Науковий журнал «Енергетика: економіка, технології, екологія»

ЗАСТОСУВАННЯ АНАЛІЗУ КРИТЕРІЇВ УСПІХУ ІМОВІРНІСНОГО АНАЛІЗУ БЕЗПЕКИ АЕС ПРИ ІМОВІРНІСНІЙ ОЦІНКИ ЕФЕКТИВНОСТІ ФІЗИЧНОГО ЗАХИСТУ

Сергій Горбачик, Вадим Кондратюк, Сергій Клевцов — вт, 17 гру 2024 00:00:00 +0200

Одним із інструментів, що тривалий час використовується для кількісної оцінки стану безпеки атомних електростанцій (АЕС) у всьому світі – є імовірнісний аналіз безпеки (ІАБ).

Однак, не дивлячись на всі позитивні сторони ІАБ АЕС, він, наприклад, не враховує таку складову, як фізичний захист, що несе за собою відповідний негативний ефект, який пов'язаний з вразливістю ядерних установок щодо диверсій.

Безпосередньо залучити ІАБ АЕС для оцінки ефективності фізичного захисту ядерних установок не є можливим, так як існуюча методологія та процедура застосування даного інструменту не підходить для фізичного захисту, що вимагає розроблення нової методології імовірнісного аналізу фізичного захисту. При цьому, необхідно зазначити, що в одних випадках можливо застосовувати методи традиційного ІАБ АЕС для виконання деяких елементів імовірнісного аналізу фізичного захисту без змін (наприклад, аналіз надійності обладнання), в інших випадках необхідно розробити нові методи для частини елементів імовірнісного аналізу фізичного захисту по аналогії з традиційним ІАБ АЕС (тобто адаптувати, наприклад, аналіз критеріїв успіху), і, нарешті, в інших випадках необхідно розробити власні нові методи (наприклад, аналіз дій правопорушника) для елементів імовірнісного аналізу фізичного захисту, які відсутні в традиційному ІАБ АЕС.

В загальному, процес застосування ІАБ АЕС для оцінки ефективності систем фізичного захисту ядерних установок, вимагає не лише розроблення нової методології, а й потребує доволі великої витрати часу з залученням значних людських та матеріальних ресурсів. Тому, для першого ітераційного кроку застосування традиційного ІАБ АЕС для оцінки ефективності фізичного захисту ядерних установок, як приклад, розглядається можливість адаптації методології аналізу критеріїв успіху традиційного ІАБ АЕС для імовірнісного аналізу фізичного захисту ядерних установок.

ОЦІНКА СТАНУ БІОЛОГІЧНОГО ЗАХИСТУ ЗОНИ ПАТРУБКІВ РЕАКТОРНОЇ УСТАНОВКИ ЕНЕРГОБЛОКУ 5 ЗАЕС, З МЕТОЮ ПРОДОВЖЕННЯ ТЕРМІНУ ЕКСПЛУАТАЦІЇ

Валерій Коньшин, Анна Анюшкіна — вт, 17 гру 2024 00:00:00 +0200

Продовження терміну експлуатації атомних електричних станцій України у понадпроєктний період як і у більшості країн, які експлуатують ядерні енергоблоки, є прийнятою стратегією і здійснюється практично. У зв′язку з цим виникає потреба у проведенні перевірочного розрахунку основних елементів енергообладнання, що визначають ресурсні характеристики.Робота присвячена визначенню причин і механізмів старіння елементів біологічного захисту зони патрубків та розробці заходів з управління старінням біологічного захисту зони патрубків. Зроблена спроба розробки розрахункового обґрунтування залишкового ресурсу біологічного захисту зони патрубків, на підставі якого можна зробити висновок про можливість продовження терміну експлуатації біологічного захисту. Робота виконана шляхом адаптації результатів звітної документації, що стосується визначення ефективності та перепризначення терміну експлуатації біологічного захисту енергоблоків № 1-4 ЗАЕС. Виконана оцінка технічного стану елементів біологічного захисту на підставі даних показників потужності ефективної дози (ПЕД) гамма-випромінювання за даними вимірювань на штатних стаціонарних датчиках потужності дози в приміщенні ГА701 за десятирічний період експлуатації. При визначенні групи параметрів технічного стану, що визначають захист від нейтронного випромінювання в зоні патрубків, використано метод «довжин релаксації». Виконано рекурсивний аналіз зміни радіаційної обстановки на енергоблоці № 5 ЗАЕС для оцінки ступеня деградації елементів біологічного захисту протягом періоду експлуатації, і який дозволив оцінити закономірності розвитку радіаційної обстановки на енергоблоці та прогнозувати зміну параметрів БЗ на короткостроковий та довгостроковий періоди Результати виконаної оцінки технічного стану дозволяють рекомендувати продовження терміну експлуатації енергоблока №5 Запорізької АЕС (у частині відповідності біологічного захисту зони патрубків реактора) на надпроєктний період до 50 років.

