+
Выбор параметров моделей воздушных линий для расчетов переходных процессов при замыканиях на землю в сетях напряжением 6-10 кВ
стр.5-17
Шуин Владимир Александрович, Кутумов Юрий Дмитриевич, Кузьмина Наталия Владимировна, Шадрикова Татьяна Юрьевна, Макаров Аркадий Владиславович
Однофазные замыкания на землю являются наиболее распространенным видом повреждений в воздушных распределительных сетях напряжением 6-10 кВ. Наибольшую опасность для сети и поврежденного элемента представляют дуговые перемежающиеся ОЗЗ, сопровождающиеся интенсивными переходными процессами и, как следствие, опасными перенапряжениями и значительными бросками переходного тока в месте повреждения изоляции. Переходные процессы при ОЗЗ также оказывают значительное влияние на селективность и устойчивость функционирования устройств защиты от данного вида повреждений. В связи с этим разработка методов и средств повышения эффективности функционирования воздушных сетей 6-10 кВ при ОЗЗ и технического совершенствования устройств защиты во многих случаях связана с необходимостью расчетов переходных процессов, возникающих при пробоях изоляции фазы сети на землю. Достоверность расчетов переходных процессов при ОЗЗ в рассматриваемых сетях определяется главным образом точностью учета продольных параметров воздушных линий 6-10 кВ, прежде всего индуктивностей, которые в общем случае зависят от частоты составляющих переходного тока. В публикациях, посвященных исследованиям переходных процессов при ОЗЗ в электрических сетях среднего напряжения, включая воздушные сети 6-10 кВ, в схемах замещения и моделях ЛЭП, как правило, используются постоянные (не зависящие от частоты) значения индуктивностей. Оценка погрешностей, обусловленных применением указанного подхода к определению параметров воздушных линий 6-10 кВ при расчетах и моделировании переходных процессов при ОЗЗ, и определение области его применения является, на наш взгляд, актуальной задачей. Для получения частотных зависимостей индуктивностей трехфазной воздушной линии 6-10 кВ и исследования их влияния на точность расчетов переходных токов и напряжений при ОЗЗ использованы современные методы моделирования электроэнергетических систем и их элементов с применением программных комплексов COMSOL Multiphysics и PSCAD. Параметры моделей воздушной линии 6-10 кВ, разработанных в указанных программных комплексах, на частоте 50 Гц заданы в соответствии со справочными данными. Получены оценки погрешностей определения параметров переходных токов и напряжений при ОЗЗ в воздушных сетях 6-10 кВ при использовании моделей ЛЭП, не учитывающих частотные зависимости индуктивностей, составляющие по амплитуде до 40-50 %. Показано, что применение частотно-независимых моделей допустимо только в тех случаях, когда параметры расчетной схемы замещения сети и положение точки ОЗЗ остаются практически постоянными, при решении задач, требующих высокой точности определения параметров переходных токов и напряжений, например дистанционного определения места замыкания на землю, необходимо использовать частотно-зависимые модели воздушных линий 6-10 кВ. Применение разработанных рекомендаций по определению параметров трехфазных воздушных линий 6-10 кВ позволяет повысить достоверность расчетов и избежать грубых ошибок при решении задач, связанных с исследованиями переходных процессов при ОЗЗ в сетях данного класса напряжения.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Метод определения факта и места возникновения коммерческих потерь в распределительных сетях
стр.18-29
Казымов Иван Максимович, Компанеец Борис Сергеевич, Кулешов Анатолий Иванович
Совершенствование методов регистрации возникновения коммерческих потерь в распределительных электрических сетях, а в особенности в сетях низкого напряжения, на сегодняшний день является одной из важнейших задач, стоящих перед энергоснабжающими организациями. Существуют определенные трудности в корректной фиксации факта возникновения таких потерь в сети, заключающиеся в объективной невозможности с требуемой точностью к получаемым результатам производить анализ состояния сетей на основании данных, полученных с различных точек указанной сети. В связи с этим в настоящее время на практике не разработаны методы удаленного выявления факта и определения места возникновения коммерческих потерь в распределительных сетях, которые могли бы работать в режиме интеграции с автоматизированной информационно-измерительной системой коммерческого учета электроэнергии. Для решения указанной проблемы необходима разработка метода, позволяющего с достаточной для практических целей точностью устанавливать