CC BY
2012. Теоретические основы электротехники. Учебник для сельскохозяйственных вузов / А.Н. Горбунов, И.Д. Кабанов, А.В. Кравцов, И.Я. Редько. М.: УМЦ «ТРИАДА», 2003. 304 с.
13. Будзко И.А., Лещинская Т.Б., Сукманов В.И. Электроснабжение сельского хозяйства. М.: Колос, 2000. 536 c.
14. ЭДК. Трансформатор ТМГ-100. Интернет-ресурс. Режим доступа: http://edk35.ru/catalog/transformator-tmg-100/ (дата обращения: 14.05.2020 г.).
15. ЭДК. Трансформатор ТМГ-160. Интернет-ресурс. Режим доступа: http://edk35.ru/catalog/transformator-tmg-160/ (дата обращения: 14.05.2020 г.).
16. ГОСТ 14209-85 Трансформаторы силовые масляные общего назначения. Допустимые нагрузки. Введ. 1985-07-01. М.: ФГУП «Стандартинформ», 2009. 38 с.
17. Электрооборудование электрических станций и подстанций: Учебник для сред. проф. Образования / Л.Д. Рожкова, Л.К. Карнеева, Т.В. Чиркова. М.: Издательский центр «Академия», 2004. 448 с.
18. 365 по Цельсию. Точный прогноз и история. Интернет-ресурс. Режим доступа: https://pogoda.365c.ru/russia/orel/po_mesyacam (дата обращения: 14.05.2020 г.).
19. Электроснабжение сельского населенного пункта: Методические указания к написанию курсового проекта. Смоленск.: ГАУ ДПО СОИРО, 2019. 80 с.
20. Виноградов А.В., Виноградова А.В., Панфилов А.А. Способ отключения коммутационного аппарата трансформаторной подстанции и осуществления сигнализации и информирования персонала электросетевой организации при несанкционированной подаче напряжения с низкой стороны трансформаторной подстанции. Патент на изобретение RU 2711597 C1, 17.01.2020. Заявка № 2019121600 от 10.07.2019.
УДК 621.316.13
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ПОТРЕБИТЕЛЕЙ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ДЛЯ ОБОСНОВАНИЯ ПРИМЕНЕНИЯ МУЛЬТИКОНТАКТНЫХ КОММУТАЦИОННЫХ СИСТЕМ В ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ
Лансберг А.А., бакалавр 2 курса направления подготовки 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника». Научный руководитель: старший преподаватель Сорокин Н.С. ФГБОУ ВО Орловский ГАУ
АННОТАЦИЯ
Для определения эффективности внедрения мультиконтактных коммутационных систем в сельские сети 0,4 кВ необходимо рассчитывать сокращение отключений и вызванных ими материальных ущербов, в связи с чем нужно знать параметры потребителей системы электроснабжения, в которые входит число часов максимального потребления мощности в год конкретными электроприемниками. В работе рассмотрен расчет числа часов максимального потребления мощности электроприемниками сети на примере системы электроснабжения, содержащей мультиконтактные коммутационные системы.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА
Интеллектуальные электрические сети, электроснабжение, мультиконтактные коммутационные системы, надежность.
ABSTRACT
To determine the effectiveness of implementing multi-contact switching systems in rural networks of 0,4 kV, it is necessary to calculate the reduction of outages and material damage caused by them therefore, it is necessary to know the parameters of consumers of the power supply system, which include the number of hours of maximum power consumption per year by specific electric receivers. The paper considers the calculation of the number of hours of maximum power consumption by electric receivers of the network on the example of a power supply system containing multi-contact switching systems.
KEYWORDS
Intelligent electrical networks, power supply, multicontact switching systems, reliability.
Актуальность работы. В основу построения интеллектуальных электрических сетей напряжением 0,4 кВ может быть положена концепция, предполагающая использование новых средств сетевого секционирования и резервирования линии электропередачи (ЛЭП) - МКС, которые позволяют значительно повысить надежность электроснабжения потребителей [1-7].
