Вісник № 02. Енергетика: надійність та енергоефективність
Постійне посилання зібрання
Переглянути
Нові надходження
Документ Possibilities of using PSS®SINCAL, ETAP, Powerfactory software for modelling electric power networks(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Shevchenko, Sergey; Danylchenko, Dmytro; Kuznetsov, Dmytro; Qawaqzeh, Mohamed Zaidan; Miroshnyk, OleksandrThe article is devoted to modeling of electrical networks. The article discusses the positive and negative features of simulation programs. Special attention is paid to the principles of the program. The article discusses such programs as PSS®SINCAL from Siemens; ETAP from Operation Technology and PowerFactory from DIgSILENT GmbH. In the work, we considered the programs and decided that the most successful solution for working with the modeling of the electrical network and the impact of compensating devices on the electrical network would be the use of the PSS®SINCAL software from Siemens. For more than 20 years, the PSS®SINCAL platform has enabled engineers to solve various challenges of variable distribution, transmission and industrial power systems, including maintaining high reliability of supply and efficient integration of distributed energy resources. With PSS®SINCAL's modular platform, power system planning and operation engineers are supported throughout the entire workflow, from raw data import and network modeling (taking into account past, current and future conditions) through basic and advanced calculations to large-scale simulations and analysis protection, as well as other methods in the time and frequency domains. PSS®SINCAL is used in more than 100 countries by transmission and distribution planning engineers, protection engineers, consultants, power plant and industrial grid operators, operations planning engineers, IT specialists, researchers, and more. Thanks to its modular design, PSS®SINCAL is highly flexible and customizable. It offers a wide range of analysis functions for the planning, design and operation of power systems, allowing you to model and study: power quality, frequency stability, distributed generation interconnection, protection coordination, power restoration, economic design solutions and much more.Документ Introduction of state-of-the-art low-voltage distribution network devices(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Holcsik, Peter; Morva, György; Bencsik, József; Shevchenko, Sergey; Danylchenko, Dmytro; Stanislav; Dryvetskyi, StanislavTrends towards the development of distributed generation involve a number of problems related to maintaining the quality of electric energy in medium and, especially, low-voltage networks. The article examines the impact of monitoring the quality of electricity of low voltage classes on the reliability of the electrical network. MSZ EN 50160 and Hungarian Energy and Utilities Regulatory Office (MEKH) standards are considered. In accordance with MSZ EN 50160, the main indicators of the quality of electric energy are considered, such as: frequency, voltage fluctuations, rapid voltage changes, dose of flicker, voltage dips, short-term voltage interruptions, long voltage interruptions, temporary overvoltages of industrial frequency, transient overvoltages between current-carrying conductors and voltage ground , harmonic voltage fluctuations, interharmonic voltage fluctuations. SAIFI and SAIDI are calculated according to the Hungarian Energy and Utilities Regulatory Office. The devices for monitoring the quality of electricity of low voltage networks are analyzed. The factors affecting the choice of the place of installation of monitoring devices are considered. It is presented how power quality monitoring systems can reduce the number of malfunctions in the 0.4 kV network, and the influence of monitoring systems on the quality of electric power in 6-35 kV networks is considered.