объем коммерческих потерь в сети и определять место их возникновения. В процессе исследования использованы методы моделирования электрических сетей и происходящих в них процессов с допущением об отсутствии протекания в сети емкостных токов утечки на землю и полном соответствии параметров линии их расчетным (паспортным) значениям, а также базовые законы электротехники. Предложен уникальный метод по установлению факта и определению места возникновения коммерческих потерь в распределительных сетях на основании анализа данных, получаемых с приборов учета, построенный, в отличие от прототипов, на базовых законах электротехники и позволяющий, в отличие от прототипов, получать достоверные, арифметически строгие результаты без использования нечеткой логики. Теоретически обоснована и показана эффективность предлагаемых решений и возможность их применения на практике. На примере выполнен расчет для определения места возникновения коммерческих потерь в сети. Предложенный метод определения факта и места возникновения коммерческих потерь в распределительных сетях низкого и среднего уровня напряжений обеспечивает решение проблемы, связанной с невозможностью эффективно выявлять точки возникновения коммерческих потерь в распределительных сетях. Достоверность получаемых результатов подтверждается математической строгостью метода и алгоритмизированностью порядка анализа распределительной сети.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Моделирование кабельных линий напряжением 6-10 кВ при расчетах переходных процессов при замыканиях на землю
стр.30-40
Шуин Владимир Александрович, Кутумов Юрий Дмитриевич, Кузьмина Наталия Владимировна, Шадрикова Татьяна Юрьевна, Макаров Аркадий Владиславович
Как правило, в публикациях, посвященных расчетам переходных процессов при однофазных замыканиях на землю в кабельных сетях напряжением 6-10 кВ, не учитывается зависимость индуктивностей кабельных линий от частоты, что в некоторых случаях может привести к существенным погрешностям в оценках параметров переходных токов и напряжений. В связи с этим актуальной является задача оценки указанных погрешностей и определения области применения частотно-независимых схем замещения и моделей кабельных линий 6-10 кВ при расчетах и моделировании переходных процессов при ОЗЗ. Для исследования влияния частотной зависимости индуктивностей кабельных линий 6-10 кВ на точность расчетов переходных процессов при ОЗЗ использован программный комплекс для моделирования электроэнергетических систем PSCAD/EMTDC, позволяющий создавать модели электрических сетей с применением как частотно-зависимых, так и частотно-независимых моделей кабельных ЛЭП только с круглыми жилами. Для проверки адекватности частотно-зависимой модели трехфазного кабеля, разработанной в PSCAD, использована частотно-зависимая модель трехфазного кабеля 6-10 кВ с секторными жилами, выполненная в программном комплексе COMSOL Multiphysics. Сформулирован подход к разработке моделей кабельных ЛЭП 6-10 кВ с параметрами, зависящими и не зависящими от частоты. Получены оценки погрешностей определения параметров переходных токов и напряжений при ОЗЗ при использовании моделей кабельных ЛЭП, не учитывающих зависимости индуктивностей от частоты (для разрядных составляющих - 15-20 %, для зарядных составляющих - 5-10 %). Показано, что модели, в которых параметры кабельных линий определены по скорости распространения электромагнитной волны, могут применяться для приближенных расчетов переходных токов и напряжений при решении большинства задач, связанных с исследованиями переходных процессов при ОЗЗ. Применение разработанных рекомендаций по определению параметров трехфазных кабельных линий 6-10 кВ повысит точность расчетов переходных процессов при ОЗЗ в кабельных сетях 6-10 кВ. Обеспечить требуемую для разработки методов дистанционного определения места замыкания на землю в сетях 6-10 кВ точность позволяет только применение частотно-зависимых моделей кабельных линий.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Оценка влияния режимов работы электроприводов прокатного стана с ПЧ-АВ на качество напряжения питающей сети 10 кВ
стр.41-50
Николаев Александр Аркадьевич, Гилемов Ильдар Галиевич, Буланов Михаил Викторович, Лебедев Сергей Константинович