Для демонстрации возможности повышения надежности электроснабжения потребителей за счет внедрения МКС и изменения конфигурации сети в широких пределах разработан демонстрационно-лабораторный стенд «Интеллектуальные электрические сети на основе мультиконтактных коммутационных систем», на котором изображён пример схемы системы электроснабжения различных сельских потребителей. Данная схема представлена на рисунке 1 [8].
Рисунок 1 - Пример схемы электроснабжения, приведённой на разработанном демонстрационно-лабораторном стенде «Интеллектуальные электрические сети на основе мультиконтактных коммутационных систем»
Чтобы оценить эффективность внедрения МКС в распределительные электрические сети 0,4 кВ требуется разработка методик по выявлению сокращения времени отключения потребителей системы электроснабжения и уменьшению ущерба от недоотпуска электроэнергии сетевым компаниям. В разрабатываемой методике для расчетов необходимо знать параметры потребителей системы электроснабжения, часть которых, например, для условно заданных потребителей рассматриваемой системы электроснабжения, показанной на демонстрационно-лабораторном стенде, определена согласно источнику [9] и представлена в таблице 1.
Таблица 1 - Характеристики групп потребителей П1...П6 демонстрационно-
лабораторного стенда «Интеллектуальные электрические сети на основе _мультиконтактных коммутационных систем»_
Потребитель П1 П2
Объект или процесс Административное здание на 25 рабочих мест Жилые дома с электроплитой и кондиционером (6 шт.)
Рпотри кВт 15 24,6
Установленная
мощность, кВт
cos ф 0,85 0,92
Потребитель П3 П4
Коровник привязного
содержания
Объект или процесс Производство молока на 200 коров с механическим доением, уборкой навоза и электрическим нагревом на 100 коров
Рпотри кВт 35 10
Установленная мощность, кВт - 30
cos ф 0,75 0,92
Потребитель П5 П6
Объект или процесс Птичник на 9 тыс. цыплят (животноводство и птицеводство) Общеобразовательная школа с мастерской на 190 учащихся
Рпотрн кВт 25 14
Установленная 40
мощность, кВт
cos ф 0,75 0,85
Помимо таких параметров, как потребляемая и установленная мощности, коэффициент мощности, также необходимо знать потребляемую электроэнергию за год и число часов использования максимальной мощности, которые необходимы для расчета ущербов от недоотпуска электроэнергии потребителям при плановых и аварийных перерывах.
Цель работы. Определение параметров потребителей системы электроснабжения демонстрационно-лабораторного стенда «Интеллектуальные электрические сети на основе мультиконтактных коммутационных систем» по типовым графикам электрических нагрузок сельскохозяйственных потребителей.
Задачи работы:
• построить суточные графики нагрузки сельскохозяйственных потребителей рассматриваемой системы электроснабжения;
• построить годовой график нагрузки для каждой группы потребителей рассматриваемой системы электроснабжения;
• определить количество электроэнергии, потребляемой каждой группой электроприемников рассматриваемой системы электроснабжения за год;
• рассчитать число часов максимального потребления мощности каждой группой электроприемников рассматриваемой системы электроснабжения, исходя из максимальной нагрузки и количества электроэнергии, потребляемой за год.
Для определения количества электроэнергии, потребляемой за год, и числа часов максимального потребления мощности, приведенные в табличном виде в источнике [10] типовые суточные графики электрических нагрузок сельскохозяйственных потребителей, характерные для электроприемников системы электроснабжения демонстрационного стенда, переводятся из % в кВт по формуле (1) [11]:
п -л ■
(1)
^ юс-
где Pi - активная мощность ступени графика, в кВт;
P% - активная мощность ступени графика, в %;
Pmax - максимальная активная мощность потребителя, в кВт.
Для группы потребителей №5 по представленным в руководящем документе [10] в табличном виде типовым суточным графикам электрических нагрузок по сезонам реализованы графики в графическом виде, они представлены на рисунке 2. Переведенные из % в кВт по формуле (1) графики электрических нагрузок для потребителей группы №5 представлены в таблице 2, с учетом того, что максимальная потребляемая активная мощность потребителя 25 кВт.