Документ Аналіз динаміки зміни вмісту газів в маслонаповненому обладнанні з дефектами різного типу(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Шутенко, Олег ВолодимировичУ статті наведено результати аналізу динаміки зміни значень відношень характерних газів, відсоткового вмісту газів і номограм дефектів у процесі розвитку електричних розрядів, локальних перегрівів і комбінованих дефектів у високовольтному маслонаповненому устаткуванні. Під час проведення аналізу виконувалася оцінка значення концентрацій газів на предмет відповідності різним рівням, які регламентовані в чинному в Україні стандарті, на різних стадіях розвитку дефекту. Для визначення типу дефекту за значеннями відношень характерних газів у різні моменти часу були використані норми, регламентовані стандартом МЕК 60599 і квадратом ETRA. Динаміка зміни відсоткового вмісту газу аналізувалася з використанням трикутника Дюваля. За результатами аналізу встановлено, що первинними дефектами під час розвитку електричних розрядів можуть бути не тільки електричні розряди з меншою інтенсивністю, але й термічні (зокрема, в діапазоні температур 150–300 ℃) і комбіновані дефекти. При цьому в процесі розвитку розрядів характер дефектів може змінюватися від вимірювання до вимірювання. Отже, під час оцінки можливості подальшої експлуатації трансформаторів, крім ступеня небезпеки дефекту і швидкості його розвитку, необхідно враховувати можливість перетворення дефекту з менш «небезпечного» на більш «небезпечний», який швидко розвивається. Під час розвитку дефектів термічного типу первинним дефектом, як правило, є термічний дефект із нижчою температурою гарячої точки. Встановлено, що в обладнанні з перегрівами, вищими за 700 ℃, зміна газовмісту в процесі розвитку дефекту має схожий характер. Зокрема, спостерігається дзеркальний характер зміни відсоткового вмісту метану по відношенню до етилену. Цей ефект може бути використаний для виявлення високотемпературних перегрівів на ранній стадії їхнього розвитку ще до того, як значення концентрацій газів перевищать граничні значення, що дасть змогу уникнути руйнування ізоляції устаткування та продовжити його ресурс. Під час розвитку комбінованих дефектів (перегрівів, що супроводжуються розрядами, або розрядів, що супроводжуються нагріванням), спочатку виникає основний дефект (наприклад, розряд), у процесі розвитку якого проявляється додатковий дефект (наприклад, нагрівання). Отримані результати свідчать про можливість виявлення та розпізнавання дефектів маслонаповненого обладнання на різних стадіях їхнього розвитку.Документ Особливості моделювання зовнішнього магнітного поля електротехнічних комплексів та систем до і після його компенсації(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Середа, Олександр Григорійович; Король, Олена ГеннадіївнаЗдійснено комп'ютерне моделювання зовнішнього магнітного поля трифазної електроустановки до та після його компенсації. Проведений аналіз процесу комп'ютерного моделювання зовнішнього магнітного поля триполюсного автоматичного вимикача, що дозволило виділити три особливості, пов’язані з вибором напряму обходу контурів із фазними струмами, з визначенням необхідних умов компенсації поля на великій відстані, а також з розрахунком модуля напруженості в контрольних точках спостереження при дії сумарного зовнішнього магнітного поля контурів електроустановки й джерел, що компенсують. Отримані розрахункові співвідношення, що дозволяють здійснити математичне моделювання зовнішнього магнітного поля контурів зі струмом різної конфігурації, а саме поля окремого контуру зі струмом, поля контурів, що обтікаються трифазним струмом в трифазній системі струмів з нейтральним провідником, у випадку трифазної системи струмів без нейтрального провідника, поля магнітних диполів, а також компенсуючого магнітного поля електромагнітів компенсаторів. Визначено, що при моделюванні зовнішнього магнітного поля розрахунок модуля вектора напруженості магнітного поля в точці спостереження та магнітного моменту контуру із фазним струмом потрібно здійснювати з урахуванням пульсуючих складових компонент, що змінюються в часі за законом синусу та косинусу. Розрахунки підтвердили, що застосування зовнішнього блока електромагнітів компенсаторів для автоматичного вимикача дозволяє в 28 одиниць по осі x та у і 70 одиниць по осі z зменшити вплив його зовнішнього магнітного поля на мікропроцесорний блок керування напівпровідниковим розчіплювачем максимального струму й, тим самим, запобігти помилкових спрацьовувань пристроїв релейного захисту та протиаварійної автоматики електротехнічних комплексів та систем низької напруги.