автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.02, диссертация на тему:Исследование и обоснование рационального режима питания установок наружного освещения сельских населенных пунктов

На правах рукописи

ШИРОБОКОВА Татьяна Александровна

ИССЛЕДОВАНИЕ И ОБОСНОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНОГО РЕЖИМА ПИТАНИЯ УСТАНОВОК НАРУЖНОГО ОСВЕЩЕНИЯ СЕЛЬСКИХ НАСЕЛЕННЫХ ПУНКТОВ

Специальность 05.20.02 - Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Челябинск - 2008

Работа выполнена на кафедре электроснабжения Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Ижевская государственная сельскохозяйственная академия»

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

Кочетков Николай Петрович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Карпов Валерий Николаевич

кандидат технических наук, доцент Ильин Юрий Петрович

Ведущая организация: Закрытое акционерное общество «Уд-муртагропромэнерго» (ЗАО «Удмуртагропромэнерго»)

Защита состоится «6» марта 2008 г., в 10 00 часов на заседании диссертационного совета Д 220.069.01 при ФГОУ ВПО «Челябинский государственный агроинженерный университет» по адресу: 454080, г. Челябинск, пр. Ленина, 75.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Челябинского государственного агроинженерного университета.

Автореферат разослан «4» февраля 2008 г. и размещен на официальном сайте ФГОУ ВПО ЧГАУ http://www.csau.ги.

Ученый секретарь диссертационного

совета доктор технических наук, ~ Басарыгина Е.М.

профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Наружное освещение является неотъемлемой частью благоустройства городов, поселков и сельских населенных пунктов, обеспечивающей безопасность автомобильного и пешеходного движения в темное время суток На наружное освещение затрачивается примерно 5% всей электроэнергии, потребляемой жилищно-коммунальным хозяйством страны, что предопределяет актуальность энергосберегающих мероприятий Преобладающая система напряжений 110/35/10/0,38 кВ и особенности электроснабжения сельского хозяйства во многом определяют исходный режим питания коммунально-бытовых и производственных потребителей, а также наружного освещения сельских населенных пунктов Существующее техническое состояние распределительных электрических сетей в большинстве случаев не позволяет требуемого уровня автоматизировать регулирование напряжения на шинах низшего напряжения питающих подстанций с высшим напряжением 35 и 110 кВ При этом в ночные часы суток в связи с отключением большей части производственных и коммунально-бытовых потребителей уровень напряжения на фидере наружного освещения потребительской подстанции и в осветительной сети возрастает и зачастую превышает номинальное значение на 10% и выше Такой уровень напряжения увеличивает расход электроэнергии на наружное освещение и сокращает срок службы ламп При этом, в ночные часы суток при минимальной интенсивности пешеходного и автомобильного движения повышается уровень освещенности, что является нецелесообразным Требования нормативных документов по снижению уровня наружного освещения в ночные часы суток для сельских населенных пунктов носят рекомендательный характер и по целому ряду причин не могут быть реализованы Из возможных направлений повышения эффективности работы установок наружного освещения сельских населенных пунктов в настоящее время наиболее приемлемым является применение серийно выпускаемых устройств с амплитудной и фазовой стабилизацией напряжения Однако целесообразность применения таких устройств для установок наружного освещения сельских населенных пунктов требует исследования исходного режима питания и режимов питания с амплитудной и фазовой стабилизацией напряжения

В связи с этим задача исследования и обоснования рационального режима питания наружного освещения сельских населенных пунктов является актуальной и своевременной Настоящая работа (регист-

рационный номер 01 200 201906) выполнена в соответствии с планом НИР ФГОУ ВПО «Ижевская ГСХА» на 2001-2005 и 2006-2010 гг и согласуется с Концепцией развития топливно-энергетического комплекса Удмуртской Республики на 2003-2010 годы и Энергетической стратегией России до 2020 года

Цель работы: исследование и обоснование рационального режима питания установок наружного освещения сельских населенных пунктов путем сравнения исходного режима питания и режимов питания с амплитудной и фазовой стабилизацией напряжения

Задачи исследования

1 Разработать модель электрической сети и теоретически исследовать исходный режим питания установок наружного освещения сельских населенных пунктов

2 Экспериментально уточнить и сравнить электрические параметры комплекта «разрядная лампа - индуктивный балласт» при амплитудном и фазовом регулировании и стабилизации напряжения

3 Оценить энергетическую и экономическую эффективность режимов питания с амплитудной и фазовой стабилизацией напряжения установок наружного освещения сельских населенных пунктов

Объект исследования: исходный режим питания и режимы питания с амплитудной и фазовой стабилизацией напряжения установок наружного освещения сельских населенных пунктов

Предмет исследования: закономерности изменения уровня напряжения в сети наружного освещения при исходном режиме питания, энергетическая и экономическая эффективность режимов питания с амплитудной и фазовой стабилизацией напряжения установок наружного освещения сельских населенных пунктов

Научная новизна положений, выносимых на защиту

- разработана модель сети, включающая в себя типовые суточные графики нагрузок сельскохозяйственных потребителей и позволяющая оценить уровень напряжения на фидере наружного освещения потребительской подстанции для любого времени суток любого сезона года, установлены закономерности изменения параметров суточного графика напряжения на фидере наружного освещения потребительской подстанции в зависимости от величины и характера ее нагрузки, удаленности от шин 10 кВ питающей подстанции, сезона года и типа источников света,

- получены уточненные эмпирические зависимости потребляемой лампами типа ДРЛ и ДНаТ активной мощности от напряжения сети для комплекта «разрядная лампа высокого давления - индуктив-

ный балласт» при амплитудном и фазовом регулировании и стабилизации напряжения,

- установлены закономерности изменения параметров энергетической и экономической эффективности режимов питания с амплитудной и фазовой стабилизацией напряжения установок наружного освещения сельских населенных пунктов в зависимости от характера нагрузки потребительской подстанции, ее удаленности от шин 10 кВ питающей подстанции и типа источника света и получены их аналитические зависимости

Практическая ценность работы и реализация её результатов По результатам диссертационной работы обоснована область применения режимов питания с амплитудной (на основе стабилизаторов напряжения типа СТС) и фазовой (на основе аппаратов типа ППТТ) стабилизацией напряжения для установок наружного освещения сельских населенных пунктов Полученные результаты позволяют рекомендовать режим питания с фазовой стабилизацией напряжения в качестве рационального режима питания установок наружного освещения сельских населенных пунктов

Результаты диссертационной работы внедрены в Глазовские электрические сети ОАО «Удмуртэнерго» для использования Игрин-ском районе Удмуртской Республики

Результаты теоретических и экспериментальных исследований по исследованию и обоснованию рационального режима питания установок наружного освещения сельских населенных пунктов используются в учебном процессе Ижевской государственной сельскохозяйственной академии

Апробация работы. Основные положения работы и результаты исследований доложены и обсуждены на международной научно-технической конференции, посвященной 25-летию ФЭАСХ и кафедры ЭТСХП «Проблемы развития энергетики в условиях производственных преобразований» (г Ижевск, 2003 г), всероссийских научно-практических конференциях в ФГОУ ВПО «Ижевская ГСХА» (г Ижевск, 2004-2006 гг), межрегиональной научно-технической конференции молодых ученых и специалистов «Молодые ученые XXI века» (г Ижевск, 2004 г ), межрегиональной конференции «Высшему агроинженерному образованию в Удмуртии-50 лет» (г Ижевск, 2005 г ), всероссийской научно - практической конференции, посвященной 119-летию И И Вавилова «Вавиловские чтения» (г Саратов, 2006 г ), научно-технической конференции «Достижения науки - агропромышленному производству» в ЧГАУ (г Челябинск, 2007 г )