РАНЖУВАННЯ СПОЖИВАЧІВ - РЕГУЛЯТОРІВ ЕЛЕКТРИЧНОГО НАВАНТАЖЕННЯ

вт, 17 гру 2024 00:00:00 +0200

Показано, що управління електроспоживанням за рахунок регулювання потужності споживачів-регуляторів є важливим фактором зменшення пікових навантажень промислових підприємств. Показано, що в години пікових навантажень енергосистеми доцільно зменшувати потужність підприємств для вирівнювання загального графіка електричних навантажень. Процедуру зниження загального навантаження можна досягти шляхом регулювання електроспоживання споживачами – регуляторами або їх відключенням. Для ранжування споживачів – регуляторів необхідно виконати процедуру оптимізації. Для процедури оптимізації запропоновано застосування комбінаторних алгоритмів, в основі яких лежать евристичні схеми знаходження рішень. Досліджено спосіб знаходження оптимального списку таких споживачів за допомогою генетичного алгоритму – евристичного методу пошуку, що використовується для рішення задач оптимізації і моделювання шляхом випадкового підбору комбінування і варіації шуканих параметрів з використанням механізмів аналогічних природньому відбору. Для реалізації поставленої задачі створюється програмна модель еволюційного процесу – розвитку деякої популяції особин. Описано алгоритм, за яким можна отримати найбільш оптимальне рішення вибору споживачів на підприємстві. Генетичний алгоритм розглядається для вирішення задачі вибору складу споживачів на нижньому рівні електричної мережі підприємства. В процесі вибору аналізуються функції збитку і кількості перемикання, які при пошуку рішення прямують до мінімуму. Програмна модель еволюційного процесу включає наступні етапи: створення початкової популяції; схрещування; мутація. Розглянуто детальний опис генетичного алгоритму, його сутність, принцип застосування для регулювання навантаження, шляхом вибору оптимального варіанту споживачів для регулювання електричного навантаження. В якості критеріїв, за якими обирається найбільш оптимальний список споживачів-регуляторів обрано функції збитку та кількості перемикань.

РОЗРАХУНОК НА СЕЙСМОСТІЙКІСТЬ СИСТЕМИ ПУСКОВОГО ПОВІТРЯ РДЕС

Тимофій Бібік, Іван Остапенко, Дмитро Гаврильчик — вт, 17 гру 2024 00:00:00 +0200

Земля під нашими ногами жива, хоч вона є кам’янистою планетою. Попри те, що геологічну активність неможливо відчути, іноді вона проявляє себе різко та небезпечно. Землетруси та сейсмічні явища відповідають за передачу цих тектонічних ударів і змусили людей бути готовими до різних ситуацій із коливанням земної кори. Сейсмічні поштовхи викликають багато небезпечних явищ: зсуви і лавини в горах, хвилі паводків (цунамі) на берегах морів і океанів, тріщини і розрідження на поверхні суші.

Залежно від магнітуди землетрусів, відповідно, щороку відбувається від одного до двох десятків землетрусів, потужністю понад 7 балів за школою Ріхтера. Як можна запобігти руйнуванням обладнання будівель, катастрофам і смертям та що таке «сейсмостійкість» — питання нашого дослідження.

Для підтвердження того, що обладнання гарантовано буде виконувати свої функції в умовах сейсмічних впливів виконується кваліфікація обладнання. Оцінка початкового стану сейсмічної кваліфікації полягає у проведенні зіставлення сейсмічних кваліфікаційних характеристик з сейсмічними кваліфікаційними вимогами, а також встановлення наявності в заводській та проектній документації інформації щодо закріплення обладнання, і дозволяє встановити, чи були враховані пред'явлені в процесі сейсмічної кваліфікації його кваліфікаційні вимоги під час розробки та постановки на виробництво, виготовлення та монтажу.

Сейсмічні кваліфікаційні характеристики містяться в конструкторській документації розробників та виробників обладнання та можуть бути зазначені у різному вигляді: значень амплітуд прискорення; інтенсивності землетрусу та рівня встановлення обладнання над нульовою відміткою; параметрів випробувань, групи механічного виконання тощо.

Якщо кваліфікаційні характеристики обладнання відповідають визначеним або розрахованим кваліфікаційним вимогам, то кваліфікація такого обладнання на сейсмостійкість є встановленою.

АНАЛІЗ ВПЛИВУ ЗОВНІШНЬОЇ ТЕМПЕРАТУРИ НА ПИТОМЕ СПОЖИВАННЯ ГАЗУ ТЕПЛОДЖЕРЕЛ

Михайло Сасько, Віктор Розен — вт, 17 гру 2024 00:00:00 +0200

У статті розглядається вплив зовнішньої температури на питоме споживання газу теплоджерел з урахуванням тарифів на централізоване опалення по регіонам України. Дослідження спрямоване на виявлення закономірностей між зовнішніми кліматичними умовами і споживанням газу для опалення, що дозволяє оптимізувати енергоспоживання та підвищити ефективність використання енергоресурсів.

Проведено аналіз даних по тарифах на централізоване опалення, чисельності населення та площі регіонів України. Виконано кластерний аналіз та ієрархічну класифікацію регіонів, що дозволило виявити групи з подібними характеристиками споживання газу та тарифами на опалення. Досліджено співвідношення населення відносно площі регіонів та його вплив на споживання газу і тарифну політику.

