CC BY
12свою очередь, должны быть сопровождены соответствующими прогнозами.
В результате исследования электрификации были выявлены основные преимущества использования солнечной инсоляции в Республике Бурятия, а также недостатки. Как известно, использование солнечной энергии является экологичным, простым в использовании, экономически выгодным и незаменимым для обеспечения электроэнергетикой труднодоступных участков в горной местности.
Проекты реализации возобновляемых источников энергии в настоящем времени только начинают поддерживаться на государственном уровне ввиду слабо разработанного законодательства, запрещающего привлекать зарубежные установки для производства солнечных батарей и т.п. Второй особенностью можно считать, что в Республике Бурятия остается низкий инвестиционный климат, инновационные разработки не сильно заинтересованы в разработке проектов по причине слабой регуляции на законодательном уровне [5].
Дальнейшее развитие проектов по возобновляемым источникам энергии будет целесообразным в связи с улучшение инвестиционного климата в Республике Бурятия и разработке нормативных документов, облегчающих внедрение и реализацию проектов.
Список литературы
1. Алексеев А.Л., Алексеев А.В. Современное состояние инвестиционной деятельности в Республике Бурятия// Материалы Международной научно-практической конференции «Социально-экономическое развитие регионов: проблемы и перспективы». Т1. - Улан-Удэ: Изд-во ВСГУТУ, 2016. - С. 135-138.
2. Бурукина А.А. Методы и модели оценки эффективности проекта // Актуальные исследования. 2020. №8 (11). С. 107-110. URL: https ://apni.ru/article/634-metodi-i-modeli-otsenki-effektivnosti-proekta
3. Воробьева, И.М. Оценка эффективности инвестиционных проектов / И.М. Воробьева, А.М. Пономарев. — Текст: непосредственный // Молодой ученый. — 2015. — № 10 (90). — С. 563-567.
4. Гасникова А.А. Роль традиционной и альтернативной энергетики в регионах севера // Экономические и социальные перемены: факты, тенденции, прогноз. - г. Вологда: ИСЭРТ РАН, №5 (29),2013- С.77-88.
5. Егорова О.Я. Понятие «зеленой» экономики и ее перспективы в современной России // Материалы Всероссийской научной конференции «Россия 2030 глазами молодых ученых». - М.: Научный эксперт, 2011.-352с
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПОВРЕЖДЕНИЙ ЕМКОСТЕЙ САМОВОЗБУЖДЕНИЯ И ОБРЫВА ФАЗ АВТОНОМНЫХ АСИНХРОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ
ВЕТРОУСТАНОВОК
Соболь А.Н.
Кандидат технических наук., доцент ФГБОУВО Кубанский ГАУ, Краснодар, РФ
Андреева А.А. Студентка факультета энергетики ФГБОУ ВО Кубанский ГАУ, Краснодар, РФ
EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF DAMAGES CAPACITIES OF SELF EXCITATION AND CUTTING OF PHASES AUTONOMOUS ASYNCHRONOUS GENERATORS WIND SETS
Sobol A.
Candidate of Technical Sciences., Associate Professor FSBEI HE Kuban SA U, Krasnodar, Russian Federation
Andreeva A. student of the Faculty of Energy FSBEI HE Kuban SA U, Krasnodar, Russian Federation
Аннотация
В статье рассматриваются проблемы эксплуатации автономных асинхронных генераторов ветроэлектрических установок, связанные с разного рода повреждениями в обмотке статора, а также емкостей самовозбуждения. Проводится анализ повреждений конденсаторов самовозбуждения, а именно не симметрия или обрыв одной из фаз емкостей, а также повреждения, связанные с обрывом фаз генератора. Рекомендовано в качестве защиты использовать устройство, выполненное на основе регистрации вибрации корпуса генератора.
