CC BY
29УДК 621.3.019.3:681.5(470.319)
ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПОСЕЛКА КОРСУНЬ ПОСРЕДСТВОМ ПРИМЕНЕНИЯ МУЛЬТИКОНТАКТНЫХ КОММУТАЦИОННЫХ
СИСТЕМ
Лансберг А.А., бакалавр 1 курса направления подготовки 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника». Научный руководитель: к.т.н., доцент Виноградов А.В. ФГБОУ ВО Орловский ГАУ
АННОТАЦИЯ
В статье рассмотрен метод повышения надежности электроснабжения потребителей, заключающийся в применении мультиконтактных коммутационных систем в электрических сетях, напряжением 0.4кВ. Представлена действующая система электроснабжения поселка Корсунь, Верховского района, Орловской области и ее усовершенствованный вариант с использованием мультиконтактных коммутационных систем, обеспечивающих возможность значительного повышения надежности электроснабжения потребителей за счет гибкого изменения конфигурации питающей сети.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА
Надежность электроснабжения, электрические сети, мультиконтактные коммутационные системы, система электроснабжения.
ANNOTATION
The article describes a method to improve the reliability of power supply to consumers, which consists in the use of multi-contact switching systems in electrical networks with a voltage of 0.4 kV. The current power supply system of the village of Korsun, Verkhovsky district, Oryol region and its improved version using multi-contact switching systems, providing the possibility of significantly improving the reliability of power supply to consumers due to flexible changes in the configuration of the supply network.
KEY WORDS
Reliability of power supply, electrical networks, multi-contact switching systems, power supply system.
Актуальность работы. Развитие электрических сетей в России началось в конце 19-го века. Быстрый рост их наблюдался с принятия плана ГОЭЛРО в 1920 году. В 50-60 годах прошедшего века произошла массовая электрификация сельского хозяйства, которая позволила централизовать всю энергетическую отрасль. Но за годы эксплуатации были выявлены недостатки, связанные с расположением сельскохозяйственных предприятий, населенных пунктов, изменений, как в энергетических, так и в сельскохозяйственных технологиях.
Обеспечение бесперебойного электроснабжения населения - одно из главных и перспективных направлений энергетики в настоящее время, потому что только оно позволяет обеспечивать нормальное функционирование всей инфраструктуры.
Самые значительные проблемы с электроснабжением наблюдаются в сельской местности: в ней распределительные сети 0.4 и 10 кВ распределены по большой площади, что приводит к усложнению осмотра и ремонта линий. К тому же оборудование сетей и методы электроснабжения сельского населения устарели. Всё это приводит к множеству неполадок и их несвоевременному устранению, а, следовательно: к большим перебоям в электроснабжении. А так как, в сельской местности находится довольно много потребителей, которые относятся ко второй категории надежности электроснабжения, такие перебои недопустимы.
Применение мультиконтактных коммутационных систем (МКС) позволит решить проблему повышения надежности электроснабжения потребителей за счет независимого управления силовыми контактами, позволяющими реализовывать в данном устройстве функции автоматического повторного включения (АПВ), автоматического включения резерва (АВР) [1]. К тому же это устройство позволяет производить автоматическое секционирование сети, т.е. разделение линии на несколько участков, осуществляющееся с помощью коммутационных аппаратов, которые работают автоматически. АВР - это устройство сетевого автоматического ввода резерва, но его использование не рационально без одновременного применения с ним секционирования [2]; а мультиконтактные коммутационные системы позволяют осуществлять обе эти функции.
Цель работы. Усовершенствование системы электроснабжения поселка Корсунь посредством применения мультиконтактных коммутационных систем, обеспечивающих повышение надежности электроснабжения потребителей.
Задачи работы:
• проанализировать действующую систему электроснабжения села Корсунь, Верховского района, Орловской области;
• усовершенствовать систему электроснабжения села Корсунь посредством применения в ней мультиконтактных коммутационных систем, позволяющих повысить интеллектуальность электрических распределительных сетей.