Документ Перспективи застосування морської енергетики в умовах конкуренції з іншими видами нетрадиційних джерел(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Савченко, Наталя ПанасівнаСвітова енергетична криза зумовлена нестачею традиційних джерел енергії, що веде до збільшення їх вартості та обмеження доступності у необхідній кількості для повноцінного та ефективного функціонування енергетичних систем. Тому цілком логічним є пошук нових науково-технічних рішень щодо розвитку альтернативної енергетики з відновлюваними джерелами енергії, які є екологічно "чистими" та їх використання не веде до порушення природного кліматичного балансу з незворотними наслідками. Сучасна альтернативна енергетика в основному базується на перетворенні енергії сонця і вітру, а технології їх побудови передбачають наземну локацію, що веде до заняття великих площ під електростанції. Поряд з цим такі електростанції мають ряд кліматичних, сезонних та добових обмежень за потужністю виробництва електроенергії, що веде до коливань енергетичного балансу системи зі збільшенням їхньої кількості. Для усунення провалів та сплесків енергії в енергосистемі при використанні відновлювальних джерел енергії необхідним є впровадження накопичувачів енергії, які у свою чергу на даному етапі свого розвитку є неекологічними хімічними акумуляторами, які також потребують заняття великих площ та певних технічних умов для коректної роботи. Таким чином, розвиток морської енергетики може стати у перспективі вирішенням низки питань щодо усунення дестабілізації роботи світової енергосистеми та дати повну енергонезалежність від традиційних джерел енергії. Світовий океан має безмежні запаси відновлюваної енергії, тому їхнє раціональне вилучення та використання є запорукою зростання обсягів виробництва електроенергії в умовах збільшення її споживання, що приведе до загального зниження кризових явищ в енергетичній галузі багатьох країн. Питання розвитку морської енергетики як окремого виду у складі альтернативної відновлюваної енергетики є першочерговим і відповідно розробка технологічних рішень щодо створення морських електростанцій з принципово різними способами виробництва електроенергії потребує великих економічних вкладень у дослідження щодо їх впровадження. У перспективі морська енергетика може стати одним із основних джерел відновлюваної екологічної електроенергії.Документ Шляхи забезпечення коефіцієнту згасання у межах нормованих значень кабелів на основі одинокої екранованої крученої пари для промислових мереж Ethernet(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Пушкар, Олег АнатолійовичВ останні роки в концепції Industry 4.0 та IioT спостерігається інтенсивний перехід промислових мереж на провідну передачу даних на базі сімейства технологій Ethernet. Наведена хронологія розроблення міжнародних стандартів промислового Ethernet та відповідних кабелів на основі кручених пар доводить перспективність застосування одинокої крученої пари з можливістю передачі сигналу живлення, що значно знижує кількість, вагу та вартість кабелів у мережі. Відповідно до міжнародних стандартів на кабелі для промислового Ethernet екрановані рішення на основі одинокої екранованої крученої пари повинні забезпечувати передачу цифрових сигналів в діапазоні частоти до 20 МГц на відстань до 1 кілометра. Необхідність застосування екранованої крученої пари обумовлена умовами експлуатації при дії сильних електромагнітних завад. Виконаний аналітичний огляд наукових публікацій показує, що екрановані конструкції кабелів мають підвищенні значення робочої ємності. На підставі чисельного моделювання електричного поля у крученій парі визначено значення робочої ємності залежно від конструктивного виконання екрану. Показано, що екранована кручена пара має значно більші (на 80 %) значення робочої ємності порівняно з неекранованою за умови однакової товщини ізоляції, екрану та захисної полімерної оболонки. Обґрунтовано ефективність застосування двошарового алюмополімерного екрану. Доведено, що варіювання товщини та діелектричної проникності матеріалу плівки екрану дозволяють оптимізувати конструкцію кабелю для забезпечення менших значень робочої ємності порівняно з неекранованою парою. На підставі чисельних розрахунків показано, що при розташуванні двошарового екрану плівкою назовні робоча ємність суттєво зростає та не відрізняється від ємності екранованої суцільним металевим екраном. Обґрунтованість та адекватність виконаних чисельних розрахунків робочої ємності кручених пар підтверджено експериментальними результатами вимірювань коефіцієнту згасання в діапазоні частоти до 20 МГц неекранованої та екранованої двошаровим ламінованим екраном крученої пари.