Abstract
The article discusses the problems of operation of autonomous asynchronous generators of wind power plants associated with various kinds of damage in the stator winding, as well as self-excitation capacities. The analysis of damage to self-excitation capacitors is carried out, namely not symmetry or breakage of one of the capacitor
phases, as well as damage associated with breakage of the generator phases. It is recommended to use a device made on the basis of recording the vibration of the generator body as a protection.
Ключевые слова: ветроустановка, эксплуатация, повреждения, вибрация, защита. Keywords: wind turbine, operation, damage, vibration, protection.
Энергия ветра является вторым по значимости возобновляемым источником электроэнергии после гидроэнергетики. Несмотря на широкое распространение, использование данного вида энергии носит периодический характер. Хотя попытки использования энергии ветра предпринимались много веков назад, современная ветроэнергетика началась во время нефтяного кризиса 1970-х годов. Ветроэнергетика может быть экономически эффективной во многих ситуациях, но она еще не достигла широкого паритета энергосистемы с источниками ископаемого топлива.
Один из способов сократить выбросы парниковых газов, а также нашу зависимость от ископаемого топлива - это увеличить долю электроэнергии, вырабатываемой с помощью ветра и других возобновляемых источников энергии. Ветроэлектростан-ции не выбрасывают парниковые газы при производстве электроэнергии, в отличие от угольных и заправочных станций [3].
Энергия ветра является экологически чистым возобновляемым источником энергии и предлагает множество преимуществ, что объясняет, почему она является одним из самых быстрорастущих источников энергии в мире.
Для расширения масштабов ветроэнергетики и для широкого ее использования необходимо иметь установку надежно превращающую энергию ветровых потоков в электроэнергию.
Ветроэлектрические установки могут быть построены на суше или в крупных водоемах, таких как озера и океаны. Правительства многих стран мира финансируют такие проекты. Например, министерство энергетики США в настоящее время финансирует проекты по оказанию помощи в развертывании морских ветроэнергетических проектов в водоемах страны.
Здесь выбор генератора играет огромную роль в максимальном использовании энергии ветра установкой, что, в свою очередь, определяет ее способность производить высококачественную выходную мощность с минимальными затратами.
Этим требованиям вполне отвечает автономные асинхронные генераторы с возбуждением от батареи конденсаторов благодаря своей надежности, невысокой стоимости и простоте конструкции
[4].
Как указано в [2], по сей день все еще актуальным остается вопрос использования автономных асинхронных генераторов (ААГ) с емкостным возбуждением в ветроэлектрических установках. Это
обусловлено появлением новых типов конденсаторов, небольших габаритных размеров с приемлемой ценой, а также современных инверторов. Доля ветроэлектрических электростанций, имеющих в своем составе асинхронные генераторы достигает цифры порядка 85 %, а самая большая мощность, используемая для коммерческих целей, имеет увеличенную мощность до 5 МВт.
Как правило, автономные асинхронные генераторы отличаются тем, что имеют достаточно простое исполнение, отличаются высокой степенью надежности. Кроме, того отличием данных электрических машин является их сравнительно не высокая стоимость [1].
Однако имеются и определенные проблемы в их эксплуатации [2]. Заключаются они том, что могут произойти неисправности генератора. Среди самых распространённых можно выделить разного рода повреждения в обмотке статора, а также емкостей самовозбуждения. Как таковых специальных защит автономных асинхронных генераторов не существует. Поэтому имеется потребность разработки соответствующих устройств диагностики и защиты генератора. Для их разработки нужно исследовать признаки неисправностей. Это позволит сформулировать требования к защитным устройствам.
Для проведения опытных исследований была сконструирована экспериментальная установка [1]. В ее состав входил асинхронный генератор, выполненный на базе асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором типа 4A100S4У3 (3 кВт, 1435 об/мин, номинальным током 6,7 А, коэффициентом мощности, равным 0,65, количеством витков в фазе 210) [1]. Генератор возбуждался от батареи конденсаторов, которые были соединены по схеме со «треугольник». Схема экспериментальной установки, а также схема повреждений батареи конденсаторов представлены на рисунках 1 и 2 соответственно.