Публикации. Основные положения диссертации отражены в 13 научных работах

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, библиографического списка, включающего в себя 115 наименований, и 10 приложений Содержание работы изложено на 166 страницах, текст содержит 108 рисунков и 6 таблиц

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, определены цель и задачи исследования, кратко изложены основные положения, выносимые на защиту

В первой главе «Состояние вопроса энергосбережения в установках наружного освещения и задачи исследования» дана общая характеристика, рассмотрены отличительные особенности установок наружного освещения сельских населенных пунктов Показано, что изменяющаяся в соответствии с укладом жизни сельского населения, технологическим режимом работы предприятий и изменением естественной освещенности нагрузка электрической сети во многом определяет уровень напряжения питания как коммунально-бытовых и производственных потребителей, так и наружного освещения

Исходный режим питания установок наружного освещения сельских населенных пунктов определяется преобладающей схемой электроснабжения сельскохозяйственных потребителей, которая выглядит следующим образом от шин низшего напряжения питающих подстанции (ПС) отходит распределительная электрическая сеть напряжением 10 кВ, к линиям которой подключаются потребительские подстанции (ТП) От потребительских ТП отходит распределительная электрическая сеть напряжением 0,38 кВ для питания коммунально-бытовых и производственных потребителей, а непосредственно от шин низшего напряжения ТП (от фидера наружного освещения) отходит осветительная сеть для питания светильников наружного освещения Уровень напряжения на фидере наружного освещения потребительской ТП и в осветительной сети определяется напряжением на шинах низшего напряжения питающей ПС и потерями напряжения на участках сети, по которым проходит ток нагрузки данной ТП (потерей напряжения в магистрали линии 10 кВ от всех подключенных к ней нагрузок, потерей напряжения в трансформаторе ТП от подключенной нагрузки потребителей), а также коэффициентом трансфор-

мации трансформатора ТП Техническое состояние распределительных сетей, по данным ОАО «РОСЭП», не обеспечивает требуемого уровня автоматизации регулирования напряжения, так как около 90% устройств регулирования под нагрузкой (РПН) силовых трансформаторов ПС из-за их низкой надежности работают в режиме диспетчерского регулирования напряжения При этом в ночные часы суток при отключении основного количества коммунально-бытовых и производственных потребителей напряжение в сети наружного освещения возрастает, что приводит к перерасходу электрической энергии и сокращению срока службы источников света

Анализ состояния вопроса показал, что к основным направлениям повышения экономичности работы наружного освещения следует отнести применение современных источников света и пускорегули-рующей аппаратуры, отключение части светильников в ночные часы суток и регулирование напряжения в осветительной сети В настоящее время первые два направления по разным причинам не могут быть реализованы Третье направление, связанное с изменением исходного режима питания, предполагает как режим регулирования напряжения, так и режим стабилизации напряжения в сети наружного освещения Режим регулирования напряжения предусматривает снижение уровня наружного освещения в ночные часы суток в соответствии с рекомендациями нормативных документов, однако возможности снижения напряжения в осветительной сети ограничены уровнем, при котором обеспечиваются надежное перезажигание и устойчивая работа разрядных источников света Режим стабилизации позволяет устранить повышенные уровни напряжения в осветительной сети в ночные часы суток, снизить расход электрической энергии и увеличить срок службы источников света

До настоящего времени серийно выпускаются устройства, автоматически поддерживающие уровень выходного напряжения - стабилизаторы напряжения типа СТС (силовой трехфазный стабилизатор) и аппараты типа ППТТ (преобразователь полупроводниковый тири-сторный трехфазный), которые можно использовать для улучшения исходного режима питания установок наружного освещения Указанные устройства можно условно отнести к аппаратам, реализующим два способа регулирования напряжения - амплитудный и фазовый (тиристорный) Целесообразность использования достаточно дорогостоящих устройств типа СТС и ППТТ для маломощных установок наружного освещения сельских населенных пунктов требует допол-

нительных исследований исходного режима питания и обоснования целесообразности применения указанных устройств

В развитие теории сельского электроснабжения и рассматриваемых вопросов режимов питания осветительных установок существенный вклад внесен научными школами Будзко И А и Левина М С , специалистами ОАО «РОСЭП», а также учеными Агахановым Л Г , Кунгсом Я А , Белоцерковским В М , Гулиным С В , Карповым В Н , Соколовым В Ф , Козинским В А , Кочетковым Н П и многими другими

К вопросам, требующим дальнейших теоретических и экспериментальных исследований, относятся

1) количественная оценка исходного режима питания установок наружного освещения сельских населенных пунктов, возможная при наличии достоверной информации о всех конструктивных и режимных параметрах распределительной сети 10 кВ,

2) особенности работы разрядных ламп с индуктивным балластом от устройств с фазовым регулированием и стабилизацией напряжения,

3) количественная оценка энергетической и экономической эффективности применения устройств типа СТС и ППТТ для наружного освещения сельских населенных пунктов

Перечисленные вопросы, определяющие экономичность работы установок наружного освещения сельских населенных пунктов, могут быть решены при использовании известных статистических моделей нагрузок сельскохозяйственных потребителей - типовых суточных графиков нагрузок потребительских ТП

На основании аналитического обзора литературы и цели данной работы сформулированы основные выводы и задачи исследования

Во второй главе «Теоретическое исследование исходного режима питания наружного освещения сельских населенных пунктов» сформулированы основные положения и принятые допущения, обоснована и предложена модель сети для оценки уровня напряжения на фидере наружного освещения потребительской ТП по типовым суточным почасовым графикам нагрузок сельскохозяйственных потребителей

Предлагаемая модель сети в общем виде представляет собой эквивалентную сеть (рисунок 1), содержащую 1) начальную точку «0» (шины 10 кВ питающей ПС), 2) точку подключения суммарной влияющей нагрузки производственного (и) характера, 3) точку подключения суммарной влияющей нагрузки коммунально-бытового (к) характера, 4)

точку «б» магистрали, к которой подключена отпайка к данной потребительской ТП, 5) точку «а» подключения данной потребительской ТП, 6) трансформатор данной ТП, 7) конечную точку «с» (шины 0,4 кВ потребительской ТП)

1(0-к) 6 1 (б-а) а

0 1 (О-п) п к

ПО \ РмТП

ТП

Рм1п

Рис 1 Модель сети для оценки уровня напряжения на фидере наружного освещения потребительской ТП

Помимо указанных конструктивных параметров, разработанная модель сети характеризуется следующими режимными параметрами уровнем напряжения в начальной точке «0» (на шинах 10 кВ питающей ПС), суммарной влияющей нагрузкой производственного характера, суммарной влияющей нагрузкой коммунально-бытового характера, нагрузкой исследуемой потребительской ТП, уровнем напряжения в конечной точке «с» (на шинах 0,4 кВ потребительской ТП или на фидере наружного освещения)

Все нагрузки на модели представлены математическими ожиданиями годового максимума активной мощности {РМ^„>Рмъ<'^мтп~] и определяют соответствующие суточные почасовые графики математического ожидания и среднего квадратического отклонения активной и реактивной мощности фактической нагрузки Переход от табличных значений активной и реактивной мощности типовой нагрузки к мощностям фактической нагрузки производится по формулам пересчета с учетом параметров типового графика нагрузок и значения коэффициента подобия Нагрузки Ри2я и РлЛк определяются как сумма соответствующих математических ожиданий годовых максимальных однородных нагрузок и £РЛ1М Математическое ожидание годового максимума активной мощности нагрузки каждой из потребительских ТП определяется по известному значению математического ожидания стандартной активной мощности типовой нагрузки и значению коэффициента подобия Значение последнего рассчитывается по известной расчетной активной мощности нагрузки потребительской ТП и параметрам типового графика нагрузки

