Вісник № 01. Енергетика: надійність та енергоефективність

Постійне посилання колекціїhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/53331

Переглянути

Результати пошуку

Зараз показуємо 1 - 10 з 16

Аналіз вимог та розробка оптимального рішення гнучких сонячних елементів для використання у комбінованих PV/T системах
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Зайцев, Роман Валентинович
У статті визначено вимоги до фотоелектричних перетворювачів, призначених для роботи як інтегровані джерела живлення для комбінованих систем PV / T: ефективно виробляти електроенергію при температурі 55ƒɋ; забезпечити коефіцієнт поглинання сонячної енергії на рівні не менше 90% і мати коефіцієнт відбиття в інфрачервоній частині спектра не більше 10%; разом із системою охолодження системи охолодження, конструкція перетворювач повинен забезпечувати різницю між температурою перетворювача і температурою теплоносія не більше 5 ° C. Дослідженнятемпературної залежності ефективності плівкових фотоелектричних перетворювачів на основі сполук CdTe та CuInSe2, аморфного кремнію та кристалічних GaAs, показав, що структури на основі базових шарів телуриду кадмію мають найменше зниження ефективності при збільшенні робочої температури. Коли температура змінюється на 50ƒɋ, ефективність таких пристроїв зменшується лише на 1%, а відносна швидкість зниження становить –0,14 відн. % / C, що значно менше, ніж той самий параметр для інших типів перетворювачів: GaAs –0,16 відн. % / С, аморфний кремній –0,21 відн. % / C, CuInSe2–0,36 відн. % / С. Аналітична обробка та аналіз впливу світлових характеристик на ефективність перетворювачів на основі кадмію показали це стабільність температури їх ефективності забезпечується щільністю струму насичення діода. Зі збільшенням температури від 20ƒɋ до 50ƒɋ, щільність струму насичення діода збільшується на 50% з 1,9 · 10-9 до 2,7 · 10-9. А, що менше, ніж для кремнієвих пристроїв, для яких діод струм насичення збільшується на 300%. Дослідження показали, що коефіцієнт поглинання сонячної енергії гнучкого елемента на основі кадмію телуриду у видимому діапазоні становить 94–96%, а коефіцієнт відбиття в інфрачервоній області спектра не перевищує 7-8%, що дозволяє конструкції колектора відмовлятися від використання селективного покриття, оскільки його функцію буде виконувати плівковий фотоелектричний перетворювач. Запропоновано конструктивно-технологічне рішення фотоелектричної системи з гнучкими фотоелектричними перетворювачами на основі телуриду кадмію.
Вдосконалення методики обґрунтування реконструкції об'єктів розподільних мереж
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Дишлевський, Андрій Володимирович; Куліш, Леонід Олександрович; Трунова, Ірина Михайлівна
Пропонується вдосконалення методики обґрунтування реконструкції об’єктів розподільних мереж шляхом використання ризик-орієнтованого підходу. Обґрунтовано, що сучасні технології керування ризиками базуються на інженерних розрахунках із застосуванням компетенцій у фінансових знаннях і знаннях стандартів менеджменту якості. Аналіз показав, що в обґрунтуванні реконструкції об’єктів розподільних мереж не визначаються пріоритетні об’єкти, в розрахунках не використовується прогнозована кількість відмов об’єктів. Метою роботи є вдосконалення методики обґрунтування реконструкції розподільних мереж з розробкою блок-схеми алгоритму розрахунків для визначення пріоритетності об’єктів реконструкції. Для вирішення поставленихмети та задачі використовувалися методи аналізу нормативних та звітних документів операторів систем розподілу та математичного моделювання тривалості відновлювальних робіт після відмови об’єктів розподільних мереж. Приведені результати аналізу наслідків відмов повітряних ліній електропередачі щодо тривалості ремонтів. Доведено, що в умовах неповноти фінансування інвестиційних програм визначення пріоритетних об’єктів реконструкції є впливовим фактором на ефективність інвестицій. Розроблена блок-схема алгоритму розрахунків для використання в комп’ютерних програмах визначення пріоритетності реконструкції об’єктів розподільних мереж після визначення об’єктів з критичними наслідками відмови (загрози життю та здоров’ю людей, екологічних ризиків). Пропонується використання кількісної оцінки технічного стану об’єктів розподільних мереж, нормативів щодо трудомісткості робіт та кількості обслуговуючого персоналу в алгоритмі визначення пріоритетності реконструкції повітряних ліній електропередачі та трансформаторних підстанцій. Зроблено висновок, що в умовах неповноти фінансування інвестиційних програм запропоновані методика та блок-схема алгоритму визначення пріоритетних об’єктів реконструкції розподільних мереж може бути корисною для забезпечення виконання найбільш ефективних робіт зпідвищення якості електропостачання.