Практическая значимость работы. Использование МКС совместно с другими коммутационными аппаратами при наличии устройств контроля, учета, мониторинга и управления в системе электроснабжения поселка Корсунь позволит повысить надежность электроснабжения потребителей за счет секционирования и резервирования ЛЭП напряжением 0.38 кВ. При правильном применении секционирующих устройств и АВР можно уменьшить перерывы в электроснабжении потребителей, повысить качество поставляемой потребителям электроэнергии, уменьшить ущерб от неодотпуска электроэнергии, снизить финансовые потери энерго-и электросетевых компаний, повысить надежность систем электроснабжения сельских потребителей.
Система электроснабжения представлена следующими потребителями: 1-110 -одноквартирные жилые дома, 111 - котельная, 112 - школа, 113 - столовая, 114 -сельсовет, 115 - администрация, 116, 119 - магазины, 117 - ФАП, 118 - почта, 120 -церковь, 121 - зернохранилище, 122, 130 - коровники, 123 - КЗС, 124 - токарная мастерская, 125 - крупорушка, 126 - токарная мастерская, 127-129 - водонапорная башня, 131 - телевышка (рис. 1). Согласно ПУЭ, потребители 111, 112, 122, 130 относятся ко второй категории надежности, а остальные соответственно к третьей [3].
По данным Верховского РЭС 60% оборудования системы электроснабжения было установлено в 80-х годах прошло века. В связи с износом оборудования происходят различного рода аварии: обрывы проводов, падение устаревших деревянных опор, аварии на трансформаторных подстанциях (ТП), - это все зачастую приводит к отключениям электроэнергии. Система электроснабжения поселка значительно устарела, поэтому необходимо ее реконструкция, проявляющаяся в следующих аспектах: замена проводов в ЛЭП напряжением 0.38 кВ на СИП и деревянных опор на железобетонные, замена трансформаторных подстанций. К тому же для повышения надежности электроснабжения в селе Корсунь будут применяться мультиконтактные коммутационные системы, обеспечивающие функции автоматического секционирования и резервирования ЛЭП 0.38, АВР, АПВ, концепция применения которых подробно изложена в источниках [4, 5].
Рисунок 1 - План села Корсунь с действующей системой электроснабжения
На рисунке 2 представлена реконструированная система электроснабжения села Корсунь. Новое месторасположение ТП обусловлено их нахождением в центре «тяжести» электрических нагрузок. Линии электропередач (ЛЭП), производящие электроснабжения потребителей, относящихся ко второй категории надежности, и третьей категории с наибольшими нагрузками спроектированы по кольцевой схеме с применением устройств секционирования и резервирования, работа которых подробно описана в [6, 7].
Предложенная система электроснабжения решает проблему повышения надежности электроснабжения, так как содержит средства секционирования и резервирования. Применение АВР и СП при аварийных режимах в сети на одном из участков ЛЭП позволяет продолжать электроснабжение потребителей, подключенных к другому участку, в расчете на изолирование поврежденного элемента сети [8].
Добиться большего повышения надежности электроснабжения данного населенного пункта можно с помощью применения в сетях 0.38 кВ мультиконтактных коммутационных систем, которые позволяют повысить интеллектуальность распределительной сети. Концепция их применения подробно изложена в [4, 5].
Работа МКС отслеживается системами учёта и контроля. Каждый аппарат имеет функцию дистанционного управления, которое осуществляется с помощью связи устройств с блоками обработки информации и управления (БОИиУ). Причем каналы связи можно выбрать различные: радиочастоты, PLC- модемы JPS, JPRS, и т.д.
Рисунок 2 - Реконструированная система электроснабжения села Корсунь
Микропроцессорные (или микроконтроллерные) блоки управления мультиконтактных коммутационных систем обязаны иметь алгоритмы работы при отсутствии связи. Эти алгоритмы могут быть построены на использовании анализа признаков режимов работы сети, подробно рассмотренных, например, в [6].