Документ Аналіз особливостей старіння трансформаторних масел в автотрансформаторах 330 кВ протягом тривалої експлуатації(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Пономаренко, Сергій ГригоровичВиконано аналіз залежностей показників трансформаторних масел в баках автотрансформаторів напругою 330 кВ від тривалості експлуатації. Наведено опис моделі дисперсійного аналізу для перевірки залежностей на відхилення від лінійності. Показано, що оцінити наявність нелінійності в залежностях показників масла можна шляхом порівняння значення середнього квадрата відхилення від лінійності зі значенням залишкового середнього квадрата, які визначаються в рамках дисперсійного розкладання. На прикладі такого показника як вміст в маслі органічних кислот, використовуючи результати експлуатаційних випробувань по 48 автотрансформаторам 330 кВ з трьох областей України, проаналізовано вплив похибок і грубих промахів в результатах вимірювань на характер залежностей показників. Виділено найбільш характерні типи спотворень. Встановлено, що в переважній більшості випадків причинами спотворень залежностей показників масел від тривалості експлуатації було втручання оперативного персоналу з метою інгібування процесів старіння масел (заміна силікагелю, додавання антиокислювальних присадок, сушка масла, доливання або заміна масел). Це свідчить про високий рівень організації експлуатаційного контролю стану трансформаторних масел в енергосистемах України. Для виділення спотворених і стаціонарних залежностей запропоновано використовувати модель регресійного аналізу показників масла на тривалість експлуатації. А для зниження неоднорідності результатів випробувань стану масел, яка обумовлена відмінностями в конструкції автотрансформаторів і режимах їх експлуатації, був використаний критерій максимуму кореляційного відношення. За результатами аналізу на відхилення від лінійності встановлено, що на спостережуваних інтервалах експлуатації (більше 30 років) швидкість дрейфу значень показників масла в баках автотрансформаторів 330 кВ не є постійною. На аналізованих залежностях показників від часу експлуатації виділено дві характерних ділянки, що відповідають певним стадіям процесу окислення – період індукції (проміжок часу, протягом якого значення показників практично не змінюються) і період самоприскорення (проміжок часу, протягом якого спостерігається інтенсивна зміна значень показників масел). При цьому тривалість індукційного періоду та інтенсивність зміни значень показників значимо відрізняється навіть для одного показника і залежать від режимів роботи трансформатора та умов експлуатації.Документ Розробка методу для розпізнавання типу дефекту за результатами аналізу розчинених в маслі газів з використанням комплексу діагностичних критеріїв(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Кулик, Олексій СергійовичЗабезпечення надійного постачання електричної енергії як населенню, так і промисловості є основним завданням електроенергетики. Одним із факторів, який впливає на експлуатаційну надійність електроенергетичного обладнання, є старіння обладнання, яке спостерігається у кожній країні. Найбільш використовуваним серед неруйнівних методів діагностики стану високовольтного маслонаповненого обладнання є аналіз розчинених в маслі газів. Використовуючи значення відношень газів, відсотковий вміст газів, а також значення відношень газів до газу з максимальним вмістом, за допомогою більшості методів інтерпретації результатів аналізу розчинених в маслі газів можна розпізнавати дефекти електричного і термічного типу, а деякі метод дозволяють розпізнавати також і дефекти комбінованого типу. Однак достовірність розпізнавання дефектів різними методами стосовно одних і тих же даних суттєво відрізняється. Використання лише одного із діагностичних критеріїв для розпізнавання дефектів різного типу не завжди дозволяє поставити правильний діагноз. Таким чином питання розробки методу для розпізнавання типу дефекту за результатами аналізу розчинених в маслі газів з одночасним використанням комплексу діагностичних критеріїв є актуальним та має практичне значення. Оскільки значення діагностичних критеріїв у діагностичному просторі різняться для різних типів дефектів, то для розпізнавання доцільно використовувати детерміністські методи розпізнавання, зокрема методи розпізнавання за відстанню. Для розпізнавання типу дефекту запропоновано використовувати метод мінімальної відстані до множини, що дає змогу не тільки розпізнати тип дефекту, а й виявити однотипний об’єкт із найближчим газовмістом і з відомими причинами появи дефекту. Для практичної реалізації методу розроблено алгоритм, який ґрунтується на спільному використанні методу ключового газу та відношень характерних газів. Наведений приклад практичного використання розробленого методу показав його високу ефективність порівняно з наявними методами інтерпретації результатів аналізу розчинених в маслі газів.