АДАПТИВНА ІМПУЛЬСНА СИСТЕМА ВПЛИВУ З ПОВЕРХНІ НА ПРИВИБІЙНУ ЗОНУ НАФТОВОЇ СВЕРДЛОВИНИ

Віктор Сліденко, Степан Шевчук, Леонід Лістовщик, Вячеслав Бут — вт, 17 гру 2024 00:00:00 +0200

В даній статті досліджено функціонування адаптивної імпульсної системи з електрогідравлічним приводом для впливу на привибійну зону нафтової свердловини з поверхні без зупинки видобутку вуглеводнів. Особливу увагу приділено визначенню структури та функцій електрогідравлічного приводу імпульсної системи та визначено раціональну зону спрацювання імплозійного генератора імпульсів з встановленням обмежень на його функціонування. В статті наведено математичну модель імплозійного імпульсного процесу та функціонально-логістичну модель адаптації імпульсної системи до умов робочого середовища. Розглянуто варіант компоновки системи з встановленням імплозійного генератора імпульсів на насосному агрегаті для дії з поверхні на привибійну зону нафтової свердловини. Визначено раціональну довжину імплозійної камери та встановлено область функціонування адаптивної імпульсної системи з генерацією раціональних значень тиску гідроудару. Експериментально встановлено, що одним з напрямків застосування адаптивної імпульсної системи є можливість генерації частотного режиму з виникненням резонансних коливань тиску в привибійній зоні нафтової свердловини, що дозволить значно підвищити ефективність запропонованої системи.

В роботі наведені результати промислової апробації адаптивної імпульсної системи з електрогідравлічним керуванням попередньої модифікації за промислових умов України. Наведена характеристика пристроїв, які були застосовані в процесі промислової апробації.

ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ФУНКЦІОНУВАННЯ ЕНЕРГОКОМПАНІЙ ОПТИМАЛЬНИМ РОЗПОДІЛОМ ВИТРАТ НА ТЕХНІЧНЕ ОБСЛУГОВУВАННЯ І РЕМОНТ ОБЛАДНАННЯ

Євген Бардик, Ігор Заклюка — вт, 17 гру 2024 00:00:00 +0200

Наразі існує висока імовірність виникнення аварійних ситуацій в електроенергетичній системі(ЕЕС) внаслідок відмов електрообладнання викликаних перш за все об’єктивно існуючим старінням і значним вичерпанням його ресурсу працездатності. Аварійні ситуації, що виникають при відмовах електрообладнання, призводять до порушення динамічної стійкості енергосистем та вузлів навантаження ЕЕС за напругою, каскадному розвитку аварій і, як наслідок, до порушення технологічних процесів підприємств-споживачів, що супроводжуються значними збитками. Одним із шляхів запобігання раптовим відмовам або максимального зниження ризику їх виникнення є забезпечення раціонального і ефективного управління функціонуванням та зниження витрат на експлуатацію обладнання без ризику зниження надійності ЕЕС.

Для вирішення задач оптимального розподілу експлуатаційних витрат енергокомпанії з урахуванням об’єктивно існуючих обмежуючих факторів запропонована узагальнена балансова модель рознесення витрат по групам і одиницям електрообладнання, яка є функцією сумарних витрат від низки експлуатаційних факторів.

Отримано математичні моделі для розрахунку коефіцієнтів дольової участі електрообладнання в формуванні витрат на його ремонт і експлуатацію за кожним з виділених факторів. Запропонована лінгвістична математична модель для визначення узагальнених оцінок ступеню значущості одиниць і груп електрообладнання у формуванні розподілу ремонтно-експлуатаційних витрат з урахуванням основних експлуатаційних факторів.

Розроблено алгоритм і програмне забезпечення моделювання режимів електроенергетичної системи зі схемою електричних з'єднань електричних мереж напругою 35–330кВ для оцінки індексу ризику функціонування і розподілу ремонтно-експлуатаційних витрат енергокомпанії. Виконано розрахунковий розподіл ремонтно-експлуатаційних витрат енергокомпанії за поточними технічними характеристиками обладнання і режимів підсистеми ЕЕС.

ЗАСТОСУВАННЯ ПРИЛАДІВ-РОЗПОДІЛЮВАЧІВ ОБЛІКУ ТЕПЛОВОЇ ЕНЕРГІЇ: ПЕРВИННИЙ АНАЛІЗ ПОКАЗНИКІВ

Євген Микита, Валерій Дешко — вт, 17 гру 2024 00:00:00 +0200

В даній статті викладено первинний аналіз даних з системи розподільного обліку багатоквартирного будинку, покази окремих груп розподілювачів, виконано порівняння між групами споживачів для виявлення факторів, що впливають на точність розподілу сформульовано основні тези подальших досліджень. В рамках аналізу використовувались дані з приладів-розподілювачів системи розподільного обліку теплової енергії на опалення багатоквартирного будинку в м. Біла Церква. Було проаналізовано розподілене споживання квартир та опосередкований вплив повномасштабного вторгнення рф на поведінку споживачів опалення щодо індивідуального регулювання споживання теплової енергії на опалення. Також було проаналізовано можливий вплив розташування приміщень відносно поверховості на рівень споживання опалення. Для аналізу зібрані покази з розподілювачів застосовувались у первинному вигляді, та інтерпретованому розподіленому вигляді як розподілене енергоспоживання на опалення приміщень, а також питоме розподілене споживання для порівняння між квартирами без впливу різниці площ. Групування приміщень виконувалось поквартирно, по поверхах, по квартирних стояках, загальнобудинкове енергоспоживання на опалення. Під час аналізу процесу інтерпретації показів, було виявлено відсутність врахування споживання квартир з індивідуальними системами опалення, внаслідок чого неможливо в достатній мірі робити висновки про поведінку споживачів відносно регулювання опалення. Подальші дослідження необхідні для уточнення значень поправкових коефіцієнтів при інтерпретації показів, в загальному виявлення доцільності застосування деяких поправкових коефіцієнтів, розробки змін до методики розподільного обліку теплової енергії на опалення, досліджень поведінки споживачів на даному рівні індивідуального контролю енергоспоживання.