Коригування гранично допустимих значень пробивної напруги трансформаторних масел методом мінімального ризику
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Шутенко, Олег Володимирович; Пономаренко, Сергій Григорович
Спосіб корекції гранично допустимих значень напруги пробою трансформаторних масел з метою мінімізації можливої економічної шкоди в Росії запропоновано випадок прийняття помилкових рішень під час діагностики стану трансформаторних масел за результатами періодичних випробувань. Описаний алгоритм статистичної обробки результатів періодичного тестування, використання якого дозволяє формувати масиви з однорідними значеннями показники за апріорно обмеженою інформацією про вимірювання. Аналіз законів розподілу значень напруги пробою для трансформаторних масел, придатних і непридатних для експлуатації відповідно до значень цього показника. За результатами аналізу було встановлено, що поломка значення напруги масел з різними станами мають розподіл Вейбулла. Було визначено, що значення математичних очікувань пробою напруги справних масел зі старінням трансформаторних масел переходить в область низьких значень. Це означає, що напруга пробою максимально допустимих значеннь масел для даного розподілу повинні бути різними. Це підтверджується раніше відомим фактом, що для унімодальних розподілів гранично допустимі значення показників, що забезпечують мінімум ризику, знаходяться в інтервалі, обмеженому математичним сподіванням розподіл показників з різними станами. Сформульовано вирішальне правило та складено функцію середнього ризику для коригування максимально допустимого значення напруги пробою трансформаторних масел. Заснований на мінімізації функції середнього ризику за методом Ньютона, максимально допустимі значення напруги пробою масел. Проведений порівняльний аналіз показав, що корекція гранично допустимих разів у порівнянні з ризиками, які забезпечують використання гранично допустимі значення, регламентовані стандартами. Було встановлено, що гранично допустимі значення напруги пробою масел, що забезпечують мінімальне значення середнього ризику, не є постійними. Вони варіюються в залежності від значень несправних цін на прийняття рішень та ймовірності виникнення різні дефектні та бездефектні масляні стани трансформаторів.
Спосіб вимірювання спожитої потужності електроприймачів на прикладі навчального корпусу Сумського державного університету
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Шевченко, Сергій Юрійович; Борзенков, Ігор Іванович; Лебединський, Ігор Леонідович
Комерційні засоби автоматичного управління системою обліку електроенергії, як відомо, встановлені на вхідному розподільному пристрої та вимірюють потужність споживання всіх споживачів електроенергії цього вузла обліку. Такі дані не дають повного уявлення про споживання електроенергії на кожному поверсі об'єкт обліку, що в свою чергу не дозволяє впроваджувати енергозберігаючі заходи. Крім того, ці системи обліку для обліку електроенергії мають високу вартість. У статті запропоновано метод обробки та передачі даних на сервер з подальшим їх аналізом енергоспоживання на кожному поверсі досліджуваного об’єкта за допомогою мікроконтролера ARDUINO. Така система обліку має меншу вартість, ніж автоматичне управління системою обліку електроенергії промислового виробництва. У статті представлена схема реалізації та типи датчиків струму та напруги. В статті також розглядається топологія вимірювального комплексу. Така топологія може розширюватися і вести не тільки загальний облік конкретного поверху, але також у загальному вигляді кожної освітньої аудиторії окремо. Збираючи такі дані про споживання електроенергії, можна провести якісний аналіз раціонального споживання електроенергії в освітньому процесі, це означає, що, наприклад, при достатньому природному освітленні штучного освітлення в класі не потрібно користуватися, або після лабораторних завдань в комп'ютерному класі комп'ютери ще є деякий час. Впровадження енергозберігаючого житла проводиться завдяки порівняльним характеристикам потужності приладів, лабораторних стендів тощо з кількістю студентів у групу відповідно до затвердженого навчального процесу. Алгоритм обробки даних, аналіз раціонального використання електричної енергії та порівняльний характеристики реалізовані на університетському сервері.