Современные электроприводы прокатных станов строятся на базе преобразователей частоты с активными выпрямителями. Работа таких преобразователей оказывает негативное влияние на систему внутризаводского электроснабжения. В целях улучшения качества напряжения в активных выпрямителях применяют специальные алгоритмы широтно-импульсной модуляции. Как правило, все исследования влияния электроприводов с ПЧ-АВ на питающую сеть осуществляются на упрощенных математических моделях, не учитывающих возможные резонансные явления в системе электроснабжения и режимы работы электроприводов. В связи с этим целью работы является оценка допустимости такого подхода. Тренды основных параметров электроприводов стана за цикл прокатки записаны с помощью программного обеспечения IBA PDA. Полученные зависимости аппроксимированы и использованы в комплексной имитационной модели системы внутризаводского электроснабжения с учетом параметров питающей сети, кабельных линий, понизительных трансформаторов, электроприводов стана и других электроприемников цеховых подстанций. Основным допущением при имитационном моделировании является учет нагрузок остальных электроприемников в виде постоянных величин. Проведено исследование влияния режимов работы электропривода прокатного стана на качество электроэнергии распределительной сети 10 кВ системы внутризаводского электроснабжения металлургического предприятия. Установлено, что коэффициент суммарных гармонических составляющих K на секциях 10 кВ главной понизительной подстанции металлургического предприятия изменяется нелинейным образом в динамических режимах разгона и торможения электроприводов, характер изменения коэффициента K также зависит от наличия резонансных явлений в частотной характеристике питающей сети среднего напряжения. Полученные результаты доказывают необходимость учета режимов работы электроприводов при исследовании влияния электроприводов с ПЧ-АВ на качество напряжения питающей сети при проведении экспериментальных исследований на действующем оборудовании предприятий, а также при выполнении теоретических исследований на математических моделях. Адекватность имитационной модели ранее подтверждена экспериментальными данными и предыдущими исследованиями.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Моделирование тепловых процессов с использованием электрических схем замещения в цифровых двойниках технических устройств
стр.51-59
Тихонов Андрей Ильич, Мизонов Вадим Евгеньевич, Стулов Алексей Вадимович, Фадеева Марина Сергеевна, Шуина Елена Александровна
Одно из перспективных направлений цифровизации экономики сегодня связывают с понятием цифровых двойников технических систем. Интерес представляют, в частности, цифровые двойники, которые строятся на основе имитационных моделей технических устройств, калибруемых по результатам экспериментальных исследований на реальном устройстве. Такие модели позволяют осуществлять превентивный анализ последствий эксплуатации данных устройств в различных режимах. При этом возникает проблема построения параметрически связанных моделей физических процессов различной природы, лежащих в основе принципов функционирования данных устройств. В настоящее время для этих целей используются пакеты имитационного моделирования, наиболее популярным из которых является MatLab Simulink. Однако не все подобные пакеты предоставляют средства для работы с цепными моделями всех интересующих пользователя физических процессов. В связи с этим актуальной является разработка способа построения цифровых двойников технических устройств с использованием моделей произвольных физических процессов (в частности, тепловых) на основе электрических схем замещения, что унифицирует задачу моделирования процессов на основе теории цепей. При разработке способа построения цифровых двойников использовано явление изоморфизма уравнений физических процессов на основе теории цепей, построенной на основе теории обыкновенных дифференциальных уравнений. Моделирование осуществлено в среде MatLab Simulink с использованием библиотеки моделирования физических процессов SimScape. При моделировании приняты допущения, типичные для теории цепей. Разработан способ построения имитационных моделей, основанный на использовании электрических схем замещения физических процессов произвольной природы. В отличие от существующих подходов, где метод аналогии используется главным образом для моделирования одного из процессов, интересующих исследователя, предлагается создавать единую связанную модель всех физических процессов, лежащих в основе функционирования данного класса устройств, что позволит снизить уровень требований к системам имитационного моделирования, ограничив запрашиваемый функционал этих систем лишь электрическими цепями. Предложенный способ может быть положен в основу создания цифровых двойников технических устройств, позволяющих имитировать их работу в произвольных режимах с учетом множества связанных факторов различной физической природы.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Математическое моделирование и анализ функционирования цилиндрического пиролизного реактора с радиальным нагревом