К тому же можно все трансформаторные подстанции оборудовать следующими системами контроля, автоматики и управления:
- системы определения мест повреждений в ЛЭП и ТП - комплект устройств определения места повреждения (ОМП);
- системы регулирования параметров качества электроэнергии (в том числе устройства автоматического регулирования напряжения, возможно таких, как в источнике [9]) - комплект устройств регулирования параметров качества электроэнергии (РПКЭ);
- системы автоматизации подстанции (перераспределение нагрузки по шинам, комплекты РЗиА, АПВ, АВР, АЧР, и т.п.) - БАП (блок автоматизации подстанции);
- системы, которые будут обеспечивать безопасность на подстанции - ББП (блок безопасности подстанции);
- системы автоматического регулирования (компенсации) реактивной мощности
- КРМ;
- системы умного учёта электроэнергии - комплект устройств умного учета
(КУУ);
- другие системы по мере их разработки.
Информация со всех указанных и перспективных систем должна передаваться в БОИиУ, а дальше в единый центр управления (ЕЦУ) (им может быть диспетчерская сетевой организации).
Вводы потребителей села Корсунь можно также оборудовать системой КУУ. Это, соответственно, позволит определять значения потерь электрической энергии, времени перерывов в электроснабжении, выявления несанкционированных подключений и т.п. Также система КУУ потребителей нужна для осуществления корректировки стоимости электроэнергии в зависимости от её качества, количества и продолжительности перерывов в электроснабжении [10, 11, 12, 13]. Учитывая концепцию интеллектуальных сетей с применением МКС [4, 5] ЛЭП можно оборудовать системами дистанционного мониторинга технического состояния (наклон опор, состояние изоляции, зарастание и т.п.), которые будут передавать данные о состоянии элементов ЛЭП в БОИиУ и ЕЦУ.
На рисунке 3 представлена система электроснабжения, отображающая местоположения, в которых планируется установить мультиконтактную коммутационную систему с 4-мя выводами и две мультиконтактные коммутационные системы с 3-мя выводами. С помощью данных видов МКС можно производить электроснабжение потребителей второй категории надежности, которых в поселке 4: 122, 130 - коровники, 111 - котельная, 112 - школа.
Рисунок 3 - Система электроснабжения села Корсунь с применением МКС
Подробное изображениемультиконтактной коммутационной системы с 4-мя выводами (МКС-4) представлено на рисунке 4.
_@
МКС-4 Т
Рисунок 4 - Мультиконтактная ситема МКС-4 с обозначением контактных групп и
выводов
Данный вид МКС имеет 4 группы выводов и 4 группы контактов, включенное/ отключенное состояние которых можно представить в виде двоичного кода: 1 -контактная группа замкнута, 0 - контактная группа разомкнута. Каждому варианту соединений контактов присваивается буквенный код. В таблице 1 приведены варианты кодирования состояния контактных групп устройства МКС-4.
Таблица 1 - Состояние контактных групп и их кодировка
Код ситуации № контакта Примечание (соединение выводов)
1 2 3 4
А 0 0 0 0 Нет
В 1 0 0 0 Нет
С 0 1 0 0 Нет
Д 0 0 1 0 Нет
Е 0 0 0 1 Нет
F 1 1 0 0 В1-В2
G 1 0 1 0 В1-В3
H 0 1 0 1 В2-В4
I 0 0 1 1 В3-В4
J 1 1 1 0 В1-В2-В3
К 1 1 0 1 В4-В1-В2
L 1 0 1 1 В1-В4-В3
М 0 1 1 1 В2-В3-В4
N 1 1 1 1 В1-В2-В3-В4
O 0 1 1 0 B2-B3
Изображение мультиконтактной коммутационной системы с 3-мя выводами представлено на рисунке 5.
Рисунок 5 - Мультиконтактная ситема МКС-3 с обозначением контактных групп и
выводов
Данная МКС оборудована тремя группами выводов и тремя группами контактов. Аналогично, как и для МКС-4 положение контактов можно представить с помощью двоичного кода. Варианты их соединения представлены в таблице 2.
