном постійного струму за максимумом коефіцієнту корисної дії для двигунів постійного струму послідовного та змішаного збудження. Представлено результати польових випробувань дослідного зразку електромотоблока. Аналіз отриманих результатів експериментальних досліджень електрифікованого ґрунтообробного мотоблока з приводом від двигуна постійного струму послідовного збудження свідчить про зниження питомих енерговитрат на основні види обробітку ґрунту на 12-15%.

КОРЕКТУВАННЯ МЕТОДУ ВИМІРЮВАННЯ АМПЛІТУДИ ІМПУЛЬСУ СТРУМУ ВЗДОВЖ ПРОТЯЖНОГО ЗАЗЕМЛЮВАЧА

Віктор Ілліч Ніжевський — 2021-07-02

Обґрунтовано вдосконалений метод вимірювання амплітуди імпульсу струму при його протіканні від початку до кінця протяжного горизонтального заземлювача за допомогою феромагнітних реєстраторів. При обґрунтуванні використано два існуючих методи вимірювань амплітуди імпульсу при високій напрузі – метод магнітозапису та метод з використанням шунта. Відзначено, що у ряді випадків виникає необхідність визначати зниження амплітуди імпульсу при його протіканні по протяжному об’єкту. Це призвело до необхідності розробки методу, що дозволяє виконувати такі вимірювання. В якості прикладу досліджений протяжний горизонтальний заземлювач при стіканні з нього імпульсу струму блискавки. На основі експериментальних досліджень в натуральних умовах запропоновано скоригований метод вимірювання амплітуди імпульсу струму вздовж протяжного заземлювача. Запропонований метод має похибку вимірювань, яка не перевищує 10 %, і дозволяє проводити одночасно вимірювання амплітуди сили струму в заданих точках об’єкта, які можуть обчислюватися десятками і навіть сотнями. Цей метод реалізується простою конструкцією і має доступну вартість виготовлення. Результати виконаних експериментів дозволяють рекомендувати скоригований метод вимірювання до практичного використання на діючих електроустановках. Застосування феромагнітних реєстраторів для реєстрації та вимірювання струму блискавки на ділянках складних заземлюючих пристроїв актуально з практичних причин, які полягають у можливості вимірювання в процесі тривалого очікування і тривалому збереженні результатів вимірювання, не передбачає необхідність додаткових джерел живлення і забезпечує можливість синхронного вимірювання у різних точках заземлювального пристрою. Важливою особливістю методу є безпека для технічного обладнання та персоналу.

РОЗРОБКА ВИМІРЮВАЛЬНОЇ СИСТЕМИ ТА ПРОГРАМНОГО ПРОДУКТУ ДЛЯ ЗБОРУ ТА АНАЛІЗУ ПАРАМЕТРІВ ЯКОСТІ ЕЛЕКТРОЕНЕРГІЇ

Микола Сергійович Ніконов — 2021-07-02

В реальних умовах експлуатації електричних мереж виникають режими, що характеризуються відхиленням своїх параметрів від номінальних значень. Особливо важливими з точки зору експлуатації електричного обладнання є відхилення амплітуди та частоти напруги мережі живлення. Допустимі та граничні значення відхилення цих параметрів нормуються у відповідності з державними стандартами. Для розрахунку основних параметрів якості електроенергії недостатньо знати тільки методи їх розрахунку. Для визначення напруги та частоти основної гармоніки потрібні додаткові алгоритми. Таким алгоритмом є дискретне перетворення Фур’є. Даний алгоритм створений для проведення аналізу сигналів. Але цей алгоритм не знайшов широкого застосування при розрахунках коефіцієнтів Фур’є у сучасних програмних комплексах. Причиною є значна витрата часу та ресурсів комп’ютера на визначення коефіцієнтів Фур’є, що зменшує привабливість такого підходу. У зв’язку з цим, доцільно використовувати алгоритм швидкого перетворення Фур’є. Цей алгоритм використовує властивості періодичності тригонометричної функції, що дозволяє скоротити кількість операцій множення. Результати використання алгоритму швидкого перетворення Фур’є є аналогічними дискретному, але кількість операцій необхідна для обчислення в рази менша. Разом з тим алгоритми швидкого та дискретного перетворення Фур’є можуть давати досить значну похибку у визначенні оцінки частоти. Дане відхилення пов’язане з кратністю часу між вимірами сигналу та його періоду. У випадку коли період аналогового сигналу не кратний відстані між вимірами дискретизованого сигналу, для зменшення похибки у визначенні частоти основного сигналу необхідно використовувати додатковий метод Квіна. У зв’язку з цим розробка алгоритмів та програмного комплексу для автоматизованих вимірювальних систем показників якості електричної енергії з використанням цифрових приладів збору та обробки даних у реальному часі є актуальною задачею.

