Учебное пособие 800600

полупроводниковые ОПН (быстродействие на уровне наносекунд) дороги [5,6,7] и во многих случаях их применение экономически неоправданно. Более дешевые технические решения (средства уравнивания потенциалов, вариконды и пр.) не обладают достаточной надежностью.

Налицо – проблема создания недорогих (относительно стоимости контроллера) быстродействующих ОПН общепромышленного применения.

Литература

1.Авербух А.М. Примеры расчетов неполнофазных режимов и коротких замыканий [Текст] / А.М. Авербух. 2-е изд., перераб. и доп. Ленинград: Энергия, 1979 184 с.

2.Гуревич Ю.Е. Особенности электроснабжения, ориентированного на бесперебойную работу промышленного потребителя [Текст] /

Ю.Е. Юревич, К.В. Кабиков. – М.: ЭЛЕКС-КМ, 2005. 408с.

3.Официальный сайт Арбитражного суда Воронежской области [Электронный ресурс]. Режим доступа: www. voronej.arbitr.ru.

4.ГОСТ Р 50571-4-44-2011 Электроустановки низковольтные. Требования по обеспечению безопасности. Защита от отклонений

напряжения и электромагнитных помех [Текст] М.: Из-во стандартов, 2011 56 с.

5.Защита от импульсных напряжений. Технический каталог фирмы АВВ [Электронный ресурс] – 2013.

6.ГОСТ Р 50571-4-44-2011 Электроустановки низковольтные. Требования по обеспечению безопасности. Защита от отклонений напряжения и электромагнитных помех [Текст].

Воронежский государственный технический университет

111

УДК 551.515.4

Д.И. Зубков, Ю.А. Перцев, С.Г. Зеленская

АКТИВНАЯ МОЛНИЕЗАЩИТА

Рассматриваются конструкции различных активных молниезащит

Ключевые слова: системы молниезащиты, активная молниезащита, конструкции молниеотводов, принцип действия

Известные в настоящее время средства молниезащиты можно подразделить на две группы: пассивные (стержневые, тросовые, броневые системы молниеотводов) и активные молниеотводы,

В активном молниеприемнике происходит формирование искусственного встречного лидера в сторону основного лидера молнии и перехват молнии на большом расстоянии. Активный молниеотвод имеет в конструкции генератор ионов, который создает благоприятные условия для раннего формирования встречного лидера от активного молниеприемника к облаку.

Существуют системы молниезащиты, которые можно отнести как к первой, так и ко второй группе. К таким системам относятся молниеотводы с источником радиоактивного излучения. Однако мощного источника излучения на молниеотводе не разместить – пострадают люди, а слабый источник ионизации у вершины молниеотвода существует и без радиоактивной насадки.

Имеется устройство активного молниеотвода с повышающими

включенных накопительных блоков, содержащих разрядные промежутки, конденсатор и рабочее сопротивление, и многосекционный защитный разрядник, включенным параллельно группе накопительных (конденсаторных) блоков. В конструкции также имеются боковые стержни, которые подключены к одноименным пластинам конденсатора и совмещены с многосекционным разрядником. Стержень-молниеприемник служит для замыкания разряда молнии на землю. Боковые стержни служат для зарядки конденсаторов то атмосферного электричества.

112

Накопительные блоки предназначены для создания импульса высокого напряжения на стержень-молниеприемнике непосредственно перед ударом молнии. Многосекционный разрядник предназначен для защиты устройства от воздействия тока молнии.

В настоящее время широко рекламируется активная молниезащита «FOREND» и «Громостар». Устройство «FOREND» имеет высоковольтные резисторы и конденсаторы, которые заряжаются через резисторы, и формируют импульс амплитудой более 200 кВ. В системе «Громостар» специальная индукционная катушка генерирует «встречный лидер» к лидеру молнии и образует канал прохождения разряда к молниеприемнику.

Однако, подтвержденных опытных данных о преимуществе активной молниезащиты по сравнению с пассивной в России нет, а специалисты университета Нью-Мехико [1,2] не выявили никаких преимуществ «активных» молниеотводов. Научная сессия IEEE в 2003 г. в Торонто подвела итог дискуссии по активным молниеотводам. Аргументов в их пользу специалисты не увидели.

Литература

1.W. Rison. Experimental validation of conventional and nonconventional lightning protection systems. 2003. Report on Conf. IEEE. Toronto, Canada.

2.C. Moore, G. Aulich and W. Rison. Measurement of lightning rod responses to nearby strikes. / Geophys. Res. Let. 2000, 27,P. 3201-3204.

Воронежский государственный технический университет Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина

113

УДК 621.316.722.076.12

М.В. Головина, И.Н. Зайцева

КОМПЕНСАЦИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ КАК ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ

Рассмотрены принцип компенсации реактивной мощности (КРМ); проблемы, вызываемые повышенным потреблением реактивной мощности; основные преимущества установки КРМ

Ключевые слова: активная мощность, реактивная мощность, полная мощность, компенсация реактивной мощности

Впоследние годы наблюдается значительный рост производства

иразвитие инфраструктуры городов. В связи с этим увеличиваются число и мощности электроприемников, используемых в основных технологических и вспомогательных циклах производства, а объекты инфраструктуры применяют все большее количество осветительных аппаратов для рабочего освещения, рекламы и дизайна. Соответственно увеличивается потребляемая электрическая мощность.

Вповседневной жизни потребитель эксплуатирует электронагреватели, лампы накаливания, и т.д. (активная нагрузка) и люминесцентные лампы, электродвигатели, распределительные трансформаторы и т.д. (индуктивная нагрузка).

Активная мощность (P) это часть полной мощности (S), которая расходуется на совершение полезной работы. Под условным термином «реактивная мощность» (Q), согласно общепринятому определению, понимается другая составляющая полной мощности (S), характеризующая энергию, не потребляемую во внешней цепи, а колеблющуюся между внешней цепью и источником, т.е. емкостную (генерируемую) и индуктивную энергию (потребляемую), временно накапливаемую, а затем отдаваемую источнику. Связь активной, реактивной и полной мощностей демонстрирует треугольник мощностей (рис.1).

Рис. 1. Треугольник мощностей

Отсюда:

114

компенсаторы, косинусные конденсаторы, шунтирующие реакторы, статические тиристорные компенсаторы, фильтры высших гармоник. В настоящее время чаще всего применяются конденсаторные батареи. На рис. 3 проиллюстрирован принцип компенсации реактивной мощности.

Рис. 3. Принцип компенсации реактивной мощности

Сущность компенсации реактивной мощности с помощью конденсаторов видна из векторной диаграммы, построенной для схемы, на которой параллельно приемнику, например асинхронному двигателю (группе двигателей), включена конденсаторная батарея. До включения конденсаторов ток в подводящих проводах I0 отстает по фазе от напряжения на угол φ0. После включения батареи конденсаторов реактивная составляющая тока Iр.пр приемника частично компенсируется емкостным током IС, в связи с чем ток в проводах уменьшается до I1, а угол сдвига фаз – до φ1. Это означает, что в обменном энергетическом процессе между генератором и приемником участвует меньшее количество электромагнитной энергии.

Для определения мощности и емкости батареи конденсаторов должны быть известны напряжение сети U, реактивная мощность установки до (Q0) и после (Q1) компенсации.

116

Можно установить конденсаторы такой мощности, что реактивная мощность после компенсации будет равна нулю. Однако технико-экономические расчеты показывают, что полная компенсация в большинстве случаев не является оптимальным решением, так как компенсационное устройство оказывается боле сложным и дорогим, чем при некоторой оптимальной величине реактивной мощности, которую определяют на основе технико-экономического сопоставления вариантов.

Внастоящее время для электрических сетей Российской Федерации оптимальной величиной считается tg φ.

Всоответствии с Приказом Министерства энергетики РФ от 23 июня 2015 г. N 380 [2] установлены предельные коэффициенты реактивной мощности в зависимости от точки присоединения потребителя, приведенные в таблице.

Коэффициенты реактивной мощности в зависимости от точки присоединения потребителя

Таким образом, следует отметить, что установка компенсирующих устройств дает ряд преимуществ:

1)позволяет потребителю увеличить свои производственные мощности без увеличения потребления из сети;

2)снижает расход электрической энергии, следовательно, увеличивается экономия денежных средств;

3)позволяет присоединить потребитель там, где ранее было

отказано;

4)повышает уровни напряжения на шинах электроустановок потребителя, что позволяет не допустить брак при выпуске продукции;

5)повышает пропускную способность питающей сети потребителя, что дает возможность избежать строительства дополнительных линий, замены трансформаторов и реконструкции;

117

6)увеличивает надежность и экономичность схем питания потребителя;

7)в дальнейшем, при участии потребителя в регулировании (снижении) потребления реактивной мощности, повлечет за собой применение понижающего коэффициента к тарифам на оплату услуг по передаче электрической энергии.