Таблица 2 - Состояние контактных групп МКС-3 и их кодировка
Код ситуации № контакта Примечание (соединение выводов)
1 2 3
А 0 0 0 Нет
В 1 0 0 Нет
С 0 1 0 Нет
Д 0 0 1 Нет
Е 1 1 0 В1-В2
Р 1 0 1 В1-В3
О 0 1 1 В2-В3
Н 1 1 1 В1-В2-В3
Таким образом, в результате переключения контактных групп коммутационных устройств МКС, можно производить ряд переключений в сети, которые позволят изменить конфигурацию питающей сети, изолировать поврежденный участок системы и продолжить электроснабжение потребителей. Но стоит отметить что, для конкретных видов МКС нужно производить соответствующие расчеты, чтобы определить точное место их установки в реальной сети.
К тому же МКС стоит применять для электроснабжения потребителей более высокой категории надежности и использовать в тех местах электрической сети, где они реально могут быть нужны. То есть нужно производить определенные капитальные расчеты на реализацию данных устройств в ЛЭП 0.38 кВ.
Капитальные вложения на внедрение мультиконтактной коммутационной системы (МКС) в ЛЭП 0,38 Кв будут складываться из стоимости МКС, затрат на ее доставку, установку, затрат на дополнительные комплектующие линии электропередачи (ЛЭП) (зажимы, арматура, крепеж).
Капитальные вложения (К) определяются по формуле [14]:
К=Ц+М+Т, (1)
где
Ц - стоимость комплектующих изделий, руб;
М - затраты на монтаж установки, руб. (15.. .25 % от Ц);
Т - транспортные расходы, руб. (составляют 10...15 % от Ц).
В дальнейшем нужно будет произвести расчет эксплуатационных издержек при реализации мультиконтактных коммутационных систем в электрической сети 0.38 кВ, а также определить годовой экономический эффект от реализации МКС и срок окупаемости данных средств.
Если произвести все вышеперечисленные модификации системы электроснабжения села Корсунь, то при аварийной ситуации на каком-либо участке ЛЭП, на основе полученных данных от систем контроля, управления, мониторинга и учёта осуществляется автоматическое управление коммутационными аппаратами в сети: конфигурация сети изменяется c помощью переключений контактов МКС, СП, СПАВР, АВР таким образом, чтобы изолировать повреждённый участок и обеспечить питание потребителей по резервным участкам.
Выводы. По итогам проделанного исследования можно сделать следующие выводы:
1. Существующая система электроснабжения села Корсунь, Верховского района, Орловской области значительно устарела, необходимо произвести ее реконструкцию, объем которой составит 65% от существующей электрической сети.
2. Применение коммутационных устройств МКС-3 и МКС-4 в системах электроснабжения села Корсунь даст возможность значительно повысить автоматизацию электрических сетей, надёжность электроснабжения потребителей в расчете управление конфигурацией электрической сети.
3. МКС необходимо устанавливать только для питания потребителей высокой категории надежности. Это связано с немалой стоимостью их внедрения в сеть.
Библиография:
1. Лансберг А.А., Виноградов А.В. Мультиконтактная система МКС-4 и преимущества ее применения. - Энергетика. Проблемы и перспективы развития [Электронный ресурсра]: материалы IV Всероссийской молодежной научной конференции / отв. ред.Т. И. Чернышова. Тамбов. : Издательский центр ФГБОУ ВО «ТГТУ», 2019. С. 117-118.
2. Лукьянов Ю.И Автоматическое секционирование и резервирование линий электропередачи 0.38 Кв: Сборник статей «Студенчество России: век XXI». Орел. : Изд-во Орел ГАУ, 2016. C. 207-208.
3. Правила устройства электроустановок / 7-е изд., перераб. и доп. М. : ДЕАН, 2004. 656 с.
4. 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.
