CC BY
147
Шпиганович Алла Александровна, д-р техн. наук, профессор, kaf-eo@stu. lipetsk.ru, Россия, Липецк, Липецкий государственный технический университет,
Зацепин Евгений Петрович, канд. техн. наук, доцент, kaf-eo@stu. lipetsk. ru, Россия, Липецк, Липецкий государственный технический университет
TO ANALYSIS OF ELECTRICITY CERTAINABILITY SYSTEMS OF INDUSTRIAL ENTERPRISES
A.N. Shpiganovich, A.A. Shpiganovich, E.P. Zatsepin
The effects of various factors, both external and internal, on electrical equipment of electrical power supply systems during operation: increased humidity, aggressiveness of media, dust, adverse atmospheric phenomena, mechanical and electrical loads, etc. were analyzed. Analyzed changes in the basic properties of materials of electrical installations.
Key words: power supply, reliability, failure, operating time, reliability, levels, electrical equipment.
Shpiganovich Aleksandr Nikolaevich, doctor of technical science, professor, the head of chair, kaf-eo@stu. lipetsk. ru, Russia, Lipetsk, Lipetsk State Technical University,
Shpiganovich Alla Aleksandrovna, doctor of technical science, professor, kaf-eo@stu. lipetsk. ru, Russia, Lipetsk, Lipetsk State Technical University,
Zatsepin Evgeniy Petrovich, candidate of technical science, docent, kaf-eo@stu. lipetsk. ru, Russia, Lipetsk, Lipetsk State Technical University
УДК 621.311.24
ОФФШОРНАЯ ВЕТРОЭНЕРГЕТИКА
А. С. Филатова
Рассматриваются вопросы о развитии ветроэнергетики, а именно оффшорной ветроэнергетики.
Ключевые слова: оффшорная ветроэнергетика, ветроэнергетическая установка, ветроэлектростанция, возобновляемые источники энергии.
Глобальное использование возобновляемых источников энергии (ВИЭ) становится необходимым инструментом для будущего развития мировой экономики и борьбы с истощением углеводородного сырья.
В последние годы все больше ведутся исследования, направленные на поиск и изучение новых видов источников энергии, а также способов применения их для увеличения топливно-энергетических ресурсов. Особый интерес проявляется к нетрадиционным источникам энергии (НВИЭ), таким, как энергия ветра, солнца, гидроэнергия малых рек и т.д.
В статье, которая была опубликована в сборнике «Известия Тульского государственного университета. Технические науки», выпущенным издательством ТулГУ, под названием «Положение и перспективы нетрадиционной возобновляемой энергетики в России», рассматривался вопрос о нынешнем состоянии НВИЭ в России и перспективах развития её в нашей стране, а также была проведена оценка текущего положения возобновляемых источников энергии [1].
Данная статья посвящена проблеме, которая не была подробно изучена в предыдущей статье, где рассматривались вопросы об общем ее положении. Одной из наиболее перспективной области НВИЭ является энергии ветра, которая постоянна, устойчива и наиболее развита из альтернативных источников на нынешний день. А именно в этой статье более подробно рассматриваются вопросы о развитии относительно новой технологии - оффшорной ветроэнергетики.
Ветроэнергетические установки, которые построены недалеко от побережья морей называют оффшорными, что в переводе с английского слова offshore- на некотором расстоянии от берега, а также водными или прибрежными.
Прибрежные ветра намного сильнее и менее порывисты по сравнению с ветрами, дующими в глубине материка. Вследствие чего, они позволяют вырабатывать больше энергии.
На современном этапе развития на долю оффшорной ветроэнергетики приходится около 2% от общей установленной ветроэнергетической мощности в мире.
Необходимым условием при определении расположения ветряной электростанции является среднегодовая скорость ветра в рассматриваемом регионе. Чем стабильнее ветряной поток, тем продуктивнее будет работать ветроэнергетическая установка (ВЭУ) и наиболее надежна станет передача электроэнергии потребителю. Именно поэтому стоит обратить особое внимание на прибрежные ветряные электростанции.
