CC BY
12
УДК 621.315.17
DOI: 10.15587/2313-8416.2016.86269
ДОСЛ1ДЖЕННЯ ТА ВСТАНОВЛЕННЯ ДИНАМ1КИ ТА ХАРАКТЕРУ ЗМ1НИ Ф1ЗИЧНИХ ПАРАМЕТР1В, ЩО ВПЛИВАЮТЬ НА ФОРМУВАННЯ ТА Р1ВЕНЬ ВТРАТ ЕЛЕКТРОЕНЕРГП
© I. О. Дудник, Г. В. Константинов
RESEARCH AND IDENTIFICATION OF DYNAMICS AND BEHAVIOUR OF PHYSICAL PARAMETERS AFFECTING THE FORMATION AND LEVEL OF ELECTRICITY LOSSES
© I. Dudnyk, G. Konstantinov
У cmammi розглядаеться Heo6xidnicmb анализу актуальное проблеми електричних втрат, ят виклика-ються змтами атмосферних явищ: температури повтря та опадiв. Вони негативно впливають на рi-вень втрат, що викликае необхiднiсть дослiдження проблеми. Наводиться приклад розрахунку втрат залежно вiд кiлькостi опадiв, температурних показниюв. Далi Ц формули можна використовувати для виведення функцт для розрахунку втрат
Ключовi слова: втрати, температура, розрахунок, до^дження, повiтрянi лши, ЛЕП, атмосферы явища
The article deals with the necessary to analyze the actual problems of electricity losses caused by changes in atmospheric conditions: air temperature and precipitation. They adversely affect the level of loss that necessitates research of the problems. An example of calculating losses based on precipitation and temperature is given. Further, these formulas can be used to display the functions for calculating losses
Keywords: losses, temperature, calculation, research, overhead lines, power lines, atmospheric phenomena
1. Вступ
Передача енерги супроводжуеться втратами. Один з видiв втрат - втрати ввд тепла. Температура оточуючого середовища та дощ обов'язково впливае на втрати у повиряних ЛЕП. У цш статп розглядаеться розрахунок втрат у ЛЕП в залежносп ввд змши температури повиря та опадiв.
Змша фiзичних параметрiв - атмосферних явищ е головною причиною електричних втрат у повпря-них лшях (ПЛ) лшш електропередач (ЛЕП). Але ця проблема предметно не дослвджуеться. Необхвдно розглянути залежнють рiвня втрат в ЛЕП вщ змши фiзичних параметрiв навколишньо! середи, так як це стае причиною не 100 % якосп електроенергп, що передаеться по повпряним ЛЕП.
Одним iз головних напрямшв розвитку в енер-гетищ е тдвищення ефективносп передач^ розподь лу електроенергп. Покращення забезпечуеться завдя-ки використанню сучасних програмних засобiв, уста-ткування, яке дозволяе перейти вщ прогнозування до оперативного контролю та ди. Але така проблема, як змiна фiзичних параметрiв, на сьогоднi детально не розглянута. Як наслвдок - електричш втрати [1].
Основнi види втрат у мережах:
1) втрати на власш потреби;
2) втрати в компенсацшних пристроях (компе-нсатори, конденсаторш батаре!);
3) втрати в проводах ЛЕП та обмотках силових трансформаторiв шдстанцш;
4) втрати на корону проводiв ЛЕП.
2. Лiтературний огляд
У перiодичних виданнях е матерiали щодо до-слiдження електричних втрат. Так Горемикш С. О. та
Корольов М. О. [2] розглядають можливосп чiткого контролю втрат та наводять приклади розрахунк1в. У статп проведений детальний аналiз впливу реактивно! енерги та рiзних типiв навантажень на ЛЕП. Або Пацюк В. I [3] розглядае не тiльки проблеми передачi енерги у ЛЕП, але й пропонуе конкретш шляхи зни-ження рiвня втрат. Мацора В. I. [4] розглядае методи визначення електричних втрат у ЛЕП. Розглянуп методи графiчного iнтегрування, середньоквадратич-ного струму та методу найбшьших втрат дають мож-ливiсть бiльше детально познайомитися зi специфь кою розрахунку. Але залежнють втрат електроенергп у ЛЕП вщ змiни показник1в атмосферних явищ доа не розглядалися авторами нi цих, т iнших статей, тому анал1з проблеми залежностi втрат електроенергп' у ЛЕП в залежностi вщ температури та опадiв е новим та доа не висвгтленим.