Визначення генерування ВДЕ з використанням штучних нейронних мереж
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Рубаненко, Олена Олександрівна; Данильченко, Дмитро Олексійович; Тептя, Віра Володимирівна
У статті розглядаються перспективи та потенціал використання відновлюваних джерел енергії для вирішення проблеми глобального потепління. Світова тенденція збільшення вироблення електроенергії фотоелектричними електростанціями згідно з даними Міжнародного агентства з відновлюваних джерел енергії та тенденція до збільшення встановлених потужності фотоелектричних електростанцій в Україні, які постачають генеровану потужність за "зеленим" тарифом згідно з Національною комісією з Державного регулювання енергетичного господарства України. Можливості та умови використання штучних нейронних мереж для визначення енергії досліджуються фотоелектричними електростанціями на прикладі електростанції "Цекінівська-2" на 4–5 обертів. Платформа, розроблена європейською Комісією - Фотоелектрична географічна інформаційна система - була використана для створення бази даних для створення та навчання штучних нейронних мереж. Встановлено закономірності зміни метеорологічних супутникових даних та їх вплив на виробництво електроенергії фотоелектричних електростанцій. Для цієї мети був використаний програмний комплекс MATLAB, а саме модуль для створення штучних нейронних мереж - Neural Networks Toolbox. Висота сонця умовно вважається постійною і його значення повторюється з року в рік або має невеликі відхилення, тому його можна використовувати як показник години і може вважатися відомим заздалегідь, тому визначається емпіричними формулами і змінюється лише за певними астрофізичними законами. Щодо температури на 2 м та вітру на 10 м, ці метеорологічні дані відомі, оскільки вони потрібні не лише для прогнозування роботи відновлюваних джерел енергії, а також у сільському господарстві. Тому дані, що стосуються сонячної радіації, вважаються найбільш проблематичними, оскільки це значення є найскладніше визначити. Супутникові дані можуть мати помилку, встановлення метеостанцій, а саме якісні піранометри є дорогою процедурою, але допоможе забезпечити навчальний зразок якісних даних. Для прогнозування із задовільною точністю необхідно зібрати дані за 1 рік експлуатації метеостанції. Для прогнозування генерації використовували модулі nntool та Anfis MATLAB. Але отримані результати можна використовувати для оцінки ефективності фотоелектричних електростанцій, але вони незадовільні для оперативного балансування системи.
Мікроклімат виробничих приміщень з обігрівними підлогами
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Романченко, Микола Анастасійович; Кунденко, Микола Петрович; Романченко, Володимир Миколайович; Санін, Юрій Костянтинович; Санін, Михайло Юрійович
Розроблена система формування мікроклімату в виробничих приміщеннях. Система формування мікроклімату виробничих приміщеннях і спорудах було розбито. Існує також можливість забезпечити правильний рівень стандартизації в тепловому режимі в спорових ділянках для зберігання енергозберігаючих та функціональних систем багаторної системи та опалення. Запропоновані конструктивні рішення, оскільки вони дозволяють враховувати температуру середньої зони, яка повинна бути дуже конкретною, а також формулювання теплового режиму в системах опалення та теплообмінниках, так що рівне нагрівання поверхні нагрівальних зон не гарантується. З урахуванням затримки в блок-схемі системи автоматичного управління електричного нагрівального пристрою та використання пропорційного регулятора призводить до того, що перехідний процес теплої підлоги коливається з надмірного регулювання 9–11%. Для забезпечення надійної роботи системи управління пропонується використовувати пропорційно-диференціальний контролер. Використання багатофункціональних енергозберігаючих автоматизованих систем для забезпечення мікроклімату виробничих приміщень з використанням теплонакопичувача з електричним нагріванням пропонується установка резисторного типу при живленні від поновлюваних джерел, що дозволяє зменшити питоме споживання енергії в виробничі процеси. У той же час прилади типу резисторного нагріву розташовані нижче рівня підлоги, коли їх обігрівачі живляться від традиційних і нетрадиційні відновлювані джерела енергії. При підключенні електричних нагрівальних елементів до електромережі струм пускового навантаження перевищує його в кілька разів номінальну вартість, що спричиняє додаткові навантаження на енергомережу та трансформаторну підстанцію, збільшуючи експлуатаційні та капітальні витрати. Щоб запобігти цьому, доцільно встановити систему обмеження пускових струмів електричних нагрівальних елементів в ОПР.
