Реферат наукової роботи на здобуття щорічної премії Президента України для молодих вчених



Скачати 98.89 Kb.
Дата конвертації23.10.2017
Розмір98.89 Kb.
ТипРеферат

ХАРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ СІЛЬСЬКОГО ГОСПОДАРСТВА ІМЕНІ ПЕТРА ВАСИЛЕНКА


НАУКОВО-ТЕХНІЧНІ ПРОБЛЕМИ ПІДВИЩЕННЯ ЯКОСТІ ЕЛЕКТРОЕНЕРГІЇ ТА ЗМЕНШЕННЯ ЇЇ ВТРАТ В СІЛЬСЬКИХ МЕРЕЖАХ 0,38/0,22 КВ

РЕФЕРАТ

наукової роботи на здобуття щорічної премії Президента України

для молодих вчених

Мірошник Олександр Олександрович – кандидат технічних наук, доцент, Харківський національний технічний університет сільського господарства імені Петра Василенка, докторант


2013


Проблема покращення якості та зменшення додаткових втрат електричної енергії, викликаних відхиленням показників якості електричної енергії від допустимих значень, є актуальною в сільських електричних мережах напругою 0,38/0,22 кВ. Відповідно до Постанови Кабінету Міністрів України від 05.02.97 №148 «Про Комплексну державну програму енергозбереження України» та з урахуванням змін економічних відносин, що відбулися в Україні, виникла необхідність у новому підході до енерговиробництва та енергоспоживання. На сьогодні енергоощадність є головним напрямком енергетичної політики України.

Мінімізація економічних витрат при електропостачанні є великим комплексним завданням, з яким тісно пов'язані задачі підвищення якості електроенергії та надійності електропостачання. При цьому важливе місце займають заходи щодо зниження втрат електроенергії та її раціонального використання.

Електрична енергія, яка постачається енергопостачальними організаціями споживачам за договорами, виступає як товар особливого виду, що характеризується збігом у часі процесів виробництва, транспортування і споживання, а також неможливістю її зберігання і повернення. Відповідно, як до товару будь-якого виду, до електроенергії застосовується поняття «якість».

Всі показники якості електроенергії регламентуються ГОСТ 13109–97. Відхилення показників якості електроенергії від нормованих значень погіршують умови експлуатації електроустаткування енергопостачальних організацій і споживачів електроенергії та можуть призвести до значних збитків як у виробничому, так і у побутовому секторі. За таких обставин підтримання показників якості електроенергії в допустимих межах є досить гострою нагальною проблемою.

Одним з основних і найбільш важливих режимних параметрів в сільських мережах 0,38/0,22 кВ, що визначає якість електроенергії є несиметрія струмів і напруг. Несиметрія струмів і напруг призводить до додаткових відхилень напруги у споживачів, збільшення втрат електроенергії, погіршення умов роботи електроустаткування, зниження його терміну служби і т. д.

Так показники якості електроенергії в сільських мережах 0,38/0,22 кВ можуть перевищувати допустимі ГОСТ 13109–97 у два – чотири рази. При цьому втрати електроенергії при несиметричному режимі на 30 – 35% більші, ніж при симетричному, а термін служби двигунів скорочується приблизно в два рази, термін служби ламп розжарювання скорочується на 20 – 25%.

Аналіз наукових робіт, які висвітлювали проблеми боротьби з неякісною електричною енергією в сільських мережах 0,38/0,22 кВ, показує, що на сьогоднішній день існує безліч методів і технічних засобів щодо поліпшення показників якості та зниження втрат електричної енергії, але всі вони через свою високу вартість, низьку надійність та ефективність за наявності протяжних ліній, що живлять комунально-побутове навантаження, не отримали широкого використання. Тому відсутність комплексного підходу до вирішення проблеми якості електричної енергії не давала змоги вироблення об'єктивних рекомендацій щодо методів, способів і технічних засобів зниження втрат електроенергії.

Таким чином, всебічний аналіз усіх факторів, що впливають на енергоощадність та якість електричної енергії в сільських електричних мережах напругою 0,38/0,22 кВ дозволить вирішити дану проблему і рекомендувати економічно вигідні заходи щодо зниження втрат електричної енергії.


Мета роботи

Метою даної роботи є створення теоретичних засад та комплексного підходу до вирішення проблеми моніторингу та керування якістю електричної енергії шляхом розробки нових методів та технічних засобів для зниження втрат електроенергії в розподільних мережах.


Наукова новизна одержаних результатів:

– побудовано ймовірнісно-статистичну модель розподільної сільської мережі 0,38/0,22 кВ, за допомогою якої з’являється можливість отримати інформацію про режимні та конструктивні параметри мережі та виконати оцінку величини додаткових втрат електричної енергії;

– удосконалено метод розрахунку втрат електроенергії в нерівномірно навантаженій чотирипровідній мережі, який на відміну від існуючих не вимагає знання величин струмів у фазних і нульовому проводах, та дозволяє виконувати розрахунки втрат за величинами напруги на початку і в кінці лінії та по її конструктивним параметрам;

– теоретично обгрунтована ймовірнісно-статистична модель повітряної лінії 0,38/0,22 кВ, що дозволяє виконувати моделювання робочих режимів за ймовірнісними характеристиками споживачів.