3. Мета та задачi досл1дження
Метою статп е дослвдження залежносп втрат ввд атмосферних явищ: температури повпря та опадiв. Вирiшення ще! проблеми дасть можливють прогнозу-вати рiвень втрат у ЛЕП, створити системи керування навантаженнями та уникнути збитюв, як1 напряму пов'язанi з втраченою електричною енергiею.
Для досягнення поставлено! мети були вирь шенi наступш задачi:
1. Системний анал1з теоретичного матерiалу по данiй проблемi.
2. Виведення формул для розрахунку електричних втрат в залежносп вщ рiзних атмосферних показникiв.
3. Розрахунок електричних втрат в залежносп вщ рiвня опадiв та температури навколишнього се-редовища.
4. 1. Залежшсть електричних втрат вщ рiв-ня ома.ив
Р1вняння втрат на корону тд час дощу для лшш 400-700 кВ [12], кВт/км:
£ P = ^ +
U jr2ln(1+KR)
£ (Em ),
(1)
де Р^ - загальш втрати при гарнш погод1, кВт/км; U - м1жфазна напруга, кВ; 1 - постшна струму втрат; г - радус проводу, см; п - загальне число провод1в; Е - максимальна напружешсть на зовшшнш сторош кожного проводу, кВ/см; т - показник ступеня, приб-лизно р1вний 5; К - коефщент зволоження; R - ште-нсивтсть дощу, мм / год.
При виведенш р1вняння (1) враховувалося, що мехашзм втрат на корону тд час дощу вимагае пода-льшого вивчення 1 р1вняння може вважатися дшсним лише для тих провод1в, результата випробувань яких були використаш при виведенш цього р1вняння [6].
Дослвдження проводилися в певних погодних умовах. Одною з таких умов був сильний дощ (1,272,54 см/год), для якого отримана сер1я розрахункових кривих. Вони отримаш в результат! випробувань р1з-них конструкцш з числом провод1в в фаз1 ввд 1 до 16 1 д1аметром кожного проводу в1д 1,1 до 5 см.
Для шших провод1в пропонуеться використо-вувати метод штерполяци кривих [7], наведених на рис. 1 .
Рис. 1. Залежшсть ефективних втрат на корону при «сильному дощЬ> фази з шести провод1в р1зного д1аметру в1д максимально! поверхнево! напруженосп: I - експери-ментальш даш; II - штерполяцш [ екстраполяцш
4. 2. Залежшсть електричних втрат вщ тем-мератури
При розрахунку втрат електрично! енергп в повиряних лш1ях необх1дно враховувати вплив ме-теоролопчних параметр1в, особливо коливання тем-ператури повпря [8]. На сьогодшшнш день в розрахункових моделях використовуються дов1дков1 пара-метри ЛЕП, яш наведеш для температури навколиш-нього повиря 20 °С [9], але температура навколиш-нього середовища протягом року (1 навиъ д1б) може ютотно в1др1знятися в1д цього значення.
В1дом1 закони, що визначають теплова р1вно-вага м1ж проввдником, по якому пропкае струм, 1 параметрами навколишнього середовища. Тепло ввд нагрггого проввдника може передаватися в навколи-шне середовище трьома способами:
а) ращацшний;
б) теплопровщшсть;
в) конвекщя [10].
Р1вняння теплового балансу для сталого теплового режиму мае наступний вигляд:
12 ^ (1 + аРр - 20)) + Wc = пйдр (рк + ря - 4 ), (2)
де а - температурний коефщент опору проводу, 1 / °С; Рк, рл - коефщент теплов1ддач1 дроти при конвективному 1 променистому теплообмш, Вт / (м^°С); Wc -теплота сонячного випром1нювання, що поглинаеться 1 м проводу в одиницю часу, Вт.