Местоположение точек «и» и «тс», к которым присоединяется суммарная влияющая нагрузка производственного и коммунально-бытового характера, определяется из условия равенства дополнительной потери напряжения, создаваемой в линии 10 кВ от суммарной влияющей нагрузки и суммы влияющих нагрузок

, _ 4-<) т

УР ' ^ '

/ _

~ ур

Уровень напряжения в начальной точке «0» оценивается величиной математического ожидания и среднего квадратического отклонения В режиме диспетчерского регулирования на шинах 10 кВ питающей ПС напряжение поддерживается в диапазоне, определяемом зоной нечувствительности устройства РПН Поэтому значения математического ожидания выбираются в пределах указанного диапазона, а среднее квадратическое отклонение определяется зоной нечувствительности регулятора

Оценка уровня напряжения в конечной точке «с» модели сети сводится к определению математического ожидания и среднего квадратического отклонения этого напряжения на каждый час времени суток каждого сезона года

Математическое ожидание напряжения (С/с, В) в конечной точке «с» (на фидере наружного освещения потребительской ТП) для любого времени суток и сезона года имеет вид

ис = 1000-йо-Дй*оПП~Ай*оП.-Мое(3)

где ио - математическое ожидание напряжения на шинах 10 кВ (в начальной точке «0»), кВ, Л1]0оп п, Лиаоп к - математическое ожидание дополнительной потери напряжения в магистрали линии 10 кВ от влияющих нагрузок, подключенных в точках «п» и «к», В, Лиои1 -математическое ожидание основной потери напряжения в линии 10 кВ от нагрузки потребительской ТП, В, Л1/, - математическое ожидание потери напряжения в трансформаторе потребительской ТП, В, кт - коэффициент трансформации трансформатора ТП, о е

Среднее квадратическое отклонение напряжения (ст№, В) в конечной точке «с» (на фидере наружного освещения потребительской

ТП) для любого часа суток и сезона года можно определить, используя известную его связь с дисперсией Вис = (а№)" Дисперсия напряжения (Оис, В2) в конечной точке «с» модели сети для любого часа суток и сезона года, при условии независимости составляющих случайных величин в выражении, равна сумме дисперсий составляющих случайных величин

А*

Ч^2 к

уП,т у

(1000^ + ДДШо„ „ + Ошдоп к + Ошосн + Ошт ) (4)

где Ви - дисперсия напряжения на шинах 10 кВ (в начальной точке «0»), кВ , ОШ0оп п, £>д,,,м„, - дисперсии дополнительной потери напряжения в магистрали линии 10 кВ от влияющих нагрузок, подключенных в точках «п» и «к», В2, &Шосн- дисперсия основной потери напряжения в линии 10 кВ от нагрузки потребительской ТП, В2, ВАит -дисперсия потери напряжения в трансформаторе потребительской ТП, В5

Теоретическое исследование исходного режима питания установок наружного освещения сельских населенных пунктов проведено для потребительских ТП, удаленных от шин 10 кВ питающих ПС на 0, 5, 10 и 15 км Для каждого варианта удаленности определены конструктивные и режимные параметры модели сети Оценка влияния конструктивных параметров модели сети на величину математического ожидания и среднего квадратического отклонения напряжения в конечной точке «с» (на фидере наружного освещения ТП) выполнена при условии, что математическое ожидание и среднее квадратиче-ское отклонение активной и реактивной мощностей почасовых нагрузок фиксируются на уровне максимальных значений (зимний максимум нагрузки) и минимальных значений (летний минимум нагрузки)

Исходный режим питания (уровня напряжения на фидере наружного освещения потребительской ТП) оценивался по формулам (3) и (4) для каждого часа суток каждого сезона года Результаты исследования показали, что с возрастанием удаленности потребительской ТП от шин 10 кВ питающей ПС с высшим напряжением 35 и 110 кВ возрастает совместное влияние потерь напряжения в элементах электрической сети, что приводит к увеличению перепада между максимальным уровнем напряжения на фидере наружного освещения потребительской ТП в ночной минимум нагрузки и минимальным

уровнем напряжения в часы дневного и вечернего максимумов нагрузки

В третьей главе «Экспериментальное исследование режима питания наружного освещения при амплитудном и фазовом регулировании и стабилизации напряжения» проводится обоснование направления экспериментальных исследований, методика проведения экспериментов, описание конструкции лабораторных установок, а также результаты экспериментальных исследований Анализ исследований, проведенных другими авторами, показал необходимость уточнения экспериментальных зависимостей потребляемой лампами типа ДРЛ и ДНаТ активной мощности от напряжения питания при фазовом регулировании и стабилизации напряжения

В первой серии экспериментов сравнивались зависимости потребляемой лампами активной мощности при амплитудном и фазовом регулировании напряжения питания По результатам измерений уточнены зависимости потребляемой лампами ДРЛ 250, ДРЛ 400, ДНаТ 250 и ДНаТ 400 активной мощности от напряжения для комплекта «разрядная лампа-индуктивный балласт» при амплитудном и фазовом регулировании напряжения питания Указанные зависимости в диапазоне напряжений 185 220 В для ламп типа ДРЛ и ДНаТ аппроксимируются соответственно следующими выражениями

рл 4AU1 1 и )

АРя

где Рл - потребляемая лампой активная мощность (Вт), соответствующая действующему напряжению питания 17 (В), АРл - приращение активной мощности лампы (Вт), соответствующее приращению действующего напряжения питания А (У (В)

Во второй серии экспериментов сравнивалась работа комплекта «разрядная лампа - индуктивный балласт» с лампами типа ДРЛ и ДНаТ при повышенных уровнях напряжения сети (220 245 В) для исходного режима питания, при режиме питания с амплитудной стабилизацией напряжения и режиме питания с фазовой стабилизацией напряжения. Полученные уточненные зависимости потребляемой лампами типа ДРЛ и ДНаТ активной мощности от напряжения сети для режима питания с фазовой стабилизацией напряжения аппроксимируются соответственно следующими выражениями

ДРЛ: в диапазоне (1,000.. . 1,023 )(У„Ш, АР., ^ Р, ; (7)

ДРЛ: в диапазоне (1,023.. ■ 1,114 Щ„п, Р., т |; (8)

ДНаТ в диапазоне (1,000.. ■1,114 )Uimy: А Ря ^ Р., -2,2 V U , )• (9)

Характер изменения потребляемой лампами типа ДРЛ активной мощности в безразмерной форме для исследуемых режимов питания приведен на рис. 2.

< 1,000 1,020 1,040 1,060 1,080 1,100 1,120

Напряжение сети, o.e.

-От сети Фазовая стаб. — Ампл.стаб.

Рис.2. Зависимость потребляемой лампами типа ДРЛ активной мощности от напряжения сети для исходного режима питания (от сети) при амплитудной и фазовой стабилизации напряжения

Результаты экспериментальных исследований показали, что применение фазового способа стабилизации напряжения для сети наружного освещения сельских населенных пунктов:

а) снижает на 20-35% уровень освещенности в ночные часы суток и сохраняет равномерность уличного освещения, так как остаются включенными все светильники;

б) устраняет перенапряжения в осветительной сети, поскольку действующее значение подаваемого на светильники напряжения неизменно и равно номинальному;

в) обеспечивает устойчивую работу разрядных ламп высокого давления, так как мгновенное значение подаваемого на лампу напряжения остается больше напряжения перезажпгания лампы.

