Повышение эффективности работы электростанций

УДК 621.313
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ
INCREASE OF EFFICIENCY OF WORK OF AUTONOMOUS POWER-STATION
Автор: Омельченко А.И./Omelchenko A.I.
Научный руководитель: Дюба Е.А./DyubaE
ФГБОУ ВО «Югорский государственный университет»/YugraStateUniversity
e-mail: ia-virus@mail.ru
Аннотация
В данной статье рассмотрены проблемы повышения эффективности работы автономных электростанций переменного тока .Проанализированы характерные особенности различных видов топлива(бензиновый, дизельный, газовый).Выявлено, что необходимо разрабатывать новейшие погодозащищающие контейнеры .Особое внимание уделено местоположению электростанций. Обоснована необходимость резервного питания автономных электростанций. На основе проведенного исследования следует заметить, что для повышения эффективности работы автономных электростанций переменного тока необходимо разрабатывать изоляцию ,чтобы электростанции работали бесперебойно. На сегодняшний день многие ученые ,чтобы повысить эффективность работы электростанций ,разрабатывают свои автономные электростанции переменного тока.
Abstract
Problems of increasing the efficiency of AC isolated generating plants have been reviewed in this article. We have analyzed specific characteristics of different types of fuel (petrol, diesel, gas). We have found out that it is necessary to develop modern weatherproof containers. We have paid special attention to location of power plants. We have demonstrated the necessity of backup power for isolated generating plants. On the basis of research it should be noted that improvement of isolation is needed in order to increase the efficiency of the AC power to keep power plants working without interruption. Nowadays, many scientist develop their own AC isolated generating plants to increase the efficiency of power plants
Ключевые слова: бензин, дизель, газ, дизель-генератор, бензиновый генератор, качество электроэнергии, автономные электростанции, погодозащищающий контейнер.
Keywords: pertol, diesel, gas, diesel generator, petrol generator, power quality, autonomous power, modern weatherproof containers.
Автономные электростанции переменного тока широко применяются в самых разных отраслях - военном деле, медицине, удаленных объектах, в промышленности, в нефтегазовой отрасли, в телекоммуникационных центрах, в строительстве, в сельском и коммунальном хозяйстве и во многих других отраслях.
Автономные электростанции работают на базе двигателей внутреннего сгорания и синхронного генератора.
Функционируют автономные электростанции по следующий видам топлива: бензиновый (наиболее распространенный), дизельный, а также газовый.
Наилучший вариант - это бензиновый генератор, он допускает кратковременные перегрузки, например, от сварочного аппарата, электропилы, насосов и др. Да и в целом он более надежен. Расход горючего зависит от качества бензина, также от различных видов нагрузок. При отключении электроэнергии альтернативным, простым и недорогим выбором будет бензиновая электростанция, так как, у бензиновой электростанции неплохие преимущества, а именно: небольшие габариты, малый вес, низкий уровень шума.
Дизельный генератор дороже чем бензиновый генератор, но он имеет более широкий диапазон мощности. Маломощные генераторы слабо распространены. У данного дизеля, естественно, есть свои недостатки.Во-первых, его не рекомендуется перегружать, во-вторых, для дизеля вреден холостой ход. Несмотря на эти недостатки, чаще всего используют его в системах резервного электроснабжения.
Следующий вид генератора газовый, в отличие от бензинового и дизельного генераторов он имеет очень дешевую энергию, которую вырабатывает.
Каждый генератор имеет свои преимущества и недостатки, но все они достаточно надежны, почти бесшумны, их легко эксплуатировать.
Для наглядности рассмотрим сведения о генераторах.
Тип Диапазон мощностей, КВт Вид топлива Варианты исполнения Назначение
Бензиновый 0,5-15 Бензин Мобильный, переносный, сверхкомпактный. Резервное питание и аварийное электроснабжение.
Дизельный 1-1000 и более Дизельное топливо Мобильный, контейнерный, стационарный. Основной источник энергии, резервное питание и аварийное электроснабжение.
Газовый 1-1000 и более Пропан, бутан, метан. Мобильный, стационарный. Основной источник энергии, резервное питание и аварийное электроснабжение.
Генераторы предназначены для бесперебойной работы при аварийных ситуациях.
Автономные электростанции широко используются нефтегазовых компаниях, которые работают вдали от электромагистралей (Сибирь, Дальний Восток и др.). В такой местности жесткие климатические условия, механические и электрические перегрузки. Из этого следует, что происходит быстрый износ и преждевременный выход из строя генератора.
Для повышения эффективности работы, используют погодозащищающие контейнеры, но как показывает опыт, не всегда могут обеспечить защиту от неблагоприятных климатических условий, а также для вентиляции отвода тепла. Изоляция обмоток генератора, находящаяся в суровых климатических условиях, также становится причиной износа, а это приводит к снижению срока службы.
Многие из негативных воздействий на работу генераторов автономных электростанций можно компенсировать, установив более совершенные автоматические системы регулирования охлаждения. По мнению Е. Ю. Логиновой именно автоматические системы регулирования охлаждения (АСРО) могут обеспечить защиту от локальных перегревов и поддержание как средних, так и локальных температур обмоток электрических машин в установленных пределах.
Как отмечено в работах В. Д. Кузьмича, Е. Ю. Логиновой, А. С. Космодамианского, Р. Г. Идиятуллина, из внешних факторов, воздействующих на изоляцию электрооборудования, температура является доминирующим.[1] Скорость старения изоляционных материалов и конструкций определяется их нагревостойкостью.
В условиях эксплуатации на изоляционные конструкции автономных генераторных агрегатов воздействует сложный комплекс внешних факторов, приводящих с течением времени к постепенному изменению их структуры и ухудшению диэлектрических свойств.
Электрическое старение изоляционных конструкций происходит неравномерно. В начальный момент их эксплуатации, когда изоляция конструкции плотная и монолитная процесс старения идёт медленно. По мере старения изоляции она становится рыхлой, расслаивается, в ней образуются поры, трещины, воздушные прослойки, газовые включения.
Помимо электрических нагрузок и тепловых нагрузок на изоляционные конструкции автономных генераторных агрегатов в эксплуатации воздействуют механические и термомеханические нагрузки.
Механические нагрузки на изоляцию генераторов являются следствием электродинамических сил, возникающих в них, неуравновешенности вращающихся частей, центробежных усилий и в результате ударов и толчков со стороны привода. Эти усилия обычно имеют знакопеременный циклический характер. Термомеханические нагрузки возникают в результате периодического нагревания и остывания обмоток и связаны с различием коэффициентов теплового расширения изоляции и материала проводников тока. Термомеханические процессы активизируются при форсированных режимах и частых переходных процессах, характерных для условий эксплуатации.Смещение обмоток генераторов, определяемое разницей температур и коэффициентов теплового расширения меди обмоток и стали магнитопроводов, тем больше разрушают изоляцию, чем чаще оно происходит в процессе эксплуатации и чем больше его значение.
В работах Глущенко М. Д. снижение электрических прочностных характеристик изоляционных конструкций под действием комплексных факторов эксплуатации, ориентируется на средние значения температур обмоток. Применение неразрушающего метода предопределения пробивного напряжения дало возможность М. Д. Глущенко получить расчетную формулу, характеризующую одновременное влияние нагрева и вибрации на снижение электрической прочности изоляции тяговых электродвигателей. Автором данной работы предлагается метод математического расчета, который позволяет прогнозировать срок службы изоляции трехфазного генератора переменного тока, работающего под переменной нагрузкой. Все изменения нагрузки за счет внешних воздействий, таких как вязкость перекачиваемой нефти, скорость перекачки, пуск и остановка электродвигателей влияют на изменение тока обмоток генератора. Величина рабочего тока обмоток постоянно выводится на монитор системы управления автономного генератора и всегда доступна для применения в расчетах.
Также для эффективности Дарьенков А.Б., Хматов О.С. изобрели автономную электростанцию переменного тока
Техническим результатом предлагаемого изобретения является стабилизация выходного напряжения статора синхронного генератора автономной электростанции на уровне номинального значения при условии минимизации потребления топлива ДВС, входящего в состав генераторного агрегата, выбором оптимальной частоты вращения его вала при изменении мощности нагрузки от нуля до номинального значения.
Этот технический результат достигается тем, что в автономной электростанции переменного тока, содержащей последовательно соединенные ДВС с переменной скоростью вращения, синхронный генератор, преобразователь частоты, датчик частоты вращения ДВС, на выходе установлен повышающий трансформатор, преобразователь частоты выполнен в виде блоков (управляемого выпрямителя) конденсаторной батареи, датчика тока и инвертора напряжения, к управляемому выпрямителю подключен блок стабилизации напряжения, состоящий из датчика напряжения, сумматора сигналов и регулятора напряжения, к блоку возбуждения синхронного генератора подсоединен выход блока задания экономичной частоты вращения вала ДВС.
Применение повышающего трансформатора, выполнение преобразователя частоты в виде блоков: управляемого выпрямителя с блоком стабилизации напряжения, конденсаторной батареи, датчика тока и инвертора напряжения с блоком датчика частоты выходного напряжения, а также подсоединение к блоку возбуждения синхронного генератора выхода блока задания экономичной частоты вращения вала ДВС выгодно отличает предлагаемое устройство от известного, так как обеспечивает стабилизацию не только частоты, но и амплитуду выходного напряжения на уровне номинальных значений для синхронного генератора при условии минимизации потребления топлива ДВС, входящего в состав генераторного агрегата, выбором оптимальной частоты вращения его вала при изменении мощности нагрузки от нуля до номинального значения.
В завершении моей статьи,следует заметить,что существует широкий круг факторов для повышения эффективности автономных электростанций, и наилучший способом, по-моему мнению, является разработка изоляции из новейших сплавов, с высокой нагревостойкости, и погодозащитных контейнеров от суровых климатических условий, а также использование различного рода генераторов.
Литература.
1. Повышение эффективности работы автономных электростанций переменного тока[Электронный ресурс]. -Режим доступа: http://dslib.net. -(дата обращения 13.04.2016).
2. Автономная электростанция переменного тока [Электронныйресурс]. -Режим доступа: http://findpatent.ru. -(дата обращения 15.04.2016).
3. Виды автономных электростанций[Электронный ресурс]. -Режим доступа:http://ecoteco.ru/. -(дата обращения 16.04.2016).
References.
1. Increase of efficiency of work of autonomous power-station of alternating current [electronic resource]. -Available at: http://findpatent.ru. -(accessed 13 April 20).
2. Autonomous power-station of alternating current [electronic resource]. -Available at: http://findpatent.ru. -(accessed 15 April 2016).
3. Types of Autonomous power-station [electronic resource]. -Available at: http://findpatent.ru. -(accessed 16 April 2016).