РОЗРАХУНОК ОПТИМАЛЬНИХ ПАРАМЕТРІВ НАКОПИЧУВАЧІВ ТА ВІДНОВЛЮВАЛЬНИХ ДЖЕРЕЛ ЕНЕРГІЇ В ІЗОЛЬОВАНИХ ЕНЕРГОСИСТЕМАХ

Михайло Максимович Сивенко — 2021-07-02

Наведено докладне обґрунтування використання накопичувачів електричної енергії при наявності в системі електропостачання генераторів на відновлюваних джерелах енергії. Досліджуються залежності параметрів накопичувача від складу та пріоритетності генерації в системі. Розглядається вирішення задачі визначення параметрів накопичувачів електроенергії за допомогою цілеспрямованої імітації параметрів генерації. Показані результати вибору потужності та ємності накопичувача електроенергії з використанням технічних і економічних показників. Визначаються оптимальні параметри накопичувачів як одного з найважливіших засобів забезпечення активності ізольованих систем електропостачання спільно з вибором генеруючих пристроїв. Наведені результати розрахунків потужності відновлювальних джерел енергії в ізольованих системах електропостачання у поєднанні з класичними джерелами енергії. Продемонстрована необхідність використання принципу активності розподільної електричної мережі та можливість його реалізації. На прикладі декількох ізольованих систем приведені графіки залежності оптимального об’єму накопичувачів від частки генерації відновлювальних джерел, неінтегрованої енергії, виробленої відновлювальними джерелами від сумарної ємності накопичувачів. Наводяться основні положення використаної моделі системи електропостачання ізольованих мереж. У досліджуваних ізольованих системах електропостачання в якості генерації на базі відновлювальних джерел енергії використовуються вітроенергетичні установки, сонячні електростанції, які мають значну непередбачуваність генерації. Проаналізована проблема недовідпуску електроенергії до мережі шляхом покрокового збільшення генерації. Результати багатокрокового вибору потужності і енергоємності накопичувачів електроенергії обумовлюються технічними критеріями.

АНАЛІЗ ГРАФІКІВ ЕЛЕКТРИЧНИХ НАВАНТАЖЕНЬ ТРАНСФОРМАТОРНИХ ПІДСТАНЦІЙ 10/0,4 КВ СЕЛЬБИЩНИХ ЗОН ДЛЯ ВИДІЛЕННЯ ДІЛЯНОК СТАЦІОНАРНОСТІ

Ірина Євгенівна Щербак — 2021-07-02

Запропоновано на графіках електричних навантажень трансформаторних підстанцій 10/0,4 кВ сельбищних зон виділити ділянки стаціонарності для подальшого моделювання графіків навантаження та здійснення керуючих впливів на режими роботи споживачів-регуляторів з метою вирівнювання загального графіка електричного навантаження. Актуальність і складність проблеми, що розглядається обумовлена тим, що зміна навантаження трансформаторних підстанцій 10/0,4 кВ сельбищних зон відбувається випадковим чином, що обумовлено значною кількістю, номенклатурою та різноманітністю видів підключених споживачів і відсутністю детермінованих зв’язків між споживачами електричної енергії, до того ж випадкова функція навантаження на добовому інтервалі нестаціонарна. У зв’язку з цим виникла необхідність розробки етапів виділення ділянок стаціонарності на графіках електричного навантаження трансформаторних підстанцій 10/0,4 кВ сельбищних зон. Проведено вимірювання графіків навантаження трансформаторних підстанцій 10/0,4 кВ, відповідно до результатів яких проводиться дослідження закону розподілу вимірів активної та реактивної потужності. Після підтвердження гіпотези про нормальний закон розподілу виконуються параметричні тести. Для підтвердження гіпотези про постійність дисперсій застосовується F-критерій Фішера, а для підтвердження гіпотези про постійність математичного очікування – t-критерій Стьюдента. Спираючись на факт постійності дисперсій та математичного очікування, наступним етапом є визначення коефіцієнтів автокореляції досліджуваної випадкової функції та побудова графіку автокореляційної функції. З метою апроксимації функції визначаються коефіцієнти автокореляційної функції за методом найменших квадратів та проводиться аналіз на згасання автокореляційної функції. Реалізація визначених етапів дозволяє виділити на графіках навантаження трансформаторних підстанцій 10/0,4 кВ ділянки стаціонарності. Для достовірного опису процесу зміни навантаження трансформаторних підстанцій 10/0,4 кВ обґрунтовано застосування ймовірнісно-статистичного методу моделювання, що враховує стохастичний характер зміни навантаження на виділених ділянках стаціонарності.