СУТОЧНЫЕ ГРАФИКИ АКТИВНЫХ НАГРУЗОК ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ГРУППЫ №5, %
120
Зима
Весна
Лето
Осень
100
80
13
0
1
3
о
60
40
20
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Зима 45 45 45 45 50 55 65 65 80 100 90 75 70 70 70 85 75 65 60 60 50 50 45 45
Весна 35 35 35 35 35 40 40 45 75 100 85 70 65 65 65 75 75 65 60 50 45 35 35 35
Лето 35 35 35 35 35 40 40 45 75 100 85 70 65 65 65 75 75 65 60 50 45 35 35 35
Осень 35 35 35 35 35 40 40 45 75 100 85 70 65 65 65 75 75 65 60 60 45 35 35 35
Время суток, ч
Рисунок 2 - Суточные графики активных нагрузок потребителей группы №5
по временам года
Таблица 2 - Суточные графики активных нагрузок группы потребителей №5 системы _электроснабжения демонстрационно-лабораторного стенда, в кВт
Час суток Мощность ступеней, Р, кВт
Зима Весна Лето Осень
1 11,25 8,75 8,75 8,75
2 11,25 8,75 8,75 8,75
3 11,25 8,75 8,75 8,75
4 11,25 8,75 8,75 8,75
5 12,5 8,75 8,75 8,75
6 13,75 10 10 10
7 16,25 10 10 10
8 16,25 11,25 11,25 11,25
9 20 18,75 18,75 18,75
10 25 25 25 25
11 22,5 21,25 21,25 21,25
12 18,75 17,5 17,5 17,5
13 17,5 16,25 16,25 16,25
14 17,5 16,25 16,25 16,25
15 17,5 16,25 16,25 16,25
16 21,25 18,75 18,75 18,75
17 18,75 18,75 18,75 18,75
18 16,25 16,25 16,25 16,25
19 15 15 15 15
20 15 12,5 12,5 15
21 12,5 11,25 11,25 11,25
22 12,5 8,75 8,75 8,75
23 11,25 8,75 8,75 8,75
24 11,25 8,75 8,75 8,75
По переведенным из % в кВт сезонным суточным графикам активной нагрузки, представленный в таблице 2, строится годовой график по продолжительности активной нагрузки. Продолжительность действия нагрузок Р1сут, Р2сут...Рпсут в течение года определяется по формуле (2):
где: ^год - число часов продолжительности действия нагрузки в год;
^зим.сут. - число часов продолжительности действия нагрузки в зимние сутки; ^веснсут - число часов продолжительности действия нагрузки в весенние сутки; ^лет.сут - число часов продолжительности действия нагрузки в летние сутки; ^осенсут - число часов продолжительности действия нагрузки в осенние сутки. Таким образом, для потребителей группы №5 расчеты продолжительности ступеней годового графика приведены в таблице 3.
Таблица 3 - Расчет продолжительности ступеней годового графика по продолжительности активной нагрузки для потребителей группы №5
Мощность ступеней годового графика Продолжительность ступени годового графика
1 2
Р1= 25кВт ^^=90*1+92*1+92*1+91*1 = 365 (ч)
P2 = 22,5 кВт ^^=90*1+92*0+92*0+91*0 = 90 (ч)
P3 = 21,25 кВт ^^=90*1+92*1+92*1+91*1 = 365 (ч)
P4 = 20 кВт ^^=90*1+92*0+92*0+91*0 = 90 (ч)
P5 = 18,75 кВт ^год=90*2+92*3+92*3+91*3 = 1005 (ч)
Окончание таблицы 3
1 2
Ра = 17,5 кВт Тпгод=90*3+92*1+92*1+91*1 = 545 (ч)
Рт = 16,25 кВт Тпгод=90*3+92*4+92*4+91*4 = 1370 (ч)
Р8 = 15 кВт Тпгод=90*2+92*1+92*1+91*2 = 546 (ч)
Р9 = 13,75 кВт Тпгод=90*1+92*0+92*0+91*0 = 90 (ч)
Р10 = 12,5 кВт Тпгод=90*3+92*1+92*1+91*0 = 454 (ч)
Р11 = 11,25 кВт Тпгод=90*6+92*2+92*2+91*2 = 1090 (ч)
Р12 = 10 кВт Тпгод=90*0+92*2+92*2+91*2 = 550 (ч)
Р13 = 8,75 кВт Тпгод=90*0+92*8+92*8+91*8 = 2200 (ч)
Параметры годового графика по продолжительности активной нагрузки для потребителей группы №5 отобразим в графически виде на рисунке 3.