ЕФЕКТИВНІСТЬ ВИКОРИСТАННЯ ХАРАКТЕРИСТИК ДЕМПФУВАННЯ КОЛИВАНЬ ЛОПАТОК ТУРБІН ДЛЯ ДІАГНОСТИКИ ТРІЩИН

Анатолій Бовсуновський, Олександр Носаль — вт, 17 гру 2024 00:00:00 +0200

Лопатки турбін в процесі експлуатації зазнають інтенсивних механічних (статичних та динамічних) і термічних навантажень у корозійно-агресивному середовищі. Наслідком такого навантаження є поступове накопичення розсіяного втомного пошкодження, яке зрештою локалізується у вигляді тріщини втоми. При досягненні тріщиною критичного розміру виникає небезпека руйнування лопатки з катастрофічними наслідками для всієї турбіни. Вчасне виявлення пошкодження лопатки можливе на етапі ремонту турбіни з використанням вібраційної діагностики.

Метою роботи є створення аналітичного підходу, що дозволяє моделювати зміну характеристики демпфування коливань лопатки турбіни з тріщиною втоми, а також дослідження впливу параметрів тріщини та геометричних параметрів лопатки на характеристики демпфування коливань лопатки для оцінки ефективності вібраційної діагностики пошкоджень.

Представлено результати дослідження впливу поверхневої поперечної тріщини на характеристики демпфування коливань лопатки турбіни. В результаті експериментально-аналітичного дослідження встановлено вплив параметрів тріщини (розміру та розташування тріщини) та геометричних параметрів лопатки на характеристику демпфування коливань лопатки.

Вібродіагностика лопаток турбін, заснована на зміні характеристики демпфування її коливань, є достатньо ефективною діагностичною ознакою для виявлення відносно невеликих тріщин, розмір яких не становить загрози цілісності лопаток.

ВЕРИФІКАЦІЯ ЕНЕРГЕТИЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ТРИФАЗНОГО МОСТОВОГО КОМПЕНСАЦІЙНОГО ПЕРЕТВОРЮВАЧА З ОДНІЄЮ КОМУТУЮЧОЮ ЛАНКОЮ

Валерій Бойко, Олександр Шкардун — вт, 17 гру 2024 00:00:00 +0200

Розглядається питання достовірності результатів аналітичного розрахунку випереджаючого кута регулювання силових електричних вентилів та кута регулювання трифазного мостового компенсаційного перетворювача електричної енергії з однією комутуючою ланкою. Зазначається, що величина цих кутів визначає спроможності перетворювача щодо генерації реактивної енергії разом з енергоживленням споживача електричної енергії постійного струму. Виходячи із складності аналітичного розрахунку зазначених характеристик, актуальним є питання верифікації отриманих результатів, що також є підтвердженням адекватності застосованої методики дослідження. Як інструмент досягнення мети роботи автори використовують схемотехнічне моделювання у пакеті Micro Cap. Докладно описана методика моделювання, наведені результати моделювання декількох режимів роботи перетворювача, проведено аналіз цих результатів. Порівняльний аналіз числових значень кутів регулювання і комутації, отриманих в результаті аналітичного розрахунку і схемотехнічного моделювання одних і тих же режимів роботи перетворювача, показав, що розбіжність не перевищує 5%. Це свідчить про адекватність застосованої методики моделювання і прийнятну точність результатів аналітичних розрахунків. Бібл. 3, рис. 3, табл. 3.

АНАЛІЗ РЕЗУЛЬТАТІВ ВПРОВАДЖЕННЯ ЗАБОРОНИ ОДНОЧАСНОГО ВВЕДЕННЯ ПОЗИТИВНОЇ РЕАКТИВНОСТІ ДВОМА ТА БІЛЬШЕ СПОСОБАМИ

Тимофій Бібік, Іван Остапенко, Володимир Кузьменко — вт, 17 гру 2024 00:00:00 +0200

Основною причиною виникнення заборони одночасного введення позитивної реактивності двома і більше способами є вимоги в правилах ядерної безпеки реакторних установок. Повинно бути виключено введення позитивної реактивності засобами впливу на реактивність, передбаченими технічним проектом реакторної установки, якщо робочі органи аварійного захисту не приведені в робоче положення. Технічними заходами повинна бути виключена можливість введення позитивної реактивності одночасно двома і більш передбаченими засобами впливу на реактивність, а також введення позитивної реактивності засобами на впливу реактивність при завантаженні і вивантаженні палива. Швидкість збільшення реактивності засобами впливу на реактивність має не перевищувати 0,07 βef/с. Для робочих органів системи управління та захисту з ефективністю понад 0,7 βef введення позитивної реактивності має бути кроковим, з вагою кроку не більше 0,3 βef (забезпечується технічними заходами). У технічному проекті РУ має бути зазначена величина кроку, пауза між кроками та швидкість збільшення реактивності.

Наслідком введення позитивної реактивності двома і більше способами можливе порушення умов нормальної експлуатації реакторних установок атомних станцій, через неконтрольоване збільшення нейтронного потоку в робочих і аварійних режимах реактора. Встановлений попереджувальний захист другого роду, що повинен вирішувати дану проблему має недоліки у своїй роботі, що приводять до явного порушення дійсної заборони на одночасне введення позитивної реактивності двома і більше способами. На основі проведених досліджень визначено та проаналізовано наявну похибку у роботі ПЗ-2. Для уникнення проблеми з одночасним введенням позитивної реактивності двома і більше способами запропоновано модернізація системи ПЗ-2 з подальшою її роботою від показників реактивності.

ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОЦЕСІВ ТЕПЛООБМІНУ СИСТЕМИ ОХОЛОДЖЕННЯ В ПТАШНИКУ ПРИ БІЧНІЙ ВЕНТИЛЯЦІЇ

Віктор Троханяк, Тарас Фуркало — вт, 17 гру 2024 00:00:00 +0200

Запропонований новий спосіб охолодження зовнішнього повітря у вентиляційних системах пташників, який базується на використанні води з підземних свердловин та теплообмінників рекуператорів для охолодження припливного повітря.

У птахівничому приміщенні пропонується бокова система охолодження в літній період року при температурі зовнішнього повітря +40 ℃. У припливні клапана, із зовнішньої сторони пташника, монтуються теплообмінні апарати. Їх кількість складає 40 шт для половини пташника з поперечними розмірами 0,85х0,3 м.

Проведено чисельне моделювання процесів аеродинаміки і теплопереносу в пташниках при тунельній системі вентиляції. В результаті чисельних розрахунків отримано розподіл температур, швидкостей і тисків в повітряному середовищі пташника. У певних точках, в районі входу у припливних клапанів, максимальна швидкість повітря досягає до 11,62 м/с. Тиск на вході в припливні клапани досягає 78,298 Па. Така поведінка говорить про те, що важче охолоджене повітря базується ближче до птиці, а більш нагріте піднімається вгору.

Із розподілу температур у різних перерізах в пташнику спостерігаємо, що охолоджене повітря з теплообмінних апаратів температурою +20 ℃ направляється від клапанів в пташник. Проходячи близько 1,5 м нагрівається і холодний потік розосереджується по приміщенні. Середня температура на цих ділянках складає в межах від +24,44 ℃ до +26,67 ℃. Враховуючи велику довжину пташника, поблизу стінки 1,5…0,5 м, відбувається температурна застійна зона, яка коливається від +27 ℃ до +32 ℃.

Використання теплообмінників для охолодження припливного повітря дає можливість підтримувати його температуру на рівні +20-25 ℃ та знизити показники вологовмісту в птахівничих приміщеннях, які є високими при використанні для охолодження припливного повітря касетних методів або розпилювання води форсунками.

ВПЛИВ ОПОРУ РЕЗИСТОРА ЗАЗЕМЛЕННЯ НЕЙТРАЛІ НА РЕЖИМИ РОБОТИ РОЗПОДІЛЬНИХ НАПРУГОЮ 20 КВ

Валерій Кирик, Анна Буряк — вт, 17 гру 2024 00:00:00 +0200

У статті розглянуто вплив різних режимів заземлення нейтралі на експлуатаційні параметри розподільних мереж напругою 20 кВ, зокрема вибір оптимального опору резистора для резистивного заземлення нейтралі. Одним із основних завдань є підвищення ефективності роботи розподільних мереж ОЕС України шляхом переходу з напруги 10 кВ на 20 кВ. Це рішення спрямоване на зниження втрат потужності, збільшення обсягу переданої енергії та поліпшення роботи релейного захисту. У контексті такого переходу особливо актуальним є вибір способу заземлення нейтралі трансформатора живлення, що істотно впливає на надійність і безпеку експлуатації електричних мереж.

В дослідженні виканано аналіз впливу резистивного заземлення нейтралі трансформатора на режимні характеристики мережі напругою 20 кВ, а також визначення оптимального значення опору резистора. У статті наведено результати порівняння мережі з ізольованою нейтраллю та резистивним заземленням. Проаналізовано основні експлуатаційні параметри, такі як струми короткого замикання, перенапруги на неушкоджених фазах, втрати потужності та роботу релейного захисту, що мають значний вплив на стабільність і безпеку функціонування мережі.

Моделювання виконано за допомогою програмного комплексу PowerFactory, який забезпечує можливість точного відтворення реальних умов функціонування електричних систем. Для проведення дослідження була створена імітаційна модель розподільної мережі на базі двотрансформаторної підстанції 110/20 кВ, що включає дві секції з відхідними лініями різної довжини та навантаження. Особлива увага приділялася вибору опору резистора для заземлення нейтралі та його впливу на параметри мережі. У дослідженні були розглянуті чотири варіанти: ізольована нейтраль та резистивне заземлення з опором 10 Ом, 15 Ом і 20 Ом.

Установлено, що для забезпечення стабільної та безпечної роботи розподільної мережі важливим є правильний вибір методу заземлення нейтралі. Оптимальним варіантом є резистивне заземлення з опором 15 Ом, яке дозволяє знизити втрати потужності, забезпечує достатній рівень струмів для ефективної роботи релейного захисту та мінімізує ризики перенапруг на неушкоджених фазах. Це дослідження є важливим для підвищення надійності функціонування розподільних мереж та безпеки електропостачання, особливо у контексті модернізації мереж ОЕС України.

МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ТА АНАЛІЗ ДИНАМІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ВЕНТИЛЬНОГО ДВИГУНА У СИСТЕМАХ АВТОМАТИЗОВАНОГО КЕРУВАННЯ

Олег Закладний, Володимир Прокопенко — вт, 17 гру 2024 00:00:00 +0200

Стаття містить детальний аналіз вентильних двигунів (ВД) в контексті автоматизованого управління, розглядаються динамічні режими та математичне моделювання електроприводу. Вона охоплює питання динамічних характеристик, побудови передаточних функцій, а також особливостей роботи ВД у системах з керованою швидкістю обертання. У статті подано експериментальні дані та результати комп'ютерного моделювання, які підтверджують ефективність вибраних моделей.