– вперше розроблено метод рівномірного розподілення споживачів в мережах 0,38/0,22 кВ на базі генетичних алгоритмів, що дозволяє підвищити інформаційне обґрунтування процесу прийняття рішень по оптимальному перерозподілу навантажень між фазами.
Практичне значення одержаних результатів:

– розроблені математичні моделі та алгоритми доведені до рівня програмної реалізації та можуть використовуватися на практиці спеціалістами при розрахунку та аналізі режимів роботи мереж 0,38/0,22 кВ;

– для оцінки несиметрії струмів та рівня втрат електричної енергії в мережі запропоновано ввести новий параметр нерівномірності споживання;

– запропонований генетичний алгоритм володіє достатнім рівнем універсальності, що дозволяє використовувати його в якості імітаційної моделі для вибору оптимального перерозподілу навантажень між фазами з урахуванням таких критеріїв, як кількість перемикань та величина зниження втрат;

– розроблено комплекс технічних засобів моніторингу параметрів якості електроенергії та симетрування напруги в сільських мережах;

– запропоновано енергоощадну систему електропостачання сільських споживачів, в якій на відміну від традиційної розподільної мережі 0,38/0,22 кВ втрати електричної енергії в проводах в сотні разів менші, і крім того, зводиться до мінімуму можливість появи несиметрії струмів в мережі та відхилень рівнів напруги від допустимих значень у споживачів.

Дана наукова робота виконана в рамках загальнодержавних та міністерських наукових програм: «Про Комплексну державну програму енергозбереження України» (Постанова № 148 від 5 лютого 1997 р.), «Розробка методів і засобів підвищення ефективності керування режимами і транспорту електричної енергії в електричних мережах» (ДР № 0110U002506).

Результати роботи впроваджені з позитивним техніко-економічним ефектом в рамках госпдоговірних тем з АК «Харківобленерго» та ПФ «Агроіндустрія»:

– Розробка програми розрахунку усталених режимів і технічних втрат потужності та електроенергії в електричних мережах 10(6)-0,4 кВ АК «Харківобленерго» (договір № 4/17/07);

– Розробка програмного забезпечення планування та аналізу ефективності заходів по зниженню втрат електроенергії у розподільчих мережах 10(6)-0,4 кВ АК «Харківобленерго» (договір № 2/24/10);

– Розробка та обгрунтування параметрів технічних пристроїв моніторингу кількості та якості електроенергії в системах сільськогосподарського електропостачання (договір № 1/2 – 2012).

Розроблені технічні засоби моніторингу та симетрування напруг фаз в сільських мережах є оригінальними, захищені патентами України, 3 з них впроваджені в ВРЕМ ВАТ Крименерго.



Інша інформація, що характеризує роботу

Основні положення, які представлені у роботі, висвітлені у 54 наукових працях, з них 35 статей у наукових журналах і збірниках наукових праць, 16 патентів України, 1 монографія, 1 підручник та 1 навчальний посібник. Зокрема за темою даної роботи опубліковано 38 наукових праць.

Наукові та практичні результати наукової роботи доповідалися та обговорювалися на 30 міжнародних конференціях та семінарах: «Проблеми енергозабезпечення та енергозбереження в АПК України» (Харків, 2004 – 2012 рр.); «Реалізація державної політики із реконструкції та модернізації теплових електростанцій» (Київ, 2005 р.); «Ефективність та якість електропостачання промислових підприємств» (Маріуполь, 2005 р.); «Стан електричних мереж «Обленерго» та основні напрямки підвищення їх ефективності. Зменшення втрат електроенергії в електромережах» (АР Крим, Місхор, 2006 р.); «Новітні технології та енергоефективність в світлотехніці та електроенергетиці» (Харків, 2007 р.); «Problemy elektroenergetyki» (Polska, Łodź, 2010 р); «Проблеми регіональної енергетики» (Молдова, Кишинів, 2010 р); «Енергозабезпечення технологічних процесів АПК» (Мелітополь, 2010 р); «Енергетика: надійність та енергоефективність» (Харків, 2011 р); «Системи PROCESS AUTOMATION: застосування в навчальному процесі й виробництві» (Харків, 2011, 2012 р); «Керування режимами роботи об’єктів електричних та електромеханічних систем» (Донецьк, 2011 р); «Актуальні питання енергетики і прикладної біофізики в агробудівництві» (Мелітополь, 2011 р); «Энергетика: управление, качество и эффективность использования энергоресурсов» (Россия, Благовещенск, 2011р); «Інтелектуальні енергетичні системи – ІЕС (ESS’11)» (Мукачево, 2011); «Проблеми удосконалення електричних машин і апаратів (SIEMA’2011)» (Харків, 2011 р); «Інформаційні системи і технології в енергетиці та житлово-комунальній сфері (ІСТЕ 2011)» (АР Крим, Ялта, 2011 р); «Математичне моделювання, оптимізація та управління потокорозподілом в інженерних мережах», (с. Кореїз, м. Ялта, АР Крим, 2011 р); «Підвищення ефективності роботи електричних мереж» (Чернігів, 2011 р); «Оптимальне керування електроустановками (ОКЕУ – 2011)» (Вінниця, 2011 р); «Енергетика та комп’ютерно-інформаційні технології» (Бережани, 2011 р); «Проблеми розвитку систем енергетики і автоматики в АПК» (Київ, 2012 р), «Сучасні проблеми систем електропостачання промислових та побутових об’єктів» (Донецьк, 2012 р).
Висновки