В четвертой главе «Сравнительная оценка режимов питания наружного освещения сельских населенных пунктов» на основании результатов теоретических и экспериментальных исследований проведена сравнительная оценка параметров энергетической и экономической эффективности рассматриваемых режимов питания наружного освещения сельских населенных пунктов Установлены зависимости параметров (математического ожидания и среднего квадратиче-ского отклонения) удельного расхода и удельной экономии электрической энергии на наружное освещение сельских населенных пунктов от типа применяемых ламп, характера нагрузки потребительской ТП и ее удаленности от шин 10 кВ питающей ПС по месяцам года и по году в целом

Режимы питания с амплитудной и фазовой стабилизацией напряжения являются энергосберегающими в сравнении с исходным режимом питания Полученная величина годовой экономии электрической энергии на наружное освещение для указанных режимов питания возрастает с увеличением удаленности потребительской ТП от шин 10 кВ питающей ПС и хорошо аппроксимируются линейными зависимостями Режим питания с фазовой стабилизацией напряжения характеризуется максимальными значениями величин годовой удельной экономии электрической энергии на наружное освещение Полученные зависимости параметров (математического ожидания и среднего квадратического отклонения) удельной экономии электрической энергии на наружное освещение сельских населенных пунктов для ламп типа ДРЛ в случае преобладания коммунально-бытовой нагрузки потребительской ТП приведены на рис 3, 4

Представленные на рис 3, 4 данные аппроксимируются следующими линейными зависимостями для ламп типа ДРЛ при преобладающей производственной нагрузке ТП

Эуд~ 871,9 + 55,6 Ь, (10)

оЭуд* 4,41 + 0,119 Ь, (11)

где Эуд- математическое ожидание годовой удельной экономии электрической энергии, кВт ч/кВт, стэ>д- среднее квадратическое отклонение годовой удельной экономии электрической энергии, кВт ч/кВт, ¿—удаленность потребительской ТП от шин 10 кВ питающей ПС, км

кВт ч/кВт

О км 5 км 10 км 15 км

Удаленность ТП от шин 10 кВ ПС, км Ш Производственная нагрузка Коммунально-бытовая нагрузка

Рис.3. Математическое ожидание годовой удельной экономии электрической энергии на наружное освещение с лампами типа ДРЛ для режима питания с фазовой стабилизацией напряжения

кВтч/кВт

11 :

Щз ■

0 км 5 км 10 км 15 км

Удаленность ТП от шин 10 кВ ПС, км Ш Производственная нагрузка -Коммунально-бытовая нагрузка

Рис.4. Среднее квадратическое отклонение годовой удельной экономии электрической энергии на наружное освещение с лампами типа ДРЛ для режима питания с фазовой стабилизацией напряжения

Сравнительная экономическая эффективность режимов питания с амплитудной и фазовой стабилизацией напряжения и целесообразность применения аппаратов типа СТС и ГТПТТ определялись по минимальным значениям годовой удельной экономии электрической энергии на наружное освещение Результаты нашего исследования показали, что для наружного освещения сельских населенных пунктов наиболее приемлемы аппараты типа ППТТ Производственная проверка аппарата ППТТ-63-220 в Игринском районе Удмуртской Республики подтвердила эффективность использования режима питания с фазовой стабилизацией напряжения

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1 При отключении основных потребителей в ночные часы суток напряжение в осветительной сети возрастает и часто превышает номинальное значение на 10% и выше, что ухудшает показатели работы установок наружного освещения сельских населенных пунктов Повышение эффективности работы наружного освещения может быть достигнуто применением серийно выпускаемых устройств с амплитудной и фазовой стабилизацией напряжения, однако целесообразность их применения требует дальнейших исследований исходного режима питания и режимов питания с амплитудной и фазовой стабилизацией напряжения

Разработанная модель сети, включающая в себя типовые почасовые графики нагрузок потребительских подстанций (ТП) напряжением 10/0,4 кВ, позволяет оценить уровень напряжения на шинах 0,4 кВ (фидере наружного освещения) любой потребительской ТП в любое время суток любого сезона года

2 Анализ результатов исследования исходного режима питания показал, что преобладающее в условиях эксплуатации диспетчерское регулирование напряжения на шинах 10 кВ питающей ПС в сочетании с устройствами ПБВ трансформаторов потребительских ТП позволяет обеспечить требуемое качество напряжения для основной массы производственных и коммунально-бытовых потребителей, отключаемых в ночное время суток Однако в часы ночного минимума нагрузки уровень напряжения на фидере наружного освещения потребительской ТП длительно (в течение 5-6 часов) превышает допустимые нормальные и максимальные отклонения напряжения Математическое ожидание и среднее квадратическое отклонение напряжения на фидере наружного освещения в ночное время суток любого

сезона года с ростом удаленности (от 0 до 15 км) потребительской ТП от шин 10 кВ питающей ПС увеличиваются соответственно на 2,75,0 % и на 0,1- 0,35% от номинального напряжения 0,38 кВ

3 На основе теоретических и экспериментальных исследований установлены зависимости годового удельного расхода электрической энергии на наружное освещение сельских населенных пунктов от типа применяемого источника света и характера нагрузки потребительской ТП С увеличением удаленности (от 0 до 15 км) потребительской ТП от шин 10 кВ питающей ПС математическое ожидание и среднее квадратическое отклонение годового удельного расхода электрической энергии для исходного режима питания соответственно линейно возрастают на 322-337 и на 1,0-1,8 кВт ч/кВт, для режима питания с фазовой стабилизацией напряжения математическое ожидание линейно уменьшается на 337-525 кВт ч/кВт, среднее квадратическое отклонение линейно увеличивается на 1,7-1,8 кВт ч/кВт

4 Значения величин годовой удельной экономии электрической энергии на наружное освещение для режимов питания с амплитудной и фазовой стабилизацией напряжения определяются типом применяемого источника света, характером нагрузки потребительской ТП, они возрастают линейно с увеличением ее удаленности от шин 10 кВ питающей ПС Режим питания с фазовой стабилизацией напряжения, при прочих равных условиях, характеризуется в 2,0-2,5 раза большими значениями математического ожидания годовой удельной экономии электрической энергии на наружное освещение в сравнении с режимом амплитудной стабилизации напряжения

5 Полученные результаты показывают, что аппараты типа СТС, реализующие амплитудный способ стабилизации напряжения, для установок наружного освещения сельских населенных пунктов применять нецелесообразно, так как их высокая стоимость компенсируется малой прибылью от экономии электрической энергии за период пять-восемь лет лишь при суммарной установленной мощности наружного освещения, превышающей 60 кВт, что для условий сельских населенных пунктов маловероятно

6 По результатам исследований и производственных испытаний установлено, что применение аппаратов типа ППТТ, реализующих фазовый способ стабилизации напряжения, для установок наружного освещения сельских населенных пунктов целесообразно начиная с суммарной мощности осветительной сети 10 кВт При этом срок окупаемости аппаратов ППТТ составляет не более шести лет Указанный способ стабилизации напряжения позволяет в темное время суток ав-

тически приспосабливать уровень уличного освещения к интенсивности автомобильного и пешеходного движения, то есть адаптивно регулировать потребляемую светильниками наружного освещения активную мощность и световой поток Результаты проведенных исследований позволяют рекомендовать этот способ как рациональный режим питания установок наружного освещения сельских населенных пунктов

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1 Кочетков Н П , Широбокова Т А Режимы питания установок наружного освещения и их улучшение // Проблемы развития энергетики в условиях производственных преобразований научные труды по материалам международной науч -практ конф , посвященной 25-летию ФЭАСХ и кафедры ЭТСХП / ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА — Ижевск РИО ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА, 2003 -Т 2 - С 183-187