Для визначення теплоти сонячного випромь нювання, що поглинаеться проводом, юнуе калька моделей. Теплота сонячного випромшювання визна-чаеться р1внянням:
Wc = SnK döpWp sin¥c ,
(3)
де еп=0,6 - коефщент поглинання дроту; kH - коефь щент, що враховуе вплив висоти над р1внем моря; Wp - штенсившсть сумарно! рад1ацп, Вт/м2; у,; - ак-тивний кут нахилу сонячних промешв.
При випромшюванням кшьюсть переданого тепла пропорцшно р1знищ абсолютних температур в четвертого ступеня. Коефщент тепловщдач випромшю-ванням визначаеться за формулою Стефана-Больцмана:
ß =
5,6s
t" -1"
др нс
273 +1
\
др
100
(
273 +1" 100
л
(4)
де е - постiйна промiнепускання (cTyniHb чорноти дроти); t°ap - температура дроти, °С; toHC - температура навколишнього середовища, °С.
Оск1льки дроти не на^ваються вище температури 70 °C, то роль промшепускання незначна [11].
Теплопровiднiсть теж грае малу роль при охо-лодженш проввднишв, розташованих в повiтрi. Голо-вну роль при охолодженнi таких проввднишв грае конвекцiя. Коефiцiент тепловiддачi конвекцiею в за-гальному виглядi визначаеться виходячи з критерiа-льних рiвнянь конвективного теплообмiнy:
N = f (Re ,Pr ),
(5)
де Nu - критерiй Нуссельта, що визначае коефiцiент тепловiддачi; Re - критерш Рейнольдса, що визначае
вплив швидкостi охолоджуючо! середовища на кон-вективний теплообмiн; Рг - критерш Прандтля, що характеризуе подiбнiсть фiзичних властивостей охо-лоджуючо! середовища в процесах конвективного теплообмiну.
Кручена структура дроту практично не впли-вае на тепловвддачу i його можна розглядати як гладкий цилiндр в повiтряному потоцi, при цьому коефь цiент тепловiддачi конвекцiею наближено розрахову-еться за виразом:
ßk = 3,5,
"¡dVP-
(6)
де ку - коефiцiент залежностi тепловiддачi при конвективному теплообмiнi вщ кута атаки вiтру; V -швидкють вiтру, м/с; dпр - дiаметр проводу, м.
Так як тепловвддача випромiнюванням i теп-лопроввднютю незначнi [12], а швидк1стю виру в зв'язку зi складною тополопею мереж1 i неможливю-тю визначити його в реальному чай можна знехтува-ти, то рiвняння теплового балансу в загальному ви-глядi можна представити, як:
12 R = cF ( t ° -t° ),
(7)
де F - площа поверхнi проводника, м ; с - коефщент тепловiддачi, що дорiвнюе кшькосп тепла, що ввдво-диться з 1 м2 поверхнi проводу в 1 °С при рiзницi температур дроти та навколишнього середовища в 10, Вт/м^°С.
Так як передача тепла здшснюеться переважно через конвекцш, то опiр проводу буде змшюватися в залежностi ввд температури навколишнього середовища [13]:
R = R
,(l + а( tp - 20))
(8)
де R2o - питомий опiр дроту при температурi 20°С; а - температурний коефiцiент питомого опору.
Температура дроту залежить не тiльки вщ температури навколишнього середовища, а й вщ вели-чини струму, що пропкае по провiднику:
С = С +1 ° (I),
(9)
де to(I) - температура rarpiBy проводу ввд прохо-дження по ньому струму.
5. Результати дослщження
Розглянувши вплив атмосферних явищ, отри-мали формули, на основi яких можна вивести функцюнальш залежностi для точного розрахунку електричних втрат.
З урахуванням вищесказаного вираз для ви-значення втрат електрично! енерriï з урахуванням температури навколишнього середовища матиме вигляд:
ff Х\
AW=12 R
1 + а
to +
1 + a(tI - 20)
2cV tF
12 R
-а
A t, (10)
Отримавши загальну формулу, можемо у май-бутньому використовувати ii для розрахуншв.