Стабильность морского ветра превышает тот же показатель наземного ветра. Одна такая электрическая станция производит до 85% полезной энергии в год и работает минимум 20 лет, при соответствующем обслуживании, регулярных осмотрах и ремонтах срок службы увеличивается до 40 лет. Более того, это одна из отраслей, в которой есть настоящий потенциал для повышения КПД.
Затраты на 1 кВт установленной мощности ВЭУ насчитывают 2,65 тыс. долларов, а затраты на строительство АЭС составляют в два раза больше - 3-4,5 тыс. долларов за кВт установленной мощности. Помимо этого, ветряные электростанции более просты в техническом обслуживании, не требуют дорогого уранового топлива и не производят отходов. Кроме того, если случится авария на ветряной электростанции, то она по последствиям не сравнима с аварией на АЭС. Экономическая выгода, вместе с экологической привлекательностью делают ветроэнергетику наиболее быстро развивающейся отраслью.
Эксплуатация ветроустановок особо перспективна в регионах, которые испытывают недостаток в обычных традиционных энергетических ресурсах и располагают повышенным потенциалом для такого источника энергии. Одним из таких районов является Мурманская область, обладающая большим потенциалом ветровой энергии, сосредоточенной в прибрежных зонах, которая в определенных условиях сможет составить конкуренцию традиционным источникам энергии или целесообразно дополнить их, принося ощутимый экономический прирост.
Технический потенциал энергии ветра в Мурманской области составляет около 360 млрд. кВт- ч в год, что превышает в 20 раз существующие потребности.
В прибрежных районах Баренцева моря наблюдаются наибольшие скорости ветра. На северном побережье они составляют 7-8 м/с, на Терском берегу чуть ниже - около 5-7 м/с. По мере удаленности от береговой линии интенсивность потока ветра заметно уменьшается.
На Кольском полуострове был установлен зимний максимум скоростей ветра. Этот факт является наиболее благоприятным и перспективным для эффективного использования энергии ветра. Такое явление приходится на холодное время года, что совпадает с высоким потреблением электрической и тепловой энергии.
Для установки ветряных турбин требуется сначала возвести фундамент. Также необходимо установить защитную гондолу, в которой будут размещаться коробка передач и генератор. С ними связаны вращающие лопасти, которые заставляют под воздействием силы ветра работать генератор [3].
Так как грунт в прибрежной зоне имеет различный рельеф, то разработчики предусмотрели различные типы фундамента для таких энергетических объектов.
Установка прибрежных ветряных станций имеет ряд преимуществ для использования энергии ветра:
- сравнительно высокий потенциал ветра на значительных территориях;
- наличие южных и юго-западных ветров (преобладают 50-60 % годового времени), которые позволяют размещать ВЭУ на местности с наименьшими затратами;
- совпадение зимнего максимума интенсивности ветряного потока с максимумом потребности в тепловой и электрической энергии со стороны потребителя.
Помимо наземных ветроэнергетических станций существуют оффшорные станции морского базирования, так называемые плавучие ветроэлектростанции(ВЭС), для которых не требуется устанавливать дорогостоящий фундамент.
Еще одним главным преимуществом может послужить тот факт, что оффшорную ветроэлектростанцию можно расположить в море недалеко от крупного промышленного центра, так как прибрежные земли заняты плотной застройкой. В этом случае удаление таких ВЭС на расстояние 10-12 км от берега не будут портить морские пейзажи и снизят стоимость передачи электроэнергии по сетям.
Наиболее известная схема ВЭС - установка и укрепление колонны в морском дне вместе с защитой от эрозии и плавучие трехколонные понтоны, которые возможно устанавливать в областях более сильного и постоянного ветра, где глубина моря будет выше 50 метров.