Аналіз принципів побудови та функціональних можливостей систем моніторингу стану високовольтних силових трансформаторів
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Піротті, Олексій Євгенович; Баленко, Олексій Іванович; Бречко, Вероніка Олександрівна; Гузін, Михайло Юрійович; Гонтар, Юлія Григорівна
У статті наведено результати аналізу принципів побудови та функціональних можливостей систем, що використовуються для моніторингу стану високовольтних силових трансформаторів. Проаналізовано основні функції сучасних систем моніторингу, що використовуються для діагностики стану обладнання електричних мереж як в Україні, так і за її межами. На підставі аналізу встановлено, що найбільш характерними функціями систем моніторингу є виявлення дефектів, що швидко розвиваються, і безперервний контроль параметрів, необхідних для прогнозування та оцінки стану обладнання. Показано, що ефективність систем моніторингу буде визначатися як точністю засобів вимірювання, так і адекватністю використовуваних в процесі обробки результатів вимірювань моделей прогнозу і діагностики. Розглянуто вимоги до обладнання, дотримання яких дозволяє забезпечувати ефективне та економічно обґрунтоване використання систем моніторингу. Проаналізовано типову архітектуру сучасних систем моніторингу, розглянуто основні елементи таких систем. Також розглянуто основні рівні обробки інформаційних потоків, щореалізуються в рамках систем моніторингу стану силових трансформаторів. Наведено докладний опис і дано обґрунтування використання діагностичних параметрів для моніторингу стану основних вузлів силових трансформаторів, таких як аналіз розчинених в маслі газів, часткові розряди, струм, напруга і потужність трансформаторів, температура масла в різних місцях трансформатора, комутаційні та атмосферні перенапруги, струми короткого замикання, деформація обмоток та інших.Наведено вихідні параметри, які повертають системи моніторингу. Впровадження сучасних систем і технічних засобів моніторингу стану високовольтних силових трансформаторів дозволить знизити ризики виникнення аварійних ситуацій і, як наслідок, зменшити економічні втрати, пов’язані із заміною пошкоджених трансформаторів і недовідпуском електричної енергії.
Розробка математичної моделі перехідних процесів в електричній мережі у фазних координатах
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Лебедка, Сергій Миколайович; Петровський, Михайло Васильович; Дяговченко, Ілля Миколайович
Розподільні електричні мережі великої довжини характеризуються високим порядком системи рівнянь електромагнітних перехідних процесів. Для ефективності моделювання таких мереж необхідно розробити формалізовані процедури, що забезпечують автоматизацію як рішення, так і формування систем рівнянь із використанням сучасних обчислювальних технологій. Для спрощення розробки математичних моделей використовуються перетворення для переміщення від реальної трифазної мережі до інших систем координат, але це досягається за рахунок додаткових обмежень. Для вирішення проблем вибору та підвищення ефективності засобів обмеження струмів та перенапруг під час перехідних процесів в електричних мережах, необхідно мати модель, що відображає ряд особливостей як самих мереж, так і перехідних процесів, що відбуваються в них. Це реалізовано у моделі, заснованій на поданні елементів мережі не однофазними еквівалентами, а рівняннями у фазових координатах. Ці рівняння містять параметри елементів мережі (активні опори, власні та взаємні індуктивності та ємності) та параметри її режиму (струми, напруги, фазні потужності), що відповідає реальним фізичним параметрам електричних систем. Розроблена математична модель електромагнітних перехідних процесів в електричній мережі у фазових координатах. Розрахунок перехідного процесу при використанні неявного методу і представленні трифазних елементів на кроці інтегрування за допомогою дискретних моделей дозволяє скоротити розв’язок системи диференціальних рівнянь до кратного утворення та розв'язку системи рівнянь. Був розроблений діакоптичний метод вивчення складних систем, який був використаний для розробки математичної моделі перехідних електромагнітних процесів в трифазній електричній мережі. Запропонована форма представництва дискретних моделей трифазних багатополюсників дозволяє формалізувати як процедуру рішення, так і процедуру складання рівнянь перехідних процесів для трифазних ланцюгів електричних мереж довільної конфігурації. Перспективами подальших досліджень є обчислювальні експерименти для вивчення електромагнітних перехідних процесів під час замикань на землю в електричних мережах довільної конфігурації з різними нейтральними режимами та засобами граничних струмів та перенапруги.