стр.60-67
Митрофанов Андрей Васильевич, Сизова Ольга Владимировна, Шпейнова Наталия Сергеевна, Катюшин Вадим Александрович, Шуина Елена Александровна
Вектор развития твердотопливной энергетики в настоящее время направлен в сторону расширения диапазона используемых возобновляемых видов топлива. Наряду с прямым сжиганием топлива все более широкую нишу занимают процессы регулируемого термического преобразования исходной биомассы в бескислородной среде для получения на ее основе нового топлива (жидкого, твердого, газообразного). Значительная часть исследований в этой области связана с изучением формальной кинетики подобных процессов, в то же время не менее важным, но менее исследованным вопросом является аппаратурное оформление процесса. Последнее делает актуальным построение математических моделей функционирования пиролизной аппаратуры. В качестве математической основы моделирования физико-химических превращений и процессов переноса в радиальном направлении цилиндрического пиролизного реактора выбрана явная разностная аппроксимация этих процессов в рамках осесимметричной постановки задачи. Материальные константы процессов заимствованы из известных литературных источников. С использованием предложенной и верифицированной ранее одномерной математической модели цилиндрического пиролизного реактора исследованы неохваченные натурным экспериментом режимы его функционирования. Рассмотрены вопросы влияния безразмерной кинетической функции процесса (модели реакции) на реализацию термопреобразования материала в аппарате. Показано существенное влияние выбранной модели реакции на кинетический характер процесса, а также взаимное влияние сушки и пиролиза, наличие которого связано с энергетическими эффектами процессов. Выявлена существенная пространственная неоднородность процесса и показана возможность существования нетривиального эффекта опережающего нагрева внутренних зон аппарата по сравнению с периферийными. Вычислительный эксперимент может помочь обнаружить нетривиальные эффекты и показать вариативность реализации процесса даже в рамках одного конструктивно-технологического оформления процесса пиролиза. Результаты численных экспериментов, на наш взгляд, указывают на то, что математическое моделирование может быть основой принятия технологических решений. Однако необходимы дальнейшие исследования, направленные на достоверное определение материальных констант процесса.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Матричный метод решения обратной задачи теплопередачи в контактных аппаратах с учетом фазового перехода в теплоносителях
стр.68-75
Барочкин Алексей Евгеньевич, Мизонов Вадим Евгеньевич
Приоритетами государственной энергетической политики Российской Федерации, в том числе, являются: переход к экологически чистой и ресурсосберегающей энергетике, рациональное природопользование и энергетическая эффективность. Одним из направлений энергосбережения является максимальное использование теплоты сгорания топлива с одновременным получением конденсата из продуктов сгорания природного газа. Несмотря на большое количество научных публикаций по утилизации тепла дымовых газов на большинстве газовых котельных, энергетических предприятий и тепловых электрических станций, в нашей стране конденсационные теплоутилизаторы не применяются. Этому есть ряд причин, вызванных отсутствием универсальных методик расчета и проектирования теплоутилизаторов конденсационного типа. В связи с этим разработка новых методов моделирования многопоточных теплообменных аппаратов с учетом фазового перехода в теплоносителях является актуальной задачей для энергетики. Для решения обратной задачи теплопередачи в теплообменных аппаратах с учетом фазового перехода в теплоносителях использованы матричные модели теплопередачи, построенные на уравнениях баланса массы и энергии. Разработан метод расчета и выбора конструкций многопоточных теплообменных аппаратов с учетом фазового перехода в теплоносителях. Для иллюстрации эффективности предложенного метода выполнено численное решение задачи по выбору конструкции контактного экономайзера парового котла ТЭС, используемого для утилизации тепла дымовых газов. Предложенный метод решения обратной задачи теплопередачи обеспечивает возможность одновременного поиска наиболее приемлемых значений параметров теплоносителей и конструктивных характеристик теплообменных аппаратов различного назначения.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
