Разработка мероприятий по поддержанию качества электрической энергии на шинах конечных потребителей в нефтяной сфере

ГОЛУБЕВА К.А., СамГТУ, г. Самара

Науч. рук. д-р техн. наук, профессор КУБАРЬКОВ Ю.П.

У потребителей в нефтяной сфере электроснабжение обеспечивается либо от существующих электросетей, либо от своих источников электроэнергии.

Для того чтобы обеспечить надежность электроснабжения двигательной нагрузки нефтяного хозяйства, каждая площадка при питании от электросетей оборудуется подстанциями глубокого ввода.

К наиболее важным показателям для двигательной нагрузки можно отнести отклонение напряжений от номинального значения и отклонения частоты.

Такие показатели должны находиться в допустимых пределах на шинах главной понизительной подстанции.

Основная задача управления режимом работы сети – это разработка мероприятий по поддержанию качества электрической энергии на шинах конечных потребителей.

В электрические сети особенно активно внедряются такие новые технологии, как распределенная генерация (РГ), высокотемпературные сверхпроводящие кабельные линии (ВТСП КЛ), трансформаторы с сердечником из аморфной стали и др.

Рис. 1. Схема распределительной сети

Для исследования возможности различных мероприятий по усилению электрической сети была смоделирована радиальная схема распределительной сети, которая представлена на рис. 1. Схема состоит из 5 подстанций, 6 линий электропередач (W1–W6 с длинами 10, 2, 2, 1, 1, 1 км соответственно) и 5 трансформаторов (Т1–Т5 типов 2500/35/10; 400/6/0,4; 250/6/0,4; 250/6/0,4; 630/6/0,4 соответственно).

График изменения напряжений по наиболее загруженному пути (узлы 3, 4, 6, 7) представлен на рис. 2.

Рис. 2. График изменения напряжений по наиболее загруженному пути

На основе проведенного анализа были рассмотрены следующие мероприятия: замена существующих трансформаторов на трансформаторы с аморфным сердечником; замена наиболее загруженной КЛ на ВТСП КЛ; установка источника РГ в наиболее загруженный участок электрической сети.

В 1-м варианте рассмотрен режим сети с заменой трансформаторов Т2–Т5 с сердечниками из электротехнической стали на трансформаторы с сердечниками из аморфной стали (кривая 2 на рис. 2).

Затем рассмотрен режим при замене наиболее загруженной линии W2 на ВТСП КЛ (кривая 4 на рис. 2).

Далее рассмотрен режим сети с установкой источника РГ мощностью 1,5 МВт в узел № 6. При этом отключается линия W2, часть сети систем за этой линией будет обеспечиваться полным резервированием от нового установленного источника (кривая 3 на рис. 2).

Разработка таких адаптивных систем управления режимом работы электрической сети при наличии в ней активных элементов может обеспечить более широкое использование имеющихся ресурсов для надежного электроснабжения. В таком случае алгоритмы ее работы должны обязательно учитывать возможность изменения топологии сети, ее расширение и внедрение различных элементов для усиления сети.

УДК 681.3.06

ОЦЕНКА НАДЕЖНОСТИ ТЕХНИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ

ПРИ ОТСУТСТВИИ ИНФОРМАЦИИ О ЗАКОНЕ

РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ОТКАЗОВ

ГУСАМОВ Б.Р., КГЭУ, г. Казань

Науч. рук. канд. техн. наук, доцент ЛИТВИНЕНКО Р.С.

Непараметрические методы позволяют оценить показатели безотказности или долговечности при отсутствии информации о виде закона распределения наработки до отказа и объеме имеющихся данных, но не позволяют достаточно обоснованно выбрать какое-либо параметрическое распределение или оценить параметры распределения.

Если тип потока отказов неизвестен и интенсивность отказов не постоянная, для оценки значений вероятностей безотказной работы или отказа следует проводить их непосредственную оценку, используя план [NUT]. При этом в качестве длительности испытаний Т принимается время, за которое требуется оценить показатели надежности и При этом их оценки производятся по формулам:

Если при этом не требуется получения оценки средней наработки t*, то значения наработок могут не регистрироваться.

Если испытания для оценки t* проводились по другому плану, возможно оценивание значений и за время t, не больше, чем T или t_r. Для этого выборочная совокупность наработок ранжируется в порядке возрастания. Оценка значений вероятности безотказной работы и отказа производится по формуле, в которой в качестве параметра используется количество значений наработок, не превосходящих заданного времени t.

Упорядоченная совокупность наработок необходима и для оценки интенсивности отказов λ на отрезке времени от t до

Дискретно изменяя время t с шагом Dt, по формулам можно получить временные зависимости и

Для точечной оценки показателей надежности непараметрическими методами по результатам определительных испытаний на надежность в общем случае объем выборки должен быть больше пяти (n > 5), при n ≤ 5 рассчитываются только нижние доверительные границы показателей.