Документ Програмно-апаратний комплекс діагностування технічного стану обладнання фотоелектричних станцій(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Комар, Вячеслав Олександрович; Лежнюк, Петро Дем'янович; Лесько, Владислав Олександрович; Гунько, Ірина Олександрівна; Смагло, Іван ІвановичВ роботі розроблено програмно-апаратний комплекс діагностування обладнання фотоелектричних станцій. В першу чергу в статті йдеться про оцінку технічного стану фотоелектричних модулів як елемента, який найбільше впливає на генерування фотоелектричних станцій. Оскільки фотоелектричні станції займають чільне місце в балансі потужності та електроенергії електроенергетичних систем, то важливо знати, яку кількість електроенергії і за яким можливим графіком в часі фотоелектричні станції можуть її генерувати. Крім інсоляції сонця іншою причиною несталого генерування фотоелектричних станцій є їх технічний стан, зокрема поступова деградація фотоелектричних модулів. Для участі фотоелектричних станцій в процесі балансування потужності й електроенергії в електроенергетичних системах необхідно знати їх поточний технічний стан і перспективи щодо можливості вироблення електроенергії в заданому об'ємі. Для планування виробітки електроенергії і планування доцільності витрат на ремонт фотоелектричних станцій зацікавлений також інвестор. Зокрема йдеться про залишковий ресурс фотоелектричних станцій по відношенню до розрахункового на початок експлуатації. Це висуває відповідні умови щодо методів і засобів оцінювання технічного стану фотоелектричних станцій. Щодо фотоелектричних модулів, то необхідно контролювати коефіцієнти-індикатори, які вказують на аномальну роботу фотоелектричних модулів у стрінгу і фактично сигналізують на наявність проблеми в його роботі. Програмно-апаратний комплекс дозволяє перевірити контактні з'єднання фотоелектричних станцій і визначити чи опори контактних з'єднань знаходяться в допустимих межах. За необхідності формується база даних з використанням квадрокоптера. За допомогою тепловізора і пірометра здійснюється обстеження фотоелектричних модулів на предмет дефектів, що проявляються областями з температурою, вищою за температуру справних фотоелектричних модулів. На фотоелектричних модулях виявляються дефекти елементів, які обстежуються детальніше. Для визначення міри працездатності фотоелектричних модулів формується база даних для побудови і порівняння окремих вольт-амперних характеристик. Інформація передається на ноутбук, де обробляється розробленою програмою для виявлення та діагностування появи дефектів або несправностей, а також визначаються коефіцієнти залишкового ресурсу і коефіцієнти-індикатори аномальної роботи фотоелектричних модулів. За цими результатами приймається рішення щодо доцільності подальшої експлуатації фотоелектричних модулів. Визначається можливість їх відновлення або повної заміни.Документ Електричні властивості базової плівкової гетеросистеми Al/ITO/polyimide/Al₂O₃ ємнісного перетворювача(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Зайцева, Лілія Василівна; Доброжан, Андрій Ігорович; Хрипунов, Геннадій Семенович; Хрипунов, Михайло СеменовичНа основі проведених структурних досліджень тонких плівок було розроблено конструктивно-технологічне рішення та створено тонкоплівковий ємнісний перетворювач для проведення акустичного контролю металевих виробів ємнісним способом. Визначено, що поряд із кристалічною структурою шарів, необхідно також контролювати поверхневий електричний опір провідного шару ITO, значення якого визначають можливість використання такої структури у якості обкладки ємнісного перетворювача без значних втрат корисного сигналу, та діелектричну проникність шару Al₂O₃, котра суттєво впливає саме на величину корисного сигналу. За допомогою чотирьохзондового методу встановлено, що поверхневий електроопір (R) шарів ITO при оптимальних режимах осадження дорівнює 8-15 Oм/. Дослідження електрорушійної сили Холла свідчать про те, що одержане значення питомого електроопору зумовлене концентрацією основних носіїв заряду від близько 8,31020 cм⁻³ та рухливістю основних носіїв заряду на рівні 44 cм² /(В·с). Результати досліджень діелектричних властивостей свідчать про зростання величини діелектричної проникності структури поліімід/Al₂O₃, котра складає 8,5–11,5 відн. од., відносно поліімідної плівки (3–3,9 відн. од.) приблизно у 3 рази при частотах збуджуючого сигналу у діапазоні 10 Гц–10 МГц. Зазначена обставина підтверджує припущення щодо можливості збільшення діелектричної проникності прошарку за рахунок нанесення на поліімідну плівку тонкого шару Al₂O₃. Для підтвердження можливості збільшення чутливості методу за рахунок використання ємнісного перетворювача на основі структури Al/ITO/поліімід/Al₂O₃ у порівняння з класичними перетворювачами було проведено дослідження серії зразків із алюмінію на частоті коливань 2,5 МГц. Величина прийнятого сигналу у разі використання тонкоплівкового перетворювача зростає у 7,6 рази у порівнянні з класичним перетворювачем, що добре корелює з проведеними вимірюваннями діелектричної проникності діелектричних шарів та з урахуванням зменшення товщини діелектричного прошарку. Таким чином, експериментально підтверджується зростання чутливості ємнісного методу у разі використання тонкоплівкових ємнісних перетворювачів на основі структури Al/ITO/поліімід/Al₂O₃. Максимальна амплітуда акустичного зміщення припадає на край пластини, тому були проведені дослідження електродів з вирізами, що дало змогу підвищити акустичний сигнал вдвічі для великого внутрішнього вирізу.Документ On the question of optimizing the quality of energy in city electric network(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Hovorov, Pylyp; Hovorov, Vladlen; Kindinova, AnastasiiaAs is well known, ensuring the energy quality indicators set by the State Technical Service of Ukraine in electrical networks is an extremely important task. The heterogeneity of load schedules of consumers of urban electric networks in combination with the variety of their operating modes, phase differences, non-linearity and high speed of parameter changes led to the fact that asymmetry, non-sinusoidal, voltage deviations and fluctuations in the networks became permanent factors that significantly reduce the quality of the networks and consumers connected to them. In addition, studies of the power factor in urban electrical networks indicate a low level of reactive power compensation in them. This is due to the high value of voltage and power losses in networks, the technical need and economic feasibility of compensation of reactive power in them. Research conducted at O. M. Beketov Kharkiv National University of Urban Economy, testify to the fact that the main strategic directions for improving the quality of energy in urban electric networks are voltage regulation, taking into account the comprehensive solution of the issues of improving the quality of energy and compensation of reactive power. At the same time, the technical solution to the problem is on the way of multi-level correction of quality indicators by using additional multifunctional devices, the most important place among which is occupied by devices made on the basis of thyristor-controlled voltage transformers. The paper presents the results of this study. It is also determined that in combination with the automation of the process of managing multifunctional devices, the use of multifunctional converters as a whole allows solving the issue of optimizing the operation modes of city power supply systems. The application of research results in general allows solving the issue of energy quality optimization in urban electrical networks.Документ Адаптаційні підходи в навчальному процесі фахівців-електроенергетиків в умовах воєнного стану(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Омеляненко, Галина Вікторівна; Черкашина, Вероніка Вікторівна; Шевченко, Сергій ЮрійовичПроаналізовано умови підготовки фахівців–електроенергетиків в умовах воєнного стану в Україні. Представлено доцільність корегування відповідно умов освітнього процесу навчально-методичного комплексу дисциплін з підготовки здобувачів вищої освіти за спеціальністю 141 – "Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка", а саме спеціалізації "Електричні системи та мережі". Запропоновано адаптаційні підходи, які підвищать рівень підготовки здобувачів вищої освіти для електроенергетичної галузі України за рахунок оптимізації навчального процесу шляхом поєднання цифрових технологій й відповідних змін в навчально-методичному комплексі дисциплін, що дозволить підвищити ефективність післявоєнного відновлювального процесу об'єктів електричних мереж та встановлення балансової надійності в об'єднаній енергетичній системі країни.