Поэтому уменьшение потерь активной электроэнергии обусловленных перетоками реактивных мощностей, является реальной эксплуатационной технологией энергосбережения в электрических сетях.

Литература

1.Железко Ю.С. Потери электроэнергии. Реактивная мощность. Качество электроэнергии: руководство для практических расчетов

[Текст] / Ю.С. Железко. – М.: ЭНАС, 2009. – 456 с.

2.Приказ Министерства энергетики РФ от 23 июня 2015 г. N 380 «О Порядке расчета значений соотношения потребления активной и реактивной мощности для отдельных энергопринимающих устройств (групп энергопринимающих устройств) потребителей электрической энергии».

Елецкий государственный университет им. И.А. Бунина

118

УДК 681.121.2.

Е.В. Губина, Е.Л. Савельева

АНАЛИЗ МЕТОДОВ ОПЕРАТИВНОЙ ПОВЕРКИ ПРАВИЛЬНОСТИ ПОКАЗАНИЙ ПРИБОРОВ УЧЕТА ТЕПЛА

СО ВСТРОЕННЫХ В ТРУБОПРОВОДЫ СЧЕТЧИКОВ

Рассматриваются методы поверки показаний счетчиков теплоты на местах их эксплуатации и причины возникновения систематических погрешностей

Ключевые слова: поверка, приборы учета, ультразвуковые расходомеры

Учет генерируемого и потребляемого количества теплоты в принципе более сложная процедура по сравнению, например, с учетом генерируемой или потребляемой электроэнергии. Это объясняется прежде всего тем, что измерению подлежат две физические величины: средняя по сечению трубопровода температура теплоносителя и расход последнего. Кроме того, унифицированные сигналы, пропорциональные значениям этих физических величин подлежат перемножению с последующим масштабированием в количество теплоты.

Точность оценки количества теплоты (Q) зависит не только от точности измерения температуры (Т) теплоносителя и его расхода (V), но и от методик пересчета произведения усредненного по времени и по перечному сечению трубопровода температуры на объемную скорость (расход) теплоносителя за время генерации или потребления (tк ) в гигакалориях по формуле:

tk

Q=1,109k T(t) V(t) dt [Гкал],

0

где k= 0,239 (1Дж=0,239 кал).

В современных импульсных ультразвуковых расходомерах серии “Днепр-7”, предусмотрена возможность ввода текущего значения температуры теплоносителя и получения результата измерения скорости передачи тепла в Гкал/час. Эта функция в принципе позволяет проверять правильность показаний стационарных счетчиков тепла встроенных в трубопроводы без их демонтажа с помощью накладных датчиков. Однако при этом возникают

119

погрешности. При сечении трубопровода, пропорционального квадрату его диаметра, погрешность в расходе теплоносителя может оказаться значительной, так как у.з. расходомеры измеряют среднюю линейную скорость по пути прохождения акустического импульса. Эта погрешность имеет систематический характер и будет накапливаться с увеличением времени, т.к. счетчики теплоносителей, как счетчики количества, являются интегрирующими во времени приборами. Поэтому единственным способом сохранения нормируемой точности измерения расхода и количества прошедшего через трубопровод теплоносителя является применение ультразвуковых датчиков установленных производителем на калиброванных отрезках труб с их монтированием в разрез исследуемого трубопровода.

Следует заметить, что в принципе возможно подключение ультразвукового расходомера с калиброванными отрезками трубопроводов по так называемой параллельной схеме. Такой метод применяется при поверке счетчиков воды непосредственно на местах их эксплуатации. Однако при монтаже счетчиков должны быть предусмотрены две задвижки: одна перед счетчиком, вторая после счетчика, снабженные рукавами с помощью которых подсоединяется калиброванный трубопровод с вмонтированными в него ультразвуковыми датчиками. Таким образом, с помощью задвижек поток теплоносителя перекрывается и направляется через рукава в калиброванный трубопровод с датчиками. При соблюдении условия достаточности длины рукавов и калиброванной трубы у.з. расходомера необходимого для обеспечения ламинарности потока, методическая погрешность будет значительно меньше приборной и ею можно пренебречь [1]. Таким образом, может быть обеспечена правильность оперативно-контрольных измерений.

Литература 1. МИ 1317-2004. Результаты и характеристики погрешностей

измерений. Формы представления. Способы использования при испытаниях образцов продукции и контроле их параметров.

Воронежский государственный технический университет

120