1. Аналіз статистичної обробки параметрів сільських мереж напругою 0,38/0,22 кВ АК «Харківобленерго» свідчить, що в нормальному робочому режимі має місце значна несиметрія фазних струмів і напруг. Побудована статистична модель сільської електричної мережі 0,38/0,22 кВ з одним трансформатором 10/0,4 кВ і двома лініями (фідерами) 0,38/0,22 кВ, що відходять від підстанції. При цьому математичне сподівання довжини лінії складає 1097 м, математичне сподівання кількості споживачів складає 43 на лінію і математичне сподівання навантаження споживачів протягом доби – 0,557 кВт на один житловий будинок. Крім того визначено вид несиметрії в мережах. Найбільш імовірним є значне зниження напруги в одній фазі і приблизно однакові (Uн = ±1,5%) напруги в двох інших фазах, відносно близькі до номінального (), математичне сподівання цього виду несиметрії складає 0,47 в.о. Також отримані результати статистичного аналізу величини математичних сподівань і середніх квадратичних відхилень для додаткових параметрів якості електричної енергії, що характеризують режим роботи сільських мереж 0,38/0,22 кВ.

2. Встановлено, що при однаковому розподілі однофазних споживачів між фазними проводами лінії 0,38/0,22 кВ різниця щільності приєднання їх вздовж лінії і різниця їх потужностей не впливає суттєво на несиметрію струмів (напруг). Основною причиною появи несиметричних режимів в мережі 0,38/0,22 кВ є випадковий характер зміни величини навантаження однофазних споживачів.

3. Електропостачальні організації при експлуатації мереж 0,38/0,22 кВ повинні прагнути до такого розподілу однофазних споживачів у години максимуму добового навантаження, щоб в голові лінії протікали однакові фазні струми, а у нульовому проводі струм був практично відсутній. Однак проведені дослідження свідчать, що при цьому на ділянках нульового проводу між точками приєднання трьох однофазних споживачів будуть протікати зрівняльні струми, причому ці струми будуть визначатися тільки потужностями однофазних споживачів, які в сумі можуть становити симетричний розподілений трифазний споживач. Зрівнювальні струми будуть викликати додаткові втрати в нульовому проводі, які до цього часу не враховуються, оскільки вимірювання на шинах підстанції показують, що струм у нульовому проводі відсутній.

4. Дослідження свідчать про те, що зміна струмів навантаження на ділянках мережі напругою 0,38/0,22 кВ та втрат електричної енергії в несиметричному режимі підкоряються нормальному закону розподілу. Зі збільшенням кількості споживачів довжина лінії та величина струмів, які протікають по лінії, зростає, що спричиняє збільшення втрат електроенергії. Тому виникає необхідність застосування відповідних технічних заходів щодо зниження втрат електроенергії.

5. Використання запропонованого генетичного алгоритму може значно підвищити інформаційне обґрунтування процесу прийняття рішень по рівномірному перерозподіленню споживачів між фазами. Застосування запропонованого генетичного алгоритму дасть найбільший ефект саме у максимумах електроспоживання за рахунок рівномірного розподілу навантажень між фазам, знижуючи тим самим втрати електроенергії.

6. При повній реконструкції існуючих або спорудженні нових ліній електропередач необхідно переходити на інші системи електропостачання. Найбільш економічно вигідною в цьому випадку є система електропостачання, при якій по населеному пункту проходить розподільна повітряна лінія напругою 10 кВ, від якої через встановлені на опорах однофазні або трифазні трансформатори по коротких повітряних лініях (або вводах) 0,4 кВ живляться кілька найближчих споживачів. Економічний ефект при заміні традиційної системи електропостачання на енергоощадну для населеного пункту з 10 підстанцій то складе 1 079 000 грн.

докторант Харківського національного



технічного університету сільського

господарства, канд. техн. наук О. О. Мірошник

Поділіться з Вашими друзьями:


База даних захищена авторським правом ©wishenko.org 2017
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка