автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Электрические нагрузки животноводческих предприятий НРБ

ОГЛАВЛЕНИЕ.

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ 1,1» Необходимость исследования электрических нагрузок животноводческих предприятий в НРБ.

1,2* Развитие методов определения электрических нагрузок.

1.2.1. Расчетные нагрузки.

1.2.2. Эмпирические и интерполяционные методы определения расчетных нагрузок.

1.2.3. Вероятностно-статистические методы определения расчетных нагрузок.

1.3. Методы применяемые для определения электрических нагрузок животноводческих предприятий.

1.3.1. Особенности животноводческих предприятий как приемники электрической энергии.

1.3.2. Определение электрических нагрузок животноводческих предприятий в СССР.

1.3.3. Определение электрических нагрузок животноводческих предприятий в НРБ.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОБОСНОВАНИЙ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ ПРЕДПРИЯТИЙ.

2.1. Анализ и определение показателей графиков электрических нагрузок.

2.I.I. Общие положения.

2.1.2» Необходимые показатели при исследованиях и расчетах электрических нагрузок.

2.1.3. Определение коэффициента загрузки асинхронных электродвигателей.

2.1.4. Особенности определения показателей графиков электрических нагрузок животноводческих предприятий.

2.2. Закономерности формирования электрических нагрузок животноводческих предприятий.

2.2.1. Основные вероятностно-статистические свойства графиков электрических нагрузок животноводческих предприятий.

2.2.2. Определение длительности наиболее нагруженного периода при формировании графиков нагрузок животно -водческих предприятий.

2.3. Необходимая точность определения электрических нагрузок.

2.4. Обоснование варианта статистического метода с учетом коэффициента загрузки и сравнение его с известными методами.

3. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ОДРЕ ДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК ЖИВОТНОВОДЧЕСКИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ.

3.1. Применяемые методы и приборы измерения.

3.1.1. Определение показателей графиков нагрузки индивидуальных электроприемников.

3.1.2. Определение показателей групповых графиков нагрузок

3.1.3. Применяемые измерительные приборы. t ' ., t

3.2. Методика измерения электрических нагрузок.

3.2.1. Выбор объектов исследований.

3.2.2. Методика измерения электрических нагрузок индивиду -альных электроприемников.

3.2.3. Методика измерения электрических нагрузок ферм и комплексов.

3.3. Методика обработки результатов измерений электрических нагрузок.

3.3.1. Методика обработки результатов измерений нагрузок индивидуальных электроприемников.

3.3.2. Методика обработки результатов измерений нагрузок ферм и комплексов.

3.4. Определение объема экспериментов.

3.4.1. Определение необходимого числа и продолжительности измерений для индивидуальных электроприемников.

3.4.2, Определение необходимого числа и продолжительности измерений для групповых графиков нагрузок.

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ ПРЕДПРИЯТИЙ.

4.1. Экспериментальные исследования электрических нагрузок молочных предприятий.

4.1.1. Выбор объектов исследований.

4.1.2. Результаты исследований режимов работы индивидуальных электроприемников на молочных предприятиях.

4.1.3. Результаты исследований графиков электрических нагрузок молочных ферм и комплексов.

4.2. Экспериментальные исследования электрических нагрузок комплексов для откорма телят. х °

4.2.1. Выбор объектов исследований. х

4.2.2» Результаты исследований электрических нагрузок на комплексах для откорма телят.

4.3» Экспериментальные исследования электрических нагрузок на свиноводческих комплексах.

4.3*1. Выбор объектов исследований.

4.3.2. Результаты исследований электрических нагрузок на свиноводческих комплексах.

4.4. Характеристики электропотребления в животноводческих предприятиях НРБ.

5. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ ПРЕДПРИЯТИЙ НРБ

5.1. Экспериментальная проверка применимости методов определения электрических нагрузок.

5.2. Методика определения электрических нагрузок при проектировании животноводческих предприятий НРБ.

5.3. Экономическая эффективность применения предложенной методики расчета нагрузок.

На ХН съезде Болгарской коммунистической партии который »состоялся в 1981 г., была поставлена задача значительного увеличения объема сельскохозяйственного производства. Только в восьмой пятилетке (1981.1985 гг.) предусмотрено увеличение продукции на 20.«22 %, с преимущественным развитием животноводства. Решения съезда предусматривают также эффективное применение современных научно-технических достижений на всех уровнях производства. Выполнение поставленных задач в значительной степени зависит от дальнейшего развития электрификации и автоматизации основных производственных процессов и требует улучшения технико-экономических показателей и повышения эффективности систем электроснабжения животноводческих предприятий, которые в первую очередь зависят от точности определения расчетных электрических нагрузок.

В НРБ исследования электрических нагрузок животноводческих предприятий пока проводятся эпизодически и в недостаточном объеме. В этой области в известной степени работали Андонов К., Михайлов Н., Пармаков Д., Станкев Ст., Христов Г., но пока не получены обобщенные результаты и не раскрыты все возможности для повышения экономичности электроснабжения. При проектировании применяется недостаточно обоснованная методика определения расчетных нагрузок, что приводит к большой недогрузке элементов систем электроснабжения.

В СССР вопрос исследования и расчета электрических нагрузок сельскохозяйственных предприятий давно стал предметом работы ряда ученых и инженеров. Большой вклад в решение проблемы внеслиБебко В.Г., Будзко И.А., Буц А.Н., Захарин А.Г., Лазаренко Н.И., Левин М.С., Лещинская Т.Б., Меженный С.Я., Пирхавка П.Я., Плюга-чев В.К., Ревуцкий С.С., Сергеев Г.А., Стафийчук В.Г., Двях В.М., Збин Л.Е. и др. По этим вопросам защитили кандидатские диссертации Вадачкория Г.В., Воробьев В.А., Ендонсамбуу Ц., Ким М.А., Кузьменко В.М., Плюгачев В.В,, Шестерень В.Е. и др. Это позволило решить на научной основе вопрос об определении электрических нагрузок.

Современные животноводческие предприятия по уровню электромеханизации приближаются к промышленным. Поэтому целесообразно использовать все передовое, что создано в теории электрических нагрузок промышленных предприятий с учетом специфических особенностей формирования нагрузок в животноводстве.

Анализ существувдих методов расчета нагрузок в промышленности и сельском хозяйстве СССР и НРБ показал, что непосредственное применение этих методов для животноводческих предприятий НРБ не сможет обеспечить требуемую точность расчета. Поэтому поставлена следу ицая цель диссертации: разработка методики определения расчетных нагрузок на основе теоретического и экспериментального исследования электрических нагрузок животноводческих предприятий НРБ.

Для достижения этой цели необходимо решить следующие основные задачи:- теоретическое и экспериментальное исследование режимов работы основных электроприемников в животноводстве;- теоретическое и экспериментальное исследование графиков нагрузки животноводческих ферм и комплексов;- обоснование необходимой точности расчета нагрузок животноводческих предприятий НРБ;- разработка методики определения электрических нагрузок при проектировании животноводческих предприятий НРБ, обеспечивающей необходимую точность расчета.

На основании анализа известных методов расчета нагрузок и особенностей животноводческих предприятий НРБ установлено, что дли разработки новой методики определения расчетных нагрузок необходимо определить значения расчетных коэффициентов, длительность исследуемого периода, допустимую погрешность расчета.

Показано, что для упрощения и повышения точности расчета нагрузок коэффициент загрузки асинхронных электродвигателей следует определять как отношение потребляемой из сети активной мощности к номинальной мощности на валу. С учетом этого разработан вариант метода технологического графика для определения расчетных нагрузок.

Суммарные ГН животноводческих ферм и комплексов рассматриваются как случайные процессы. С помощью вероятностно-статистичес-шх методов разработана оригинальная методика определения длитель-юсти наиболее нагруженного периода, являющаяся одним из важней-цих параметров при исследовании ГН.

Для анализа необходимой точности определения нагрузок впервые юследовано влияние неточности расчета на капитальные вложения 1 приведенные затраты для системы электроснабжения. При этом учтены особенности определения потери электроэнергии при недогрузке элементов и особенности экономических расчетов в животноводстве 1РБ.

На основании проведенных теоретических и экспериментальных исследований разработан вариант статистического метода определения электрических нагрузок, отличающийся от известных учетом коэффициента загрузки.

Точное определение расчетных нагрузок при проектировании животноводческих предприятий невозможно без наличия точных значений расчетных коэффициентов, экспериментально полученных на современных действующих фермах и комплексах. Для этой цели разработаны методики выбора объектов исследований, измерения нагрузок индивидуальных электроприемников и измерения нагрузок ферм и комплексов, которые учитывают конкретные условия животноводческих предприятий НРБ.

Обработка результатов эксперимента проводилась с применением методов математической статистики, преимущественно на ЭВМ. Для обработки Ш по продолжительности и значениям нагрузки для каждого времени суток разработан алгоритм и составлена программа для ЭВМ.

Продолжительность измерения электрических нагрузок определена как произведение необходимого числа независимых измерений и времени затухания автокорреляционной функции. Число независимых измерений для наиболее нагруженного периода впервые определено путем совместного использования доверительных интервалов математического ожидания и среднеквадратического отклонения с учетом допустимой погрешности расчетной нагрузки. Для этой цели получена аналитическая зависимость и построена номограмма.

По составленной методике исследованы нагрузки свыше двухсот электроприемников на животноводческих предприятиях НРБ в течение пяти лет. После статистической обработки результатов измерений получены необходимые при проектировании действительные значения показателей ГН всех типичных индивидуальных электроприемников*В результате экспериментальных исследований на двадцати животноводческих комплексах НРБ получены основные показатели групповых графиков активной и реактивной нагрузки и выявлены значительные недогрузки всех элементов систем электроснабжения.

Проведена экспериментальная проверка точности методов определения электрических нагрузок, которая показала, что разработанные варианты метода технологического графика и статистического метода с учетом коэффициента загрузки позволяют уменьшить среднюю погрешность расчета нагрузок со 120.140 % до 3.4 %. На основании этих методов разработана методика определения электрических нагрузок животноводческих предприятий НРБ с приложением всех необходимых коэффициентов для её применения. Методика принята специализированными проектными организациями Болгарии и её применение позволяет уменьшить приведенные затраты для основных элементов систем электроснабжения в среднем на 30 %, а экономический эффект составляет 1500.3000 лв/год для каждого проектируемого или реконструируемого животноводческого комплекса.

На защиту вносятся следующие основные положения:- методика определения длительности наиболее нагруженного периода, являющаяся одним из важнейших параметров при определении показателей графиков нагрузок;- зависимость капитальных вложений и приведенных затрат для системы электроснабжения от недогрузки элементов, на основе которой определена допустимая погрешность расчета нагрузок для животноводческих предприятий НРБ;- методика организации и проведения эксперимента и обработки статистического материала при исследовании электрических нагрузок животноводческих предприятий;- метод определения объема эксперимента для получения расчетной нагрузки путем совместного использования доверительных интервалов математического ожидания и среднеквадратического отклонения с учетом допустимой погрешности расчетной нагрузки;- алгоритм и программа обработки на ЭВМ суммарных графиков нагрузок по продолжительности и значениям нагрузки для каждого времени суток;- основные показатели индивидуальных и групповых графиков активной и реактивной нагрузки, необходимые при проектировании животноводческих предприятий НРБ;- варианты статистического метода с учетом коэффициента загрузки и метода технологического графика расчета нагрузок, отвечающие специфическим особенностям животноводческих предприятий НРБ и обеспечивающие требуемую точность расчетов;.- методика определения расчетных нагрузок при проектировании и реконструкции животноводческих предприятий НРБ.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. При проектировании животноводческих комплексов в НРБ в отличие от СССР, пока недостаточно обоснована методика определения расчетных нагрузок. Исследования показали, что применение завышенных значений коэффициента одновременности приводят к недогрузке элементов систем электроснабжения в 1,3 . 3 раза. Для повышения экономичности электроснабжения животноводческих предприятий НРБ необходимо разработать методику для более точного определения расчетных нагрузок с учетом их специфических особенностей.

2. Анализ впервые полученных путем статистической обработки зависимостей капитальных вложений и приведенных затрат для системы электроснабжения животноводческих предприятий НРБ от недогрузки элементов показал, что существующее несоответствие между проектными и действительными нагрузками приводит к увеличению капиталовложений на 25.60$ и приведенных затрат на 10.30 Показано, что погрешность значений расчетных нагрузок, с учетом дискретности шкалы номинальных мощностей электрооборудования, не должна превышать 10 %%

3. Обработка полученных в работе графиков нагрузок двадцати животноводческих комплексов НРБ, выполненная с помощью ЭВМ, пока' зала, что в периодах максимальной нагрузки у них наблюдается стационарная часть, из продолжительности которой по составленной методике получен один из важнейших параметров для определения показателей графиков нагрузок, а именно, длительность исследуемого наиболее нагруженного периода : 4 часа для молочных комплексов и 8 часов для свиноводческих комплексов и комплексов для откорма телят.

4. На основании исследований специфических особенностей животноводческих предприятий НРБ разработан теоретически и подтвержден экспериментально новый вариант статистического метода определения электрических нагрузок с учетом коэффициента загрузки* Показано, что для упрощения и повышения точности расчета коэффициент загрузки асинхронных электродвигателей следует определять как отношение потребляемой из сети активной мощности к номинальной мощности на валу.

5. На основании обследования особенностей электрооборудования и схем электроснабжения животноводческих предприятий НРБ разработана методика сбора и обработки статистического материала, обеспечивакщая получение достоверных и сравнимых результатов при исследовании электрических нагрузок животноводческих предприятий. Для обработки суммарных графиков нагрузок по продолжительности и значениям нагрузки для каждого времени суток разработан алгоритм и составлена программа для ЭВМ.

6. Анализ электрических нагрузок с применением методов математической статистики показал, что объем экспериментов при получении показателей нагрузки индивидуальных электроприемников и усредненных суммарных графиков нагрузок необходимо определять с помощью доверительных интервалов математического ожидания. Для определения объема экспериментов при получении расчетной нагрузки впервые выведена аналитическая зависимость и построена номограмма для определения числа независимых измерений путем совместного использования доверительных интервалов математического ожидания и среднеквадратического отклонения, с учетом допустимой погрешности расчетной нагрузки.

7. В результате экспериментальных исследований режимов нагрузки свыше двухсот электроприемников и графиков нагрузок двадцати животноводческих комплексов, выполненных по разработанной методике с применением ЭВМ, получены основные показатели индивидуальных и групповых графиков активных и реактивных нагрузок, необходимые при проектировании животноводческих предприятий НРБ. Значения коэффициента спроса - 0,25.0,37 для молочных комплексов и комплексов для откорма телят и 0,36.0,55 для свиноводческих комплексов - намного ниже, чем применяемые в настоящее время при проектировании.

8. По основным результатам работы на основании рекомендуемых нами вариантов метода технологического графика и статистического метода с учетом коэффициента загрузки разработана методика определения расчетных нагрузок животноводческих предприятий НРБ, в которой используются полученные при экспериментальных исследованиях показатели графиков нагрузок. Применение методики в специализированных проектных организациях Болгарии обеспечивает требуемую точность расчета нагрузок и приводит к уменьшению приведенных затрат для основных элементов систем электроснабжения в среднем на 30 %, а экономический эффект составляет 1500.3000 лв/год для каждого проектируемого или реконструируемого животноводческого комплекса*

1. Бендат Дж., Пирсол А., Измерение и анализ случайных процессов,

2. Будзко И.А. и др., Электроснабжение сельскохозяйственных пред-' приятий и населенных пунктов, М., Колос, 1975.

3. Будзко ИД. и др., Выбор сечений проводов распределительных линий с учетом роста нагрузок, Электричество, 1976, № 5.

4. С Будзко И;А#, Гессен В.Ю.у Электроснабжение сельского хозяйства, М., Ко лос,1979.5.^ Будзко И#А^ и др.1, Перспективы развития электроснабжения сельского хозяйства, Электрические станции, 1980, 11 7.'

5. Варамезов Ст.П. и др., Изследване върху режимите на работа на асинхронните двигатели в животновъдните ферми и комплекси, Coi» фия, Селскостопанска техника, 1981, № 8.

6. Вентцель Е.С.>, Теория вероятностей, М., Наука, 1969.

7. Волобринский С.Д. и др., Электрические нагрузки промышленных предприятий, Энергия, 1971.

8. U Воробьев В.А., К вопросу анализа электрических нагрузок электромеханизированных молочных ферм, Доклады ТСХА,' выпуск 141, 1968.

9. Вутсь О.Й., Саймре Б.Т.', Об электрической мощности и потребительском балансе молочных ферм, Тезисы докладов технического рабочего совещания п0 состоянии электрификации с.х. Эстонской ССР и перспективы на 1976-80 г.", Талин, 1976.

10. Георгиев Ив., и др., Механизация в животно вздет во то, София, Зе-миздат, 1978?

11. Гмурман В.Е. , Теория вероятностей и математическая статистика, М., ЕЬсшая школа, 1977^ . Гнеденко Б.В^, Об одной задаче масового обслуживания, Доклады АН УССР, 1958, № 5.

12. Гнеденко Б£>В. и др., 0 статистических методах расчета и исследования электрических нагрузок промышленных сетей, Электричество, 1961, № 2.

13. Дирацу B.Cw и др« , Электроснабжение промышленных предприятий, Киев,4 Вшца школа, 1974.

14. Ендонсанбуу Ц?, К вопросу об исследовании режимов электропотреб* ления в молочном животноводстве, Киев, УСХА Научные труды, 1977, вып. 105;

15. Иванов С.Б., СШ^Стефанов, И.ЙЛ1алов,4 Заплащането на електри-ческата енергия от някои селекостопански потребители, София, Механизация и електрификация на селското стопанство, 1978, № 6?

16. Ицкович Э.Л., Статистические методы яри автоматизации проив вод-ства,' М.1, Энергия,1 1964.

17. К Кая лов ТЖ; Основы анализа нагрузок и расчета электрических сетей промышленных предприятий, Электричество,' 1951, № 4.'

18. W Кая лов Г;М., Гродский С.Е., Исследование э лексических натру* зок механических цехов тракторного завода,Электричество Д961,Л 3.

19. Лившиц Л;С.>, Пшогачев ВЗ., Формирование суммарной нагрузки отдельными электроприемниками, Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства, 1976, № 10?

20. Методические указания по расчету электрических нагрузок в сетях 0,38+110 кВ сельскохозяйственного назначения,' РУМ, Сель^ энергопроект, 1981/ ноябрь;1

21. ОУ Пирхавка П.ЯУ,' Боков Г.С., Электрификация сельского хозяйства в капиталистических странах, My, 1978;*

22. Пирхавка ПУЛУ,' Дехнич И.й.у ЕЬбор объектов для изучения энер--гетических показателей молочных ферм,' Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства, 1980, № 12.

23. У Плюгачев В.Ву, Электроснабжение крупного животноводческого комплекса,' Сборник научных трудов аспирантов ЦНИИМЭСХ,- Минск, 1973.'

24. Правиляик ва устройство на електрическите уредби, C.V Техника, 1980;/

25. Раманис 0;0Л Кузьмин Я.Ф., Экспериментальные исследования некоторых вероятностных характеристик электрических нагрузок при малых интервалах усреднения, Изв. вузов, Энергетика, 1975 №

26. Рекомендации до опреде лению электрических нагрузок животноводческих комплексов, М., Сельэнергопроект директивное указание, 1976.32." Розанов M.H.J, Надежность электроэнергетических систем,5 Ш, Энергия, 1974**

27. Рышковский И. ЯЛ Мацепон П^; 0 методике определения коэффициентов спроса, Промышленная энергетика, 1950, № 9.^

28. Стефанов С;Ш'у Относно надеждното определяне на електрически-те то вари в животноводство то, Научни трудове на КРУ "А.Кънчев" Русе, 1983, т';124, с.З^

29. Стефанов и др."' За необходимата точност при определяне на електрическите товари в животновъдните предприятия, Научни трудове на ВТУ "А.Кънчев" Русе, 1983,1 TiT;24j с5.3:;

30. Станке в Ст. Нормативи за електрическите мощности в промишле-ното животноводство, София,- Механизация и електрификация на селското стопанство, 1970, № 10.^

31. Статистически годишник на НРБ, София, 1982^35.' Сообщения на комитета по единна система за социална информация, в-к "Работническо дело", брой 29 от 29.01.1984 г?