2 Кочетков Н П, Широбокова Т А Средства регулирования и стабилизации напряжения для установок наружного освещения в сельском хозяйстве // Устойчивому развитию АПК - научное обеспечение материалы науч -практ конф / ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА -Ижевск РИО ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА, 2004 - Т 1 - С 398-402

3 Широбокова Т А, Родыгин В А , Ветошкин К А Энергетические характеристики светильников наружного освещения при тири-сторном регулировании напряжения // Молодые ученые в XXI веке материалы всероссийской науч -практ конф молодых ученых и специалистов / ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА - Ижевск РИО ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА, 2005 - Т 2 - С 248-251

4 Кочетков Н П, Широбокова Т А Исследование суточного графика напряжения установок наружного освещения двух сельских населенных пунктов Увинского района // Современные проблемы аграрной науки и пути их решения материалы всероссийской науч -практ конф / ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА - Ижевск РИО ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА, 2005 - Т 2 - С 540-545

5 Кочетков И П , Широбокова Т А Методика оценки режима напряжений в сети наружного освещения // Современные проблемы аграрной науки и пути их решения материалы всероссийской науч -практ конф / ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА - Ижевск РИО ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА, 2005 - С 535-540

6 Кочетков Н П , Широбокова Т А Модель сети для исследования суточного графика напряжения на шинах 0,4 кВ потребительской

псдстанции // Вавиловские чтения - 2006: материалы всероссийской науч.-практ. конф.: - Саратов: Изд-во ФГОУ ВПО «Саратовский государственный аграрный университет им Н.И.Вавилова», 2006. -С.106-109.

7. Кочетков Н.П., Широбокова Т.А. Модель сети для оценки уровня напряжения на шинах 0,4 кВ потребительской подстанции // Молодые ученые в реализации национальных проектов: материалы всероссийской науч.-практ. конф. молодых ученых, посвященной 450-летию вхождения Удмуртии в состав России / ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА. - Ижевск: РИО ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА, 2006. - Т.2. -С.338-341.

8. Кочетков Н.П., Широбокова Т.А. Определение параметров модели сети для оценки уровня напряжения на шинах 0,4 кВ потребительской подстанции // Молодые ученые в реализации националь-нь х проектов: материалы всероссийской науч.-практ. конф. молодых ученых, посвященная 450-летию вхождения Удмуртии в состав России / ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА. - Ижевск:' РИО ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА, 2006. - Т.2. - С.342-346.

9. Кочетков И.П., Широбокова Т.А. Оценка уровня напряжения на шинах 0,4 кВ потребительской подстанции // Механизация и электрификация сельского хозяйства. -2006. -№12 - С. 17-18.

10. Широбокова Т.А. Результаты исследования электрического режима светильников наружного освещения при работе от тиристор-ного стабилизатора напряжения // Научное обеспечение реализации

i национальных проектов в сельском хозяйстве: материалы всероссийской науч.-практ. конф. / ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА. - Ижевск: РИО ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА, 2006. - Т.З. - С.297-300.

11. Кочетков Н.П., Широбокова Т.А. Режимы питания установок наружного освещения сельского населенного пункта при известном суточном графике напряжения // Научное обеспечение реализации национальных проектов в сельском хозяйстве: материалы всероссийской науч.-практ. конф. / ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА - Ижевск: РИО ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА, 2006. - Т.З. - С. 157-160.

I 12. Кочетков Н.П., Широбокова Т.А. Повышение экономично-

сти работы комплекта «разрядная лампа - индуктивный балласт» в установках наружного освещения // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2007. -№6 - С. 14-16.

13. Широбокова Т.А. Снижение расхода электроэнергии в уста-ноЕках наружного освещения // Вестник Ижевского государственного технического университета. - 2007. - №3 - С. 147-148.

Подписано к печати 29.01.2008 г.

Формат А5. Объем 1,0 уч.- изд.л.

Тираж 100 экз. Заказ № 9090

Отпечатано на Rex-Rotary РИО Ижевской ГСХА

426069. г. Ижевск, ул. Студенческая. 11

ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

1.СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ В УСТАНОВКАХ НАРУЖНОГО ОСВЕЩЕНИЯ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Установки наружного освещения сельских населенных пунктов.

1.2. Режим питания установок наружного освещения сельских населенных пунктов.

1.3. Существующие методы представления электрических нагрузок потребителей.

1.4. Анализ различных вариантов энергосбережения в установках наружного освещения.•.

Актуальность темы. Наружное освещение является неотъемлемой частью благоустройства городов, поселков-и сельских населенных пунктов; обеспечивающей: безопасность, автомобильного^ и пешеходного движения в темное время суток. На.наружное освещение затрачивается-примерно5%всейэлектроэнергии, потребляемой жилищно-коммунальным хозяйством страны; что составляет 12-15; млрд. кВт-ч в. год и предопределяет актуальность энергосберегающих мероприятий [13].

Установки наружного освещения» сельских населенных пунктов, в большинстве случаев; характеризуются? рядом особенностей:. ^преимущественным использованием, разрядных- ламп- высокого давления типов ДРЛ и ДНаТ; 2)применением светильников типов РКУ и ЖКУ с некомпенсированным индуктивным балластом; 3)питанием непосредственно от шин. низшего напряжет ния потребительских комплектных подстанций (ТП) общего назначения напряжением 10/0,4 кВ; 4)размещением светильников: наружного; освещения на опорах электрической сети 0^38 кВ общего назначения и их питанием от дополнительно прокладываемых фазных: проводов сети освещения и нулевого провода сети общего назначения; 5)дистанционным управлением (автоматическим или ручным), расположенным в шкафу распределительного устройства 0,38 кВ ТП.

Преобладающая; основная» система1 напряжений 110/35/10/0,38 кВ и особенности электроснабжения, сельскогохозяйствашо; многом определяют исходный режим питания как коммунально-бытовых и; производственных потребителей, а так же и наружного освещения' сельских населенных пунктов. Существующее техническое состояние распределительных электрических сетей: в. большинстве случаев не обеспечивает требуемого уровня.1 автоматизации; регулирования напряжения на; шинах низшего напряжения питающих подстанций (ПС) напряжением 35/10; 110/10 и 110/35/10 кВ. Только около 10% устройств регулированияшод нагрузкой (РПН) силовых трансформаторов ПС работают в автоматическом режиме, остальные устройства РПН работают в режиме диспетчерского регулирования или (вследствие их низкого качества) просто шунтируются [86]. При этом в ночные часы суток в связи с отключением большей части производственных и коммунально-бытовых потребителей уровень напряжения на фидере наружного освещения потребительской ТП и в осветительной сети возрастает и зачастую превышает номинальное значение на 10% и< выше. Такой уровень напряжения увеличивает расход электроэнергии на наружное освещение и сокращает срок службы ламп. Кроме того, в> ночные часы суток при- минимальной интенсивности пешеходного и автомобильного движения повышается уровень уличного освещения, что является нецелесообразным. Требования нормативных документов по снижению уровня наружного освещения в ночные часы суток [85, 94] для сельских населенных пунктов носят рекомендательный характер и по целому ряду причин не могут быть реализованы.

Из возможных направлений повышения эффективности работы установок наружного освещения сельских населенных пунктов в настоящее время наиболее приемлемым является применение серийно' выпускаемых устройств, с амплитудной и фазовой стабилизацией' напряжения. Однако целесообразность применения таких устройств,для установок- наружного освещения сельских населенных пунктов требует исследования и обоснования.

В связи с этим задача исследования, обоснованиям выбора рационального режима питания наружного освещения сельских населенных пунктов является актуальной и своевременной. Настоящая работа (регистрационный номер 01.200.201906) вы полнена в соответствии с планом НИР ФРОУ ВПО «Ижевская ГСХА» на 2001-2005 и 2006-2010 гг. и согласуется с Концепцией развития топливно-энергетического комплекса Удмуртской Республики на 2003-2010 годы и Энергетической стратегией России до 2020 года.

Цель работы: исследование и обоснование рационального режима питания установок наружного освещения сельских населенных пунктов путем сравнения исходного режима питания и режимов питания с амплитудной и фазовой стабилизацией напряжения.

Задачи исследования:

1. Разработать модель электрической сети и теоретически исследовать исходный режим питания установок наружного освещения сельских населенных пунктов.

2. Экспериментально уточнить и сравнить электрические параметры комплекта «разрядная лампа - индуктивный балласт» при амплитудном и фазовом регулировании и стабилизации напряжения.

3. Оценить энергетическую и экономическую эффективность режимов питания с амплитудной и фазовой стабилизацией напряжения установок наружного освещения сельских населенных пунктов.

Объект исследования: исходный режим питания и режимы питания с амплитудной и фазовой стабилизацией напряжения установок наружного освещения сельских населенных пунктов.

Предмет исследования: закономерности изменения уровня напряжения в сети наружного освещения при исходном режиме питания, энергетическая и экономическая эффективность режимов питания с амплитудной и фазовой стабилизацией напряжения установок наружного освещения сельских населенных пунктов.

Научная новизна положений, выносимых на защиту:

- разработана упрощенная модель электрической сети, использующая типовые суточные графики нагрузок сельскохозяйственных потребителей и позволяющая оценить уровень напряжения на фидере наружного освещения потребительской ТП для любого времени суток любого сезона года; установлены закономерности изменения параметров суточного графика напряжения на фидере наружного освещения потребительской ТП в зависимости от величины и характера её нагрузки, удаленности от шин 10 кВ питающей ПС, сезона года и типа источников света;

- получены уточненные эмпирические зависимости потребляемой лампами типа ДРЛ и ДНаТ активной мощности для комплекта «разрядная лампа высокого давления - индуктивный балласт» от напряжения сети при амплитудном и фазовом регулировании и стабилизации- питающего напряжения;

- установлены закономерности изменения параметров энергетической и экономической эффективности режимов питания с амплитудной и фазовой стабилизацией напряжения установок наружного освещения сельских населенных пунктов в зависимости от характера нагрузки потребительской ТП* её" удаленности от шин 10 кВ питающей ПС и типа источника света и получены их аналитические зависимости.

Практическая ценность работы и реализация: её результатов. По результатам диссертационной работы обоснована область применения режимов питания с амплитудной (на основе стабилизаторов напряжения типа GTC) и фазовой (на основе аппаратов типа ППТТ) стабилизацией напряжения, для установок наружного-освещения сельских населенных пунктов: Полученные результаты позволяют рекомендовать, режим питания с фазовой' стабилизацией напряжения в качестве рационального режима питания установок наружного освещения сельских населенных пунктов.

Результаты, диссертационной работы апробированы и внедрены вИгрин-ском районе электрических сетей ОАО-«Удмуртэнерго».

Результаты теоретических и экспериментальных исследований по обоснованию рационального режима питания установок наружного освещения сельских населенных пунктов используются в учебном процессе Ижевской государственной сельскохозяйственной академии.

Методы исследования., В. работе использованы аналитические и экспериментальные методы теории электроснабжения сельского хозяйства, светотехники, методы теории- вероятностей и математической статистики. Теоретические и экспериментальные исследования выполнены с применением компьютерной техники и прикладных пакетов компьютерных программ.

Апробация работы. Основные положения работы и результаты исследований доложены и обсуждены на международной научно-технической конференции, посвященной 25-летию ФЭАСХ и кафедры ЭТСХП «Проблемы-развития энергетики в условиях производственных преобразований» (г. Ижевск, 2003 г.), всероссийской научно-практической конференции «Устойчивому развитию АПК - научное обоснование» (г. Ижевск, 2004 г.), межрегиональной научно-технической конференции молодых ученых и специалистов «Молодые ученые 21 века» (г. Ижевск, 2004 г.), межрегиональной конференции «Высшему агро-инженерному образованию в Удмуртии-50 лет» (г. Ижевск, 2005 г.), всероссийской научно-практической конференции «Научное обеспечение реализации национальных проектов в сельском хозяйстве» (г. Ижевск 2006 г.), всероссийской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов, посвященной 450-летию вхождения Удмуртии в состав России «Молодые ученые в реализации национальных проектов» (г. Ижевск, 2006 г.), всероссийской научно-практической конференции, посвященной 119-летию Н.И.Вавилова «Вави-ловские чтения» (г. Саратов, 2006 г.), научно-технической конференции «Достижения науки-агропромышленному производству» в ЧГАУ (г. Челябинск, 2007 г.).

Публикации. Основные положения диссертации отражены в 13 научных работах. j

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, библиографического списка, включающего в себя 115 наименований и 12 приложений. Содержание работы изложено на 178 страницах, текст содержит 109 рисунков и 5 таблиц.

4:5 Выводы по главе

По результатам проведенного исследования; можно сделать следующие; выводы: . ■ :

1 .Распределение удельного расхода ЭЭ на НО по месяцам года для исследуемых режимов питания незначительно зависит от характера нагрузки1 ПТ, ее удаленности от шин 10 кВ ПС, от типа применяемых ламп в свстиль-: никах НО (исходный режим питания и режим питания с фазовой стабилизацией напряжения) или не зависит от указанных параметров (режим питания с амплитудной стабилизацией^ напряжения). Наименьшие значения оценок (МО и; СКО) удельного расхода• ЭЭ на НО соответствуют летним месяцам года, наибольшее - зимним.

2.3начения оценок (МО и СКО) годового удельного расхода ЭЭ на ;НО? для исходного режима питания (от фидера ПО потребительской ТП) определяются типом применяемого источника света, характером нагрузки ТП и линейно зависят от удаленности подстанции от шин 10 кВ ПС. Апироксими-. рующие линейные зависимости характеризуются значениями.коэффициентов 20,1 - 22,3 для МО и 0,055 - 0,068 для СКО годового удельного расхода ЭЭ.

3 .Режим питания НО с амплитудной; стабилизацией напряжения харак- ' теризуется неизменностью годовых оценок (МО и СКО) удельного расхода

ЭЭ на НО и их независимостью от типа применяемых РЛВД, от характера нагрузки потребительской подстанции и удаленности ТП от шин 10 кВ ПС. Значения годовых оценок (МО и СКО) удельного расхода ЭЭ на НО для указанного режима питания существенно меньше в сравнении с соответствующими оценками для исходного режима питания при любой удаленности подстанции от шин 10 кВ ПС и характере нагрузки ТП.

4.Годовые оценки (МО и СКО) удельного расхода ЭЭ на наружное освещение для режима питания НО СНП с фазовой стабилизацией напряжения по разному зависят от типа применяемых РЛВД, от характера нагрузки потребительской подстанции и ее удаленности от шин 10 кВ ПС. МО годового удельного расхода ЭЭ на НО линейно уменьшается при возрастании удаленности ТП от шин 10 кВ ПС, а СКО - линейно увеличивается. Аппроксимирующие линейные зависимости с учетом характера нагрузки ТП для МО характеризуются значениями коэффициентов 35,4 — 35,5 при использовании ламп типа ДРЛ и 22, 3 - ламп типа ДНаТ, для СКО, соответственно 0,092 -0,099 при использовании ламп типа ДРЛ и 0,051 - 0,056 при использовании ламп типа ДНаТ. Значения МО годового удельного расхода ЭЭ на НО для данного режима питания существенно ниже в сравнении с другими рассмотренными режимами питания при любой удаленности ТП от шин 10 кВ ПС, а СКО - наоборот, заметно выше.

5.Значения оценок (МО и СКО) годовой удельной экономии ЭЭ на НО для режимов питания с амплитудной и фазовой стабилизацией напряжения определяются типом применяемого источника света, характером нагрузки ТП и линейно зависят от удаленности подстанции от шин 10 кВ ПС. Аппроксимирующие линейные зависимости для режима с амплитудной стабилизацией напряжения характеризуются значениями коэффициентов 20,2 - 22,3 для МО и 0,052 - 0,062 для СКО годовой удельной экономии ЭЭ. Для режима с фазовой стабилизацией напряжения соответствующие аппроксимирующие линейные зависимости характеризуются значениями коэффициентов 44,3 -55,6 для МО и 0,077 - 0,119 для СКО годовой удельной экономии ЭЭ. Режим питания НО с фазовой стабилизацией напряжения при прочих равных условиях характеризуется в 2-2,5 раза большими значениями МО годовой удельной экономии ЭЭ.

6.Аппараты типа СТС, реализующее амплитудный способ стабилизации напряжения, для установок НО СНП применять нецелесообразно, так как высокая стоимость указанных устройств компенсируется минимальной прибылью от экономии ЭЭ за период 5-8 лет лишь при суммарной установленной мощности НО превышающей 60 кВт, что для условий СНП нереально.

7.Режим питания НО с фазовой стабилизацией напряжения, реализуемый аппаратами типа ППТТ, в наибольшей степени обеспечивает эффективную работу установок НО СНП. Применение аппаратов ППТТ для установок НО целесообразно уже начиная с суммарной мощности НО 10 кВт. При этом срок окупаемости аппаратов ППТТ составляет не более 6 лет.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

По результатам проведенных теоретических и экспериментальных исследований можно сделать следующие основные выводы и предложения:

1. Разработанная модель сети, использующая типовые почасовые графики нагрузок потребительских подстанций (ТП) напряжением 10/0,4 кВ, позволяет оценить уровень напряжения на шинах 0,4 кВ (фидере наружного освещения) любой потребительской ТП в любое время суток любого сезона года.

2. Анализ результатов моделирования исходного режима питания показал, что преобладающее в условиях эксплуатации диспетчерское регулировав ние напряжения на шинах 10 кВ питающей ПС в сочетании с устройствами ПБВ трансформаторов потребительских ТП позволяет обеспечить требуемое качество напряжения для основной массы производственных и коммунально-бытовых потребителей, отключаемых в ночное время суток. Однако при этом в часы ночного минимума нагрузки уровень напряжения на фидере наружного освещения потребительской ТП длительно (в течение 5-6 часов) превышает допустимые нормальные и максимальные отклонения напряжения. Математическое ожидание и среднее квадратическое отклонение напряжения на фидере наружного освещения в ночное время суток любого сезона года с ростом удаленности (от 0 до 15 км) потребительской ТП от шин 10 кВ питающей ПС увеличиваются соответственно (в процентах от номинального напряжения 0,38 кВ) на 2,7-5,0 % и на 0,1- 0,35%.

3. На основе теоретических и экспериментальных исследований установлены зависимости значений оценок годового удельного расхода электрической энергии на наружное освещение сельских населенных пунктов от типа применяемого источника света и характером нагрузки потребительской ТП. При этом с увеличением удаленности (от 0 до 15 км) потребительской ТП от шин 10 кВ питающей ПС: математическое ожидание и среднее квадратическое отклонение годового удельного расхода электрической энергии для исходного режима питания, соответственно, линейно возрастает на 322-337 и на 1,0-1,8 кВтч/кВт; для режима питания с фазовой стабилизацией напряжения математическое ожидание линейно уменьшается на 337-525 кВт-ч/кВт, а среднее квадратическое отклонение линейно увеличивается на 1,7-1,8 кВт-ч/кВт.

4. Значения оценок годовой удельной экономии электрической энергии на наружное освещение для режимов питания с амплитудной, и фазовой стабилизацией напряжения определяются типом применяемого источника света, характером нагрузки потребительской ТП и линейно возрастают с увеличением её удаленности от шин 10 кВ питающей ПС. Режим питания с фазовой стабилизацией напряжения при прочих равных условиях характеризуется ^ 22,5 раза большими значениями математического ожидания годовой удельной экономии электрической энергии на наружное освещение в сравнении с режимом амплитудной стабилизации напряжения.

5. Полученные результаты показывают, что аппараты типа СТС, реализующие амплитудный способ стабилизации напряжения; для установок наружного освещения сельских населенных пунктов применять нецелесообразно, так как высокая стоимость указанных устройств, компенсируется' минимальной прибылью от экономии электрической энергии за период 5-8 лет лишь при суммарной установленной мощности наружного освещения^ превышающей 60 кВт, что для условий сельских населенных пунктов маловероятно.

6. По результатам исследований и производственных испытаний установлено, что применение аппаратов типа ППТТ, реализующих фазовый способ'стабилизации напряжения, для установок наружного освещения сельских населенных пунктов целесообразно уже начиная' с суммарной мощности осветительной сети 10 кВт. При этом срок окупаемости аппаратов ППТТ составляет не более 6 лет. Указанный способ стабилизации напряжения позволяет в темное время суток автоматически приспосабливать уровень уличного освещения к интенсивности автомобильного и пешеходного движения, то есть адаптивно регулировать потребляемую светильниками наружного освещения активную мощность и световой поток. Результаты проведенных исследований позволяют рекомендовать этот способ как рациональный режим питания установок наружного освещения сельских населенных пунктов.

167

1.Агаханов, Л.Г. Преобразователи для автоматизации управления освещением/ Л.Г. Агаханов, Р.А Бабин, Я.А. Кунгс // Светотехника. - 1986. — №1. — С.10.

2. Агаханов, Л. Г. О требованиях к динамическим характеристикам стабилизаторов напряжения для газоразрядных ламп / Л.Г. Агаханов, Я.А. Кунгс // Светотехника. 1979. - №1. - С.21-23.

3. Агаханов, Л.Г. Особенности работы газоразрядных ламп с тиристорны-ми ограничителем напряжения / Л.Г. Агаханов, Я.А. Кунгс // Светотехника. — 1980. №7.-СЛ0-11.

4. Азалиев, В.В. Эксплуатация осветительных установок промышленных предприятий / В.В.Азалиев, Г.Д. Варсанофьева, Ц.Е Кроль. М.: Энергоатом-издат, 1984.- 160с.

5. Альбом типовых графиков электрических нагрузок сельскохозяйственных потребителей и сетей // Руководящие материалы по проектированию электроснабжения сельского хозяйства. М.: Сельэнергопроект, 1985, №11. - 49с.

6. Алынев, С. В. Влияние условий эксплуатации на срок службы натриевых ламп высокого давления / С.В. Алыиев., В.В Меркушкин, Л.Е. Петровский // Светотехника. 1991. - №2. - С. 1-4.

7. Афанасьева, Е. И. Пускорегулирующая аппаратура и системы управления освещением / Е.И. Афанасьева // Светотехника. 1987. - №3. - С. 23-27.

8. Афанасьева, Е. И. Источники света и пускорегулирующая аппаратура / Е.И. Афанасьева, В.М. Скобелев. М.: Энергоатомиздат, 1986. - 272 с.

9. Бармин, В.В. Что снижает технический уровень светильников / В.В. Бармин // Светотехника. 2002. - №3. - С. 29 - 31.