5. Виноградов А.В., Большев В.Е., Виноградова А.В. Системы интеллектуализации распределительных электрических сетей: В сборнике: Информационные технологии, системы и приборы в АПК: материалы 7-й Международной научно-практической конференции «Агроинфо-2018». Сибирский федеральный научный центр агробиотехнологий Российской академии наук, Сибирский физико-технический институт аграрных проблем и др., 2018. С. 443-447.
6. Виноградов А.В. Повышение надежности электроснабжения сельских потребителей посредством секционирования и резервирования линий электропередачи 0,38 кВ : монография / А. В. Виноградов, А. В. Виноградова. Орел. : Изд-во ФГБОУ ВО Орловский ГАУ, 2016. 224 с.
7. Виноградова А.В. Секционирование и резервирование линий электропередач 0,38 кВ в системах электроснабжения сельских потребителей: дис. ... канд. техн. наук. Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства РАСХН, Москва, 2015. 230 с.
8. Алексеева И.А. Выключатель нагрузки с предохранителем или силовой выключатель: что лучше? // Новости электротехники. 2015. № 1. 91 с.
9. Golikov I.O., Vinogradov A.V. Adaptive automatic voltage control in rural electric networks 0,38 kv // Monograph. Orel. : Publishing house of the Orel state agrarian university, 2017. 166 p.
10. А system for monitoring the number and duration of power outages and power quality in 0.38 kV Electrical Networks / Vinogradov A. [etc] In: Vasant P., Zelinka I., Weber Gw. (eds) Intelligent Computing & Optimization. ICO 2018. Advances in Intelligent Systems and Computing, vol 866: 1-10. Springer, Cham. DOI: 10.1007/978-3-030-00979-3_1.
11. Виноградов А.В., Виноградова А.В., Большев В.Е. Устройства и система мониторинга надежности электроснабжения и отклонения напряжения в электрических сетях 0,38 кВ // Вестник НГИЭИ. 2017. № 11(78). С. 69-82.
12. Система контроля надежности электроснабжения и качества электроэнергии в электрических сетях 0,38 кВ / А.В. Виноградов [и др.] // Промышленная энергетика. 2018. № 3. С. 14-18.
13. Бородин М.В., Виноградов А.В. Редакция методики корректировки стоимости потребленной электро-энергии в зависимости от её качества и алгоритм её реализации в соответствии с ГОСТ на качество электроэнергии // Вестник НГИЭИ. 2018. № 4 (83). С. 54-64.
14. Водяников В.Т. Экономическая оценка средств электрификации и автоматизации сельскохозяйственного производства и систем сельской энергетики: Учебное пособие. М. : МГАУ, 2007. 400 с.
УДК 664.92
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ МЯСНЫХ РУБЛЕНЫХ ПОЛУФАБРИКАТОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ РАСТИТЕЛЬНЫХ АНТИОКСИДАНТОВ
Ряполов Р.П., Афанасенко М.А., магистранты 1 курса направления подготовки 19.04.03 «Продукты питания животного происхождения». Научный руководитель: д.с.-х.н., профессор Лещуков К.А. ФГБОУ ВО Орловский ГАУ
АННОТАЦИЯ
Изучено влияние биологически активного антиоксидантного комплекса лапчатки белой на функционально-технологические свойства мясных рубленых полуфабрикатов. Применение антиоксидантов лапчатки белой улучшает функционально-технологические свойства и увеличивает выход и срок хранения готовых продуктов.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА
Мясные рубленые полуфабрикаты, лапчатка белая, функционально-технологические свойства.
ABSTRACT
The effect of the biologically active antioxidant complex of the white cinquefoil on the functional and technological properties of chopped meat semi-finished products was studied. The use of Potentilla antioxidants white improves functional and technological properties and increases the yield and shelf life of finished products.
KEY WORDS
Meat chopped semi-finished products, white noodles, functional and technological properties.
Первостепенное значение в пищевой промышленности приобретает проблема максимального сохранения уже произведённых продовольственного сырья и пищевых продуктов на всех этапах их производства, хранения, транспортировки и реализации, включая домашние условия. Эти задачи могут быть решены в значительной степени с