Р, кВт
365 455 820 910 1915 2460 3830 4376 4466 4920 6010 6560 8760
Рисунок 3 - Годовой график активной нагрузки потребителей группы №5
По годовому графику по продолжительности активной нагрузки определим количество электроэнергии, потребленной электроустановками потребителей за год по формуле (3) [12]:
где: Р| - мощность ступени годового графика нагрузки;
Т - продолжительность ступени годового графика нагрузки. Таким образом:
Щпе = р1 * Т1 + р2 т2 + Р3 * Г3 + Р4 * Г4 + РЕ Тв + Ре Т6 + Р7*Т7 +РЁ*ТВ + РВ*ТЭ + рю * т10 + ри * ти + р12 * т12 + р13 * Т13 = 365 25 + 90 * 22,5 + 21,25 * 365 + 90 * 20 + 1005 * 10,75 + 545 17,5 + 1370 * 16,25 + 15 * 546 + 13,75 90 + 12,5 * 454 + 11,25 * 1090 + 10 * 550 + 0,75 * 2200 = 9125 + 2025 + 7756,25 + 1800 + 18843,75 + 9537,5 + 22262,5 + 0190 + 1237,5 + 5675 + 12262,5 + 5500 + 19250 = 123465 (кВт #ч)
Число часов максимального потребления мощности для потребителей группы №5 рассчитаем по формуле (4):
Расчет по определению количества электроэнергии, потребленной за год, и числа часов потребления максимальной мощности для других групп потребителей производится аналогично, результаты сведены в таблицу 4.
Таблица 4 - Результаты расчета характеристик потребителей системы _электроснабжения_
Потребитель П1 П2
Объект или процесс Административное здание на 25 рабочих мест Жилые дома с электроплитой и кондиционером (6 шт.)
Wг, кВт*ч 44325,75 96184,8
^М потри ч 2955,05 3909,95122
Потребитель П3 П4
Коровник привязного
Объект или процесс Производство молока на 200 коров содержания с механическим доением, уборкой навоза и электрическим нагревом на 100 коров
Wг, кВт*ч 174944 50910
^М потри ч 4998,4 5091
Потребитель П5 П6
Объект или процесс Птичник на 9 тыс. цыплят (животноводство и птицеводство) Общеобразовательная школа с мастерской на 190 учащихся
Wг, кВт*ч 123465 46025,7
^М потри ч 4938,6 3287,55
Выводы:
1. В результате исследования были переведены типовые суточные графики сельскохозяйственных потребителей из % в кВт, построены годовые графики по продолжительности нагрузки для каждой группы потребителей рассматриваемой системы электроснабжения, определено количество электроэнергии, потребляемой каждой группой электроприемников системы электроснабжения за год, рассчитано число часов максимального потребления мощности каждой группой потребителей.
2. Полученные в результате расчетов количество элекроэнергии, потребляемой за год, и число часов потребления максимальной мощности электроприемниками позволяют в дальнейшем определять ущербы от аварийных и плановых перерывов в системе электроснабжения, сравнивать значения ущербов до установки МКС и после, тем самым выявить эффективность внедрения МКС.
Библиография:
1. Виноградов А.В. Новые мультиконтактные коммутационные системы и построение на их базе структуры интеллектуальных распределительных электрических сетей // Агротехника и энергообеспечение. № 3 (20). 2018. С. 7-20.