Analysis of the diagnostic criteria used to defect type recognition based on the results of analysis of gases dissolved in oil
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Kulyk, Oleksii Serhiiovych
Dissolved gas analysis is one of the most used and common diagnostic methods for high voltage oil-filled equipment. According to existing methods for interpreting the results of dissolved oil gas analysis, defect types are recognised using different diagnostic criteria. Using different methods to recognize the type of defect may result in different diagnoses. There area sufficient number of publications on the comparative analysis of methods for the results interpretation of dissolved gas analysis. Most of them do not cover more than 4 methods at a time, and only a small number of publications deal with more methods. Some methods remain unreported, therefore an analysis of diagnostic criteria used in various standards and methods to identify types of defects by the dissolved gas analysis is given. The national standards of Ukraine and the Russian Federation, international methods, as well as a number of author's methods and standards are considered. All considered methods can be divided by the type of diagnosis, by the diagnostic criterion used and by the number of recognizable defects. According to the type ofdiagnosis, the considered methods can be divided into two groups – analytical and graphical methods. In the considered methods the following diagnostic criteria are used – valuesof gas concentrations or the gas pair ratios or gas percentage content. Most of theanalysed methods allow identification of 6–7 most characteristic types of defects. The highestnumber of recognizable defects is 13–14, and the lowest only 3–4. Only a few methods make it possible to diagnose defect-free condition and/or damageof solid insulation as well as to recognize combined defects. The results show significant differences in the criteria and norms used by different standards and author's methods to determine the type of defect, which can lead to different diagnoses for the same data.
Smart Grid technology, transmission of electrical energy in power supply and lighting systems of cities
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Hovorov, Pylyp Paramonovych; Hovorova, Kateryna Vladlenivna; Kindinova, Anastasiia Kostyantynivna; Abdelrahim, Omer
Modern power supply and lighting systems of cities are complex electrical systems of an automated type, in which the processesin individual power supply systems and city lighting systems are interconnected andinterdependent. Therefore, the search for efficient technologies for the transmission of electrical energy in them is an extremely difficult task. The real state of the power supply and lighting systems in cities today is characterized by low operating efficiency, largely due to the low quality of electrical energy and insufficient compensation of reactive power in them. The mutual influence of power supply and lighting systems in cities, as well as the presence of significant voltage deviations and the overflow of additional reactive power in the networks, causes an increase in voltage and power losses inthem, as well as a decrease in the efficiency of networks and connected consumers, in general. Unfortunately, the existing methods and technical means based on them cannot fully solve this problem. The research carried out made it possible to clarify the nature of the processes in the power supply systems and the sanitation of cities and to determine the methods and technical means based on the Smart Grid concept. They are based on the use of phase-shifting booster transformers with an electronic control system. Their use made it possible to provide the possibility of complex control of the voltage modes of active and reactive power with the possibility of installation at any point in the network and centralized control from a single centre. The calculations show that the use of the developed methods and technical means provides an opportunity to reduce power losses in networks by 10–15% and energy costs for consumers by 50–75%.