Експериментальні дослідження, проведені на лабораторному макеті, підтверджують точність розробленої математичної моделі, зокрема можливість апроксимації передатної функції двигуна в лінійному вигляді для спрощення аналізу та налаштування системи керування. Комп'ютерне моделювання діє в середовищі MATLAB з використанням SIMULINK, що дозволяє з високою точністю та наочністю візуалізувати перехідні процеси у ВД. Представлено також принцип підлеглого регулювання у замкнутій системі керування, який забезпечує стабільність і точність керування шляхом розділення на контури швидкості та струму.

Результати моделювання демонструють можливість використання отриманих моделей для подальших досліджень та розробки ефективних і надійних систем керування вентильними двигунами в промислових умовах. Запропонований підхід до моделювання відкриває перспективи для створення енергоефективних електроприводів з високою точністю регулювання.

ВПЛИВ ІН'ЄКЦІЇ КРАПЕЛЬ РІДКОГО КЕРОСИНУ ПРИ РІЗНИХ РАДІАЛЬНИХ ТА ТАНГЕНЦІЙНИХ ШВИДКОСТЯХ НА УТВОРЕННЯ NOX, CO ТА РОЗПОДІЛ ТЕМПЕРАТУРИ

Масуд Хаджіванд, Дмитро Долматов — вт, 17 гру 2024 00:00:00 +0200

У цьому дослідженні представлено числовий аналіз і CFD-моделювання згоряння рідкого керосину шляхом варіювання радіальних і тангенціальних складових швидкості крапель керосину, інжектованих через форсунку в реальний камеру згоряння. Краплі розглядаються через розподіл розмірів частинок за Розіном-Раммлером з використанням моделі розпилення Ейлера-Лагранжа. Основною метою цього дослідження є оцінка процесів утворення викидів, таких як NO і CO, а також коливань розподілу температури в зоні первинного згоряння під час процесу горіння та випаровування крапель. Для моделювання горіння випареного керосину було використано модель Flamelet, яка дозволяє детально описати кінетичну схему хімічних реакцій між (JetA-C10H22) і повітрям, інтегровану в ANSYS CFX, включаючи термічне та швидке утворення NO. Було застосовано стандартну модель турбулентності k-ϵ з покращеним описом стінок і моделлю випромінювання P1. Верифікація та валідація результатів аналізу були розглянуті в цьому дослідженні, де результати, такі як розподіл температури та утворення NO на різних радіальних відстанях камери згоряння, порівнювалися з реальними експериментальними даними. Результати показали, що поведінка крапель, зумовлена швидкостями інжекції, значно впливає на процес згоряння, включаючи розподіл температури, утворення NOx та викиди CO, особливо в зоні первинного згоряння.

ВИКОРИСТАННЯ ГЕОІНФОРМАЦІЙНИХ СИСТЕМ ДЛЯ МОНІТОРИНГУ СТАНУ ПІДЗЕМНИХ ВОД

Тетяна Гребенюк, Р. Артьомов, Наталія Ремез, Вадим Броницький — вт, 17 гру 2024 00:00:00 +0200

Стаття присвячена вивченню можливостей використання геоінформаційних систем (ГІС) для моніторингу стану підземних вод, що має важливе значення для забезпечення екологічної безпеки та сталого управління водними ресурсами. Підземні води є важливим джерелом прісної води для населення, промисловості та сільського господарства, однак вони вразливі до різноманітних забруднень, спричинених як природними, так і антропогенними факторами. Тому впровадження надійних систем моніторингу, які дозволяють своєчасно виявляти, оцінювати та прогнозувати зміни якості води, є необхідним для запобігання погіршенню екологічної ситуації та запобігання поширенню забруднення.

Геоінформаційні системи (ГІС) відкривають значні можливості для збирання та інтеграції великих обсягів просторових даних, зокрема супутникових знімків, результатів дистанційного зондування, даних автоматизованих сенсорів та польових спостережень. ГІС дозволяють створювати багатошарові карти, що відображають екологічний стан підземних водоносних горизонтів, моделювати процеси забруднення і прогнозувати їх можливий вплив на прилеглі екосистеми та джерела води. Завдяки використанню ГІС можна поєднувати дані з різних джерел у єдиній інтерактивній системі, що спрощує аналіз і забезпечує можливість швидкого реагування на будь-які виявлені відхилення.

У статті докладно розглядаються ключові методи, які використовуються в рамках ГІС для моніторингу підземних вод, зокрема супутникове зондування для аналізу змін на поверхні землі, спектральні індекси для оцінки стану рослинності та солоності ґрунтів, а також радіолокаційні методи для визначення електропровідності ґрунтів. Окрему увагу приділено застосуванню тривимірного моделювання, яке дозволяє візуалізувати поширення забруднень у підземних водоносних шарах, що полегшує прийняття рішень щодо оптимального розташування моніторингових станцій та проектування захисних споруд. У поєднанні з автоматизованими сенсорами, що фіксують параметри води в режимі реального часу, ГІС забезпечує безперервний контроль за фізико-хімічними показниками підземних вод і дозволяє оперативно оцінювати їх стан.