2. Виноградов А.В., Сейфуллин А.Ю. Анализ концепций построения систем электроснабжения сельских потребителей, содержащих несколько источников электрической энергии // Вестник НГИЭИ. 2020. № 2 (105). С. 32-44.
3. Виноградов А.В. Концепция построения интеллектуальных электрических сетей на базе применения мультиконтактных коммутационных систем // Актуальные вопросы энергетики в АПК: матер. всерос. науч.-практ. конф. с междунар. участием (Благовещенск, 27 фев. 2019 г.). Благовещенск.: Изд-во Дальневосточного гос. аграрного ун-та, 2019. С. 109-115.
4. Лансберг А.А. Повышение надежности электроснабжения поселка Корсунь посредством применения мультиконтактных коммутационных систем // Научный журнал молодых ученых. № 1(14). Март 2019. С. 51-60.
5. Виноградов А.В., Лансберг А.А., Псарев А.И. Совершенствование распределённой автоматизации электрических сетей посредством внедрения мультиконтактных коммутационных систем, предназначенных для секционирования и резервирования линий электропередачи 0,4 кВ. В сборнике: Роль и место инноваций в сфере агропромышленного комплекса: материалы Всероссийской (национальной) научно-практической конференции, посвященной 100-летию со дня рождения профессора А.А. Сысоева, 2020. С. 409-414.
6. Лансберг А.А., Псарев А.И. Использование вакуумных контакторов КВТ-1,14 для реализации опытного образца мультиконтактной коммутационной системы МКС-4. В сборнике: Электрооборудование и электротехнологии в сельском хозяйстве сборник научных трудов по материалам V Всероссийской научно-практической конференции. Самарский государственный аграрный университет, 2020. С. 29-34.
7. Лансберг А.А. Мультиконтактная система МКС-4 и преимущества ее применения // Энергетика. Проблемы и перспективы развития: материалы IV Всероссийской молодежной научной конференции / отв. ред.Т.И. Чернышова. Тамбов.: Издательский центр ФГБОУ ВО «ТГТУ», 2019. С.117-118.
8. Оптимизация работы алгоритма ведущего микроконтроллерного блока управления ARDUINO UNO R3 Демонстрационно-лабораторного стенда «Интеллектуальные сети на основе МКС» / А.В. Виноградов, А.А. Лансберг, А.А. Панфилов, А.И. Псарев // Научный журнал молодых ученых. 2020. № 1 (18). С. 32-41.
9. Электроснабжение сельского хозяйства / Будзко И.А. [и др.]. М.: Колос, 2000. 536 с.
10. РД 34.20.178 Методические указания по расчету электрических нагрузок в сетях 0,38 - 110 кВ сельскохозяйственного назначения [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://snipov.net/database/c_4294966491_doc_4294817286.html (дата обращения: 22.03.2020).
11. Расчет электрических нагрузок промышленных предприятий: Учебно-методическое пособие для студентов специальности 1 -43 01 03 «Электроснабжение (по отраслям)» / В.Н. Радкевич, В.Б. Козловская, И.В. Колосова. Минск.: БНТУ, 2013. 124 с.
12. Электроснабжение: Учебное пособие к лабораторным работам / Р.Г. Валеев. Челябинск.: Издательский центр ЮУрГУ, 2018. 88 с.
УДК 621.423.31
АВТОМАТИЗАЦИЯ ПОТОЧНЫХ ЛИНИЙ В ПТИЦЕВОДСТВЕ
Мирошникова А.С., бакалавр 4 курса направления подготовки 35.03.06 «Агроинженерия».
Научные руководители: к.т.н., доцент Мазуха А.П., к.т.н., доцент Мазуха Н.А.
ФГБОУ ВО Воронежский ГАУ
АННОТАЦИЯ
В статье сделаны попытки перечислить необходимые технологические процессы, требующие автоматизации, и дано предложение по улучшению защиты асинхронных двигателей в схеме загрузки кормораздатчиков при клеточном содержании птиц.