Общей для непараметрических методов является оценка показателей надежности по общему вариационному ряду, в котором наработки до отказа или цензурирования выстроены в порядке неубывания. При этом особую группу непараметрических методов составляют методы, использующие информацию о классе или семействе закона распределения.

УДК 620.01

ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ
В НАРУЖНОМ ОСВЕЩЕНИИ

ДАВЛЕТШИН Р.И., НПК им. Е.Н. Королёва, г. Нижнекамск

Науч. рук. канд. пед. наук, преп. ИЗОТОВА П.А.;
зав. эл. отд. СЕРГЕЕВА Р.В.

Экономия электроэнергии в осветительных установках имеет важное значение, так как в РФ на нужды освещения расходуется около 13 % всей вырабатываемой электроэнергии. Но доля освещения в составе зимнего вечернего пика существенно выше. Особое внимание необходимо обратить на наружное освещение и световую рекламу, так как в этот период их использование максимально. Обычно включено почти 100 % осветительных приборов в отличие от ламп освещения внутри помещений, коэффициент использования которых существенно ниже.

Появление новых технологий в системах наружного (уличного) освещения позволяет получить большой экономический эффект.

Практика показывает низкое качество освещения городских улиц светодиодными светильниками, работающими слабо, при которых передвигаться в темное время суток не комфортно и опасно. Реальную экономию электроэнергии дает замена устаревших светильников с лампами ДРЛ на светильники с высокоэнергоэкономичными натриевыми лампами высокого давления. Так, замена светильника с лампой ДРЛ 400 Вт (световой поток 22 кЛм) на светильник аналогичного назначения с лампой ДНАТ 250 Вт (световой поток 27 кЛм) позволяет снизить расход электроэнергии на 580 кВт×ч в год и повысить уровень освещения на 22 %. Соответственно, замена светильника с лампой ДРЛ 250 Вт (световой поток 12,5 кЛм) на светильник с лампой ДНАТ 150 Вт (14,5 кЛм) – годовое снижение расхода электроэнергии почти 400 кВт×ч и т.д. Поэтому натриевые лампы как источники света применяются все шире для экономичного наружного освещения.

Значительную экономию электроэнергии дает введение так называемого режима ночной фазы. При работе такой системы управления предусматривается два режима работы линий освещения – вечерний и ночной. При вечернем режиме включены все светильники, а при ночном, когда интенсивность дорожного движения существенно снижается, часть (1/3 или 2/3) светильников отключаются за счет отключения одной или двух фаз в каждой из отходящих от шкафа управления линий освещения. Но такой способ экономии имеет значительный недостаток: он приводит к повышению контрастности освещения и, как следствие, к зрительному утомлению и снижению безопасности движения.

Внедрение в наружное освещение энергосберегающего эффекта, который основан на том, что свет включается автоматически, именно когда он нужен. Выключатель имеет оптический датчик и микрофон. Днем, при высоком уровне освещенности, освещение отключено, так как оно нам не нужно, в вечернее время работает в нормальном режиме. В ночное время происходит активация микрофона. Если в радиусе до 50 м возникает шум, свет автоматически включается и горит, пока человек находится рядом.

В зонах с низким трафиком (парки, тихие пешеходные зоны) для внедрения энергосберегающих технологий устанавливаются датчики движения, позволяющие снижать яркость работы ламп наружного освещения и повышать ее до оптимального уровня в тех местах, где присутствует движущийся пешеход или транспортное средство.

Одно из направлений в области энергосбережения – использование специальных регуляторов-стабилизаторов для питания наружного освещения. Помимо регулирования это устройство позволяет выровнять напряжение питания, создать оптимальный режим для работы ламп и продлить их долговечность. Регулирование происходит извне: по команде из диспетчерской, по радиотелефонной связи или по сигналу датчика освещенности. Можно запрограммировать устройство по астрономи­ческому графику или по специальному режиму. Но данные регуляторы не нашли широкого применения в силу того, что большинство существующих линий имеют плачевное состояние и значительную протяженность, что приводит к тому, что на конце линии происходит снижение питающего напряжения до уровня, когда лампы гаснут. Таким образом, при снижении напряжения на входе линии для организации энергосбережения не произойдет включения значительного количества ламп или они погаснут в процессе работы. Регулирование возможно в пределах не более 5 %, что значительно увеличивает срок окупаемости такой системы.

Таким образом, низкое качество электроэнергии приводит к некачественному освещению, которое приводит к повышенной утомля­емости, увеличению нагрузки при принятии зрительной информации и зрительному дискомфорту.

УДК 537.523.5