6. Висновки
У зв'язку з проблемою електричних втрат у ЛЕП, постае необхвднють у !х прогнозуванш, яке можливе лише при точному розрахунку.
У статп дослвджено та наведено аргументоват приклади розрахунк1в електричних втрат у ЛЕП в залежносп ввд змши атмосферних явищ - температури навколишнього середовища та р1вня опад1в.
Розрахунок втрат дасть можливють створити систему прогнозування та уникнути збитшв.
Л1тература
1. Идельчик, В. И. Электрические системы и сети [Текст]: учеб. / В. И. Идельчик. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 592 с.
2. Горемикш, С. О. До вдосконалення облжу втрат електроенергп в ЛЕП i обмотках трансформатор1в [Елек-тронний русурс] / С. О. Горемикш, М. I. Корольов // Электротехнические комплексы и системы управления. - Режим доступу: http://www.energosovet.ru/stat385.html
3. Пацюк, В. И. Уменьшение потерь в линиях электропередач переменного тока при холостом ходе и при передаче натуральной мощности с помощью шунтирующих реакторов и ИРМ [Текст] / В. И. Пацюк // Проблемы региональной энергетики. - 2009. - Т. 1, № 9. - С. 14-24.
4. Мацора, В. С. Проблема втрат електрично! енерги в мережi лшш електропередач. Один iз способiв ii ви-ршення [Текст]: зб. м1жн. науч.-пр. конф. / В. С. Мацора // Техшчш науки. - 2015. - Т. 4, № 30. - С. 217-222. - Режим доступу: https://sibac. info/studconf/tech/xxxi/41824
5. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию [Текст] / под ред. А. А. Федорова. - М.: Энергоатомиздат, 1986. - 568 с.
6. Кираева, Э. А. Электроснабжение цехов промышленных предприятий [Текст] / Э. А. Киреева, В. В. Орлов, Л. Е. Старкова. - М.: Энергопрогресс, 2003. - 120 с.
7. Справочник по проектированию электроснабжения [Текст] / под ред. Ю. Г. Барыбина. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 576 с.
8. Короткевич, М. А. Проектирование линий электропередачи [Текст] / М. А. Короткевич. - М.: Высшая школа, 2010. - 574 с.
9. Логинова, С. Е. Пособие по проектированию воздушных линий электропередачи напряжением 0,3820 кВ с самонесущими изолированными и защищенными проводами [Текст] / С. Е. Логинова, А. В. Логинов. -Спб., 2013. - 291 с.
10. Федоров, А. А. Основы электроснабжения промышленных предприятий [Текст] / А. А. Федоров, В. В. Каменева. - М.: Энергия, 1979. - 408 с.
11. Магидин, Ф. А. Сооружение воздушных линий электропередачи [Текст] / Ф. А. Магидин. - М.: Высшая школа, 1978. - 320 с.
12. Магидин, Ф. А. Устройство и монтаж воздушных линий электропередачи [Текст] / Ф. А. Магидин, А. Г. Берковский. - М.: Высшая школа, 1971. - 255 с.
13. Правила устройства электроустановок. Передача электроэнергии [Текст]. - М.: НЦ ЭНАС, 2003. - 160 с.
References
1. Idelchik, V. I. (1989). Electric systems and networks. Moscow: Jenergoatomizdat, 592.
2. Goremykin, S. A., Korolev, M. I. To improve accounting losses in electricity transmission lines and transform-
er. Jelektrotehnicheskie kompleksy i sistemy upravlenija. Available at: http://www.energosovet.ru/stat385.html
3. Patsyuk, V. I. (2009). Reduction of losses in the AC power lines at idle and the transmission of natural power with the help of shunt reactors and IRM. Problemele energeticii regionale, 1 (9), 14-24.