Изменения напряжений и токов генератора, а также емкостных токов при повреждении батареи конденсаторов регистрировались с помощью осциллографа. Соответствующие осциллограммы представлены на рисунке 3. Данные кривые показывают, что происходит с генератором при обрыве 70 % емкости, например в фазе «А», а также обрыве всей емкости в фазе. На рисунке показаны изменения фазных и емкостных токов. Изменение напряжения фаз, а также токов нагрузки носит аналогичный характер [2].
Рисунок 1. Схема экспериментальной установки
Рисунок 2. Схема повреждений в емкостях самовозбуждения генератора
Для определения коэффициента обратной последовательности токов автономного асинхронного генератора К2 примем следующее выражение согласно [1]
К2 =
где 12 - ток обратной последовательности; 1Х - ток прямой последовательности.
Также можно записать следующее выражение
[1]
К
_ V2 У(1а-1С)2+(1С-1В)2+(1В-1АР
1а+1В + 1С
где 1А,1В, 1с - соответственно значение токов фаз «Л», «Ж», «С».
При частичном обрыве емкости генератора в поврежденной фазе уменьшается ток и напряжение. Так, происходит уменьшения тока в поврежденной фазе в 1,4 раза. В неповрежденных фазах
уменьшение величины токов и напряжений колеблется на уровне 2 - 3 %. Также незначительную величину составляет коэффициент обратной последовательности напряжений и токов генератора. Разница между средним значением токов фаз при несимметрии и током в поврежденной фазе составляет величину порядка 19 % по сравнению с номинальным током.
Если происходит полный обрыв одной из фаз емкостей возбуждения, то величина тока в поврежденной фазе генератора уменьшается в 4,24 раза. Аналогичный характер имеет изменение напряжений. Величину порядка 0,1 имеет в данном случае коэффициент обратной последовательности токов. Для напряжений он составляет незначительную величину [2].
I2
1
Рисунок 3. Обрыв емкости и фазы «А » генератора
Аналогичные изменения получаются при обрыве одной из фаз генератора. В случае обрыва двух фаз или короткого замыкания между фазами емкостей самовозбуждения асинхронный генератор теряет возбуждение.
Таким образом опытные исследования позволили выявить характер изменения величин токов и напряжений автономного асинхронного генератора при обрыве одной из фаз генератора, а также полном или частичном обрыве фаз емкостей возбуждения. Данные информационные признаки необходимы для разработки соответствующих устройств защиты, в качестве которых можно, например, использовать устройство, реагирующее на изменение вибрации корпуса генератора при повреждении [1]. Так как с помощью сигнала вибродатчика имеется возможность обнаружения не только электрических, но и механических повреждений, поэтому его целесообразно использовать для построения устройства защиты генератора.
Список литературы
1. Богдан А.В. Диагностика повреждений обмотки статора автономного асинхронного генератора [Текст] / А.В. Богдан, А.Н. Соболь // Известия вузов. Электромеханика. - Новочеркасск: ЮРГПУ (НПИ) имени М.И. Платова, 2013. - № 1. - С. 70 - 71.
2. Богдан А.В. Информационные признаки повреждения обмотки статора для построения релейной защиты автономного асинхронного генератора [Текст] / А.В. Богдан, А.Н. Соболь // Известия вузов. Электромеханика. - Новочеркасск: ЮРГПУ (НПИ) имени М.И. Платова, 2017. - № 6. - С. 72 - 76.
3. Бубенчикова Т.В. Выбор электрогенераторов для ВЭУ [Текст] / Т.В. Бубенчикова и др. // Международный научно-исследовательский журнал. - Екатеринбург, 2016. - № 12. - С. 43 - 50.
4. Григораш О.В. Нетрадиционные автономные источники электроэнергии [Текст] / О.В. Григораш, Ю.И. // Промышленная энергетика. - М., 2001. - № 4. - С.37-40.