Стаття також аналізує можливості застосування прогнозного моделювання у ГІС для оцінки подальшого поширення забруднення та розробки заходів з управління екологічними ризиками. Описано, як математичні моделі у ГІС можуть допомогти передбачити вплив антропогенних та природних факторів на підземні води, що забезпечує розробку науково обґрунтованих рішень для зменшення забруднення та підтримання якості води на безпечному рівні. Впровадження ГІС у моніторинг підземних вод є важливим кроком до підвищення ефективності управління водними ресурсами, забезпечення їх захисту від забруднень та збереження екологічної стабільності регіонів.

ЗМІНИ В СВІТОВІЙ ЕНЕРГЕТИЦІ СПРИЧИНЕНІ ВІЙНОЮ РОСІЇ ПРОТИ УКРАЇНИ

Ларіса Третякова, Віталій Побігайло, Є. Усатий — вт, 17 гру 2024 00:00:00 +0200

Проблематика. Російське вторгнення в Україну, відмова росії від постачання запланованих обсягів природного газу в країни Європейського Союзу спричинили світову енергетичну і фінансову кризи та загальмували рух до розвитку відновлювальної енергетики. Для багатьох країн перехід до стабільних та екологічно чистих джерел енергії став проблематичним.

Мета дослідження. Загальний огляд та аналітичний аналіз тенденцій розвитку споживання енергетичних ресурсів та впровадження відновлювальних джерел в електроенергетичних системах у 2017-2023 роках за матеріалами дослідження International Energy Agency (IEA), наведеними у World Energy Outlook (WEO) [1-6].

Методика реалізації. У статті для дослідження використано тенденції розвитку світової системи відновлювальних станцій на підставі забезпечення кліматичної нейтральності, нульових викидів та чистого екологічного середовища. Дослідження змін та способів обмеження негативних наслідків від військових дій в Європі та Близькому Сході виконано за перспективними планами IEA.

Результати дослідження. Наведено огляд зміни структури енергоресурсів у світовому енергетичному балансі. Показано, що енергетична криза призвела до різкого зростання видобутку викопного палива, передусім вугілля та нафти. З метою стабілізації цін на паливо та зниження ціни на вироблену електроенергію розпочато будівництво нових потужностей для виробництва 250 млрд. кубометрів скрапленого газу щорічно. Наведено статистичну та прогнозовану інформацію щодо структури світового балансу енергоносіїв і річного виробництва електроенергії за видами генерації. Розглянуто екологічні негативні наслідки, які зареєстровано на останні три роки: підвищена емісія СО₂; забруднення повітря дрібнодисперсним пилом; забруднення ґрунтів і водних горизонтів; зміна кліматичних показників. Проаналізовано проблеми, які утворилися для реалізації нових проєктів будівництва відновлювальних джерел, розвитку електроенергетичної інфраструктури, безпеки та надійність електропостачання. Виконано аналіз запропонованих заходів за кількома сценаріями щодо збільшення виробництва і використання сонячної, вітрової та атомної енергії, зменшення залежності від традиційних джерел енергії та перспективи досягнення нульових викидів діоксиду вуглецю до 2030 року.

Висновки. Дії, спрямовані на скорочення споживання енергії, прогнозоване зниження цін на паливо, заплановані перезапуски атомної енергетики та подальше впровадження відновлювальних станцій – такі запропоновані заходи дають змогу вирішувати світові проблеми, що виникли. Впевненість у вирішенні поставлених завдань надають підтвердження з боку 83 країн та Європейського Союзу вчасно та в повному обсязі виконати зобов'язання стосовно досягнення нульового рівня викидів діоксиду вуглецю. Вивчення досвіду та напрямів розвитку світової енергетики створить можливість до швидкого відновлення енергетичної структури в Україні в післявоєнний час.

ПОБУДОВА СТРУКТУРИ СІЛЬСЬКИХ ЕЛЕКТРИЧНИХ МЕРЕЖ З УРАХУВАННЯМ НАЯВНОСТІ ВІДНОВЛЮВАНИХ ДЖЕРЕЛ ЕЛЕКТРОЕНЕРГІЇ

Анатолій Заболотний, Денис Федоша, Вера Дяченко, Юлія Ліуш — вт, 17 гру 2024 00:00:00 +0200

Зазначено, що хоча частка відновлюваних джерел електричної енергії продовжує зростати і стрімко розвивається, однак галузь все ще стикається з багатьма проблемами, зокрема, як продовжувати знижувати втрати електричної енергії та річні приведені витрати, покращити ефективність експлуатації та обслуговування, підтримувати стабільність електромережі, забезпечити безпеку та надійність роботи системи електропостачання що містять відновлювані джерела електричної енергії.

Показано, що ефективне рішення зазначених проблем можливе лише на основи аналізу перспектив розвитку локальних електроенергетичних систем, які містять відновлювані джерела електричної енергії, розробки механізмів технічного та організаційного забезпечення, які сприятимуть побудові сучасних системних (схемотехнічних) рішень.

Запропоновано застосувати метод потенційної поверхні для побудові оптимальної структури сільської електричної мережі при її проектуванні та модернізації в умовах присутності в ній відновлюваних джерел електричної енергії, який дозволяє оптимізувати структуру мережі з точки зору втрат електричної енергії та зниження річних приведених витрат.

Описано алгоритм формування структури систем електропостачання, який реалізує одночасне вирішення завдань визначення кількості вузлів навантаження, розподілу між ними електроприймачів, визначення конструкції джерел живлення, врахування дискретності конструкції елементів системи.