4. Matsora, V. S. (2015). Problem of power losses in the transmission network. One way to solve it. Tehnichni nauki, 4 (30), 217-222. Available at: https://sibac.info/studconf/ tech/ xxxi/41824
5. Fedorov, A. (Ed.) (1986). Handbook of electricity and electrical equipment. Moscow: Jenergoatomizdat, 568.
6. Kireeva, E. A., Orlov, V. V., Starko, L. E. (2003). Electricity shops of industrial enterprises. Moscow: Jener-goprogress, 120.
УДК DOI:
1. Введение
Технология гексагонального нитрида бора основана на реакции взаимодействия элементарного бора или его окиси с азотом. Гексагональный нитрид
7. Barybina, G. (Ed.) (1990). Reference for the design of power supply. Moscow: Jenergoatomizdat, 576
8. Karatkevich, M. A. (2010). Design of power lines. Moscow: Vysshaja shkola, 574.
9. Loginova, S. E., Loginov, A. V. (2013). Manual for designing of air power transmission lines 0.38-20 kV self-supporting isolated and protected wires. Saint Petersburg, 291.
10. Fedorov, A. A., Kamenev, V. V. (1979). Fundamentals of power industry. Moscow: Jenergija, 408.
11. Magidin, F. A. (1978). Construction of overhead electrical power lines. Moscow: Vysshaja shkola, 320.
12. Magidin, F. A., Berkovskii, A. G. (1971). Device and installation of overhead lines. Moscow: Vysshaja shkola, 255.
13. Rules for Electrical Installation. Transmission of electricity (2003). Moscow: NC JeNAS, 160.
бора нашел широкое применение в промышленности, благодаря широкому спектру своих физико-химических характеристик: электрическое сопротивление, адгезионные свойства, прозрачность для токов высо-
Рекомендовано до публжацп д-р техтчних наук, професор Щокт В. П.
Дата надходженнярукопису 27.10.2016
Константшов Григорш Вжторович, кандидат техшчних наук, доцент, кафедра електропостачання та енергетично-го менеджменту, ДВНЗ "Криворiзький нацюнальний утверситет", вул. Вiталiя Матусевича, 11, м. Кривий Pir, Украша, 50027
E-mail: epem.konstantinov@gmail.ru
Дудник 1гор Олегович, кафедра електропостачання та енергетичного менеджменту, ДВНЗ "Криворiзький нацюнальний утверситет", вул. Вгтатя Матусевича, 11, м. Кривий PiT, Украша, 50027 E-mail: ihor.dudnyk@gmail.com
Gregory Konstantinov, PhD, Associate Professor, Department of electricity and energy management, State institution of higher education «Kryvyi Rih National University», Vitali Matusevich st., 11, Kryvyi Rih, Ukraine, 50027 Ihor Dudnyk, Department of electricity and energy management, State institution of higher education «Kryvyi Rih National University», Vitali Matusevich str., 11, Kryvyi Rih, Ukraine,50027
546.171.1
10.15587/2313-8416.2016.86362
ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ГЕКСАГОНАЛЬНОГО НИТРИДА БОРА © Н. В. Дудченок, I. Ф. Червоний
RESEARCH OF HEXAGONAL BORON NITRIDE TECHNOLOGY © N. Dudchenok, I. Chervonyi
В работе выполнен анализ технологий производства графитоподобного нитрида бора. Проведенные исследования показали возможность проведение технологического процесса получения графитоподобного нитрида бора с применением карбамидной технологии без применения дополнительных реагентов при обеспечении заданного качества готовой продукции. Шихту спекали и подвергали азотированию в индукционной печи с последующими отмывкой в горячей воде и обогащением
Ключевые слова: бор, оксид бора, карбамид, азот, нитрид бора, азотирование, отмывка, обогащение, мельница
The analysis of technologies of hexagonal boron nitride production is carried out. The conducted researches show realization possibility of technological process of hexagonal boron nitride preparation using carbamide technology without application of additional reagents at providing the set quality of the finished products. Charge was burned and nitrided in an induction stove with subsequent washing in hot water and enriching Keywords: boron, boron oxide, carbamide, nitrogen, boron nitride, nitriding, washing, enriching, mill