Устройство такой станции представляет собой специальные сенсоры на турбине, которые устанавливают направление ветра и лопасти, поворачивающиеся так, чтобы они смогли достичь максимального вращения. С помощью генератора энергия ветра преобразовывается в электрическую энергию, поступающую по подводным кабелям на прибрежную трансформаторную подстанцию, где напряжение повышается и по воздушным линиям передается потребителям. При возникновении шторма скорость ветра достигает больших значений, что может привести к аварии ВЭУ. Для борьбы с этим лопасти поворачиваются к ветру «в профиль» и замедляют вращение ВЭУ, вплоть до остановки.
Использование таких ВЭС в северном регионе позволит накопить опыт их эксплуатации, с перспективами дальнейшего внедрения вышеуказанных станций морского базирования на побережье Черного моря на удалении 10-15 км от крупных южных курортов, где существует постоянная нехватка электрической энергии в летний период.
Несмотря на преимущества оффшорных станций морского базирования, у них есть и свои недостатки, такие как сложность ведения работ в морских условиях и повышенная стоимость данного проекта морских ветротурбин, а также стоимость подключения в энергосеть. Следовательно, строительство их будет экономически оправдано при выработке необходимого количества электрической энергии.
Масштабное развитие мировой оффшорной ветряной энергетики является перспективным, так как большинство крупных городов расположены близко к береговой линии, что делает ее еще наиболее эффективной и конкурентоспособной. В дальнейшей перспективе, оффшорная ветроэнергетика станет действительно мировой промышленной отраслью.
Список литературы
1. Бальзанников М.И., Елистратов В.В. Возобновляемые источники энергии. Аспекты комплексного использования. Самара: Изд. СамГАСУ, 2008. 260 с.
2. Безруких П.П. Ветроэнергетика. М.: Изд: ИД Энергия, 2010. 320 с.
3. Прибрежные ветряные электростанции [Электронный ресурс] URL: http://www.ekopower.ru/offshornyie-vetryanyie-elektrostantsii-o/ (дата обращения: 15.10.2018).
Филатова Анастасия Сергеевна, магистр, nasti-151@mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
OFFSHORE WIND ENERGY A.S. Filatova
This article addresses the development of a new technology, namely, offshore wind energy.
Key words: offshore wind energy, wind energy installation, wind energy, renewable energy sources.
Filatova Anastasia Sergeevna, magister, nasti-151@,mail.ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.311
ВОЗНИКНОВЕНИЕ И ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОМЕХ НА МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ УСТРОЙСТВА РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ
С.В.Ершов, В.Н.Тишутин
Проанализировано использование микропроцессорной техники для реализации задач релейной защиты, автоматики и управления энергосистем, которое значительно расширилось в последние годы.
Ключевые слова: релейная защита, автоматика, микропроцессорные устройства.
Для обеспечения надежной и эффективной работы цифровых устройств РЗА на основе микропроцессоров необходимо знать рабочие характеристики среды, в которой будет эксплуатироватьсяданное устройство. Иными словами, цифровое устройство должно быть совместимо с параметрами внешней среды. Это является достаточно сложной задачей, поскольку внешняя среда, выполняя по отношению к цифровому устройству на основе микропроцессоров ряд полезных функций (обмен информационными сигналами, электроснабжение, управляющие и ремонтирующие воздействия), одновременно является источником нежелательных воздействий.
К возмущающим воздействиям со стороны внешней среды могут быть отнесены механические (вибрации, удары), климатические (изменения температуры, влажности, запыленность и т.п.) и электромагнитные.
Все возникающие помехи и возмущающие воздействия можно классифицировать по их виду и форме, источнику образования и механизму проникновения в схему.
По месту возникновения помехи подразделяют на внутренние и внешние. К внутренним помехам, как правило, относят шумы и наводки. Внутренние шумысвя-зывают с тепловым шумом, контактным и импульсным шумом.