Наведено результати чисельного моделювання на основі запропонованого алгоритму на прикладі розв’язання задачі реконструкції ділянки сільської електромережі.

ПІДВИЩЕННЯ ПРОДУКТИВНОСТІ МАРКЕТИНГУ ПІД ЧАС ЗАЛУЧЕННЯ АБІТУРІЄНТІВ ДО ВСТУПУ В УНІВЕРСИТЕТ

Олег Коцар, Олена Бориченко, Віталій Побігайло — вт, 17 гру 2024 00:00:00 +0200

Професійна орієнтація абітурієнтів є невід’ємною частиною маркетингової стратегії університетів і країни в цілому з підготовки якісних фахівців для національної економіки. Потенційними абітурієнтами бакалаврату університетів є випускники середніх шкіл та коледжів. В статті наведено досвід залучення випускників шкіл та коледжів до вступу на бакалаврат кафедри електропостачання КПІ ім. Ігоря Сікорського за спеціальністю 141 «Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка» галузі знань 14 «Електрична інженерія». Бібл. 3.

ВИКОРИСТАННЯ АМІАЧНОГО ПАЛИВА ЯК ЗАХІД ЗІ ЗНИЖЕННЯ ПАРНИКОВИХ ГАЗІВ

Ілля Шахбазов, Олександр Сірий — вт, 17 гру 2024 00:00:00 +0200

У представленій роботі висвітлено можливості використання аміаку як альтернативного палива з метою досягнення низьковуглецевого розвитку держави та посилення боротьби з парниковими газами. З часів промислової революції спалювання було основним методом перетворення енергії для людської діяльності, включаючи виробництво електроенергії та транспорт. На сьогоднішній день ці сектори продовжують значною мірою покладатися на вуглеводневе паливо. Як наслідок, найбільший абсолютний приріст викидів вуглекислого газу у 2022 році був від виробництва електричної та теплової енергії. При збільшенні глобального попиту на електроенергію на 2,7%, викиди в енергетичному секторі зросли на 1,8% (або 261 Мт), досягнувши історичного максимуму в 14,6 Гт. Таким чином, значна частина викидів CO₂ виробляється через ці сектори, що є головним винуватцем глобального потепління, підриваючи боротьбу зі зміною клімату. Необхідність декарбонізації враховується програмними документами, у тому числі державними стратегіями, які не лише застерігають, а й забороняють надмірне утворення забруднюючих речовин та стимулюють популяризацію безвуглецевих технологій в енергетичних секторах. Загальновідомо, що інноваційний розвиток технологій спалювання палива необхідний для досягнення майбутніх цілей вуглецево-нейтральної системи. Незважаючи на докладені значні зусилля для зменшення викидів парникових газів при спалюванні вуглеводнів, наприклад, шляхом підвищення ефективності згоряння, цього недостатньо для досягнення низьких викидів парникових газів. Проведено аналіз досягнень у цій галузі та з’ясовано, що аміаку приділяється все більша увага як одному з найпривабливіших енергоносіїв через його безвуглецеву природу. Однак використання аміаку при спалюванні не позбавлене проблем, включаючи низьку швидкість полум’я, вузькі межі займистості, схильність до утворення NO_x. Таким чином, подальше впровадження аміаку в якості палива в енергетиці та промисловості потребує проведення комплексних досліджень робочого процесу горіння. Дослідження мають ґрунтуватися на визначенні впливу основних технологічних факторів, можливості застосування сумішевих палив, а також встановлення оптимальних геометричних та режимних параметрів паливоспалювальної системи.

ВПЛИВ АНОМАЛЬНИХ ЗНАЧЕНЬ НА ТОЧНІСТЬ ПРОГНОЗУВАННЯ ВТРАТ В РОЗПОДІЛЬЧИХ МЕРЕЖАХ

Ігор Блінов, Павло Шиманюк, Вікторія Сичова, Володимир Мірошник — вт, 17 гру 2024 00:00:00 +0200

Актуальність дослідження обумовлена сучасними трендами в управлінні режимами роботи розподільних електричних мереж із використанням технологій Smart Grid, а також необхідністю зниження витрат операторів систем розподілу на закупівлю електроенергії. Для цього потрібні точні результати прогнозування навантажень у вузлах мережі на різних горизонтах прогнозування. Різкі зміни топології мережі можуть збільшувати похибки прогнозу втрат як єдиного часового ряду, що негативно впливає на ефективність керування мережею та підвищує витрати на закупівлю електроенергії для покриття втрат.

У роботі було розглянуто методи прогнозування на основі штучних нейронних мереж для розрахунку та прогнозування втрат електричної енергії, а також проведено порівняння цих методів між собою. Розрахунки виконано на основі даних одного з українських операторів систем розподілу, а тестова електрична мережа адаптована на основі схеми CIGRE для моделювання втрат електричної енергії.

Оскільки дані вузлового навантаження містили пропуски та аномалії, було використано двоетапний алгоритм аналізу даних із застосуванням методу кластеризації DBSCAN для їх виявлення та корекції. В результаті проведених обчислень втрат на основі достовіризованих даних, похибка втрат була зменшена втричі порівняно з розрахунками, що базуються на коефіцієнтах навантаження. Використання методів аналізу даних та прогнозування на основі штучних нейронних мереж значно підвищує точність розрахунків втрат і мінімізує похибки.