10. Ю.Белоцерковский, В.М. Регулирование светового потока люминесцентных ламп с применением тиристоров / В.М. Белоцерковский // Светотехника. — 1970. №12. - С.14-16.

11. П.Беляев, А.Н. Чтобы жизнь становилась светлее / А.Н. Беляев, И.В. Танеев, А.П. Семенов // Светотехника. 2002. - №5. — С. 30 - 31.

12. Бенцигер, Т.Д. Светорегулирование в осветительных системах / Т.Д. Бенцигер // Светотехника. 2002. - №1. - С. 27 - 30.

13. Бенцигер, Т.Д. Эффективное управление уличным освещением / Т.Д. Бенцигер // Светотехника. 2007. - №4. - С. 35 - 40.

14. Борисов, В.П. Стабилизаторы напряжения с переключающими регулирующими элементами / В.П. Борисов, Б.Н. Иванчук, И.И. Колосков. — М.: Энер-гоатомиздат,1985. 80 с.

15. Браженникова, JI. В. Тенденции развития наружного освещения в свете требований СНиП 23-05-95 / JI.B. Браженникова, Е.М. Захарова, В.М. Кара-чев // Светотехника. 2001. - №4. - С. 25 - 30.

16. Будзко, И.А. Электроснабжение сельского хозяйства / И.А. Будзко, Т.Б. Лещинская, В.И. Сукманов. — М.: Колос, 2000. 536с.

17. Будзко, И.А. Электроснабжение сельскохозяйственных предприятий и населенных пунктов / И.А. Будзко, М.С. Левин М.: Агропромиздат, 1985. — 320с.

18. Васильев, Л.И. Курсовое и дипломное проектирование по электроснабжению сельского хозяйства / Л.И. Васильев, Ф.М. Ихтейман, С.Ф. Симоновский М.: Агропромиздат, 1989. - 159 с.

19. Вершинин, П.П. Опыт применения ограничителей напряжения в осветительных сетях машиностроительного завода / П.П. Вершинин // Светотехника. 1979. - №8. - С.22 - 24.

20. Веденяпин Г.В. Общая методика экспериментального исследования и обработки опытных данных / Г.В Веденяпин 2 ое изд. доп., М.: Колос, 1967. — 159 с.

21. Водяников, В.Т. Экономическая оценка энергетики АПК. Учебное пособие для студентов учебных заведений / В.Т. Водяников М.: ИКФ «ЭК-МОС», 2002. - 304с.I

22. Воронина, С.В. О регулировании светового потока в установках наружного освещения / С.В. Воронина, Э.П. Елович, Т.Л. Флодина // Светотехника. 1990. - №2. - С.2-4.

23. Гельман, М.В. Тиристорные регуляторы переменного напряжения / М.В. Гельман, С.П. Лохов М.: Энергия, 1975. - 104с.

24. Герасименко, А.А. Передача и распределение электрической энергии: Учебное пособие / А.А. Герасименко, В.Т.Федин. Ростов - н/Д: Феникс; Красноярск: Издательские проекты, 2006. - 720 с.

25. Глушков, М.П. Аппараты управления освещением / М.П. Глушков, Я.А. Кунгс, В.П. Лохов // Светотехника. 1992. - №2. - С.13-16.

26. Гмурман, В.Е. Теория вероятности и математическая статистика: учеб. пособие для вузов / В.Е. Гмурман. -10-е изд., стер. — М.: Высш. шк. 2004. — 479 с.

27. ГОСТ 13109-97 Электрическая энергия. Требования к качеству электрической энергии в электрических сетях общего назначения. М.: Изд - во стандартов, 1997. - 12с.

28. Гулин, С.В. Энергосберегающие режимы питания электроустановок облучения растений в селекционных климатических сооружениях: автореф. дис. .канд. техн. наук /Гулин С.В. Л., 1989. - 18 с.

29. Гулин, С.В. О работе разрядных ламп с регулируемым питанием в селекционных установках /С.В. Гулин, В.И. Карлин, В.Н. Карпов // Светотехника. 1986. - №6. - С. 11-13.

30. Дабагян, Э.А. Расчет контура разрядной лампы с дросселем и сими-стором / Э.А. Дабагян, С.В. Дикань, К.К. Намитоков, В.Ф. Соколов // Светотехника. 1987.-№3. - С.9-11.

31. Данилов, Л.В. Теория нелинейных электрических цепей / Л.В Данилов, П.Н. Матханов, Е.С. Филиппов. Л.: Энергоатомиздат, 1990. - 256с.

32. Елович, Э.П. Светильники для утилитарного наружного освещения / Э.П. Елович, Т.Л. Флодина // Светотехника. 2003. №4. - С. 47 - 54.

33. Емельянов, Н.И. Об отклонениях напряжения в осветительных сетях городов / Н.И. Емельянов, И.И. Черткова, В.Г. Шаборкин // Электричество. — 1987,-№5.-С 55 -56.

34. Жилинский, Ю.М. Электрическое освещение и облучение / Ю.М. Жи-линский, В.Д. Кумин. — М.: Колос, 1982. 272с.

35. Зобов, В.П. Состояние и перспективы развития наружного освещения / В.П. Зобов, О.Г. Корягин // Светотехника. 1993. - №5. - С.9 - 11.

36. Иванов, В. М. Напряжение сети и срок службы маломощных натриевых ламп высокого давления / В. М. Иванов, Г. М. Кожушко, О. Г. Корягин // Светотехника. 1992. - №7. - С.2-3.

37. Иванчук, Б. Н. Тиристорные и магнитные стабилизаторы напряжения / Б. Н. Иванчук, Р. А. Липман, Б. Я. Рувинов. М.: Энергия, 1968. - 112с.

38. Илюкович, A.M. Стабилизаторы и стабилизированные источники питания переменного тока / A.M. Илюкович, Б.Р. Шульман — М.-Л.: Энергия, 1965.- 120с.

39. Инструкция по проектированию городских электрических сетей. РД 34.20.185 -94-М.: Энергоатомиздат, -1995.-48 с.

40. Карпов, В.Н. Энергосберегающая методология применения лучистой энергии в сельскохозяйственном производстве: автореф. дис. .докт. техн. наук. Челябинск, 1985. - 38 с.

41. Карачев, В.М. О совершенствовании принципов нормирования и новой концепции норм дорожного освещения / В.М. Карачев, А.А. Коробко, Т.Л. Флодина // Светотехника. 2002. - №4. - С. 3 - 9.

42. Киптик, М.И. Нормирование осветительных установок наружного освещения. Новые московские нормы наружного освещения / М.И. Киптик, А.Ю. Федорищев, Т.Л. Флодина // Светотехника. 2007. - №1. - С. 13 - 17.

43. Клыков, М. Е. Направления и перспективы использования силовой электроники для управления источниками света / М. Е. Клыков, Г. Н. Квашин // Светотехника. 1991. - №6. - С. 16 - 20.

44. Клыков, М.Е. Основные направления развития пускорегулирующей аппаратуры для газоразрядных ламп / М.Е. Клыков, А.Е. Краснопольский, С.Б. Лазаревич // Светотехника. 1981. - №10. - С. 1-3.

45. Козинский, В.А. Электрическое освещение и облучение / Козинский

46. B.А. -М.: Агропромиздат, 1991. -239с.

47. Козинский, В.А., Кочетков Н.П. Исследование качества напряжения сельских сетей / В.А. Козинский, Н.П. Кочетков // МиЭСХ. 1984. — №1.1. C.52-54.

48. Козинский, В.А. Повышение эффективности работы электрических ламп /В.А. Козинский, Н.П. Кочетков //МиЭСХ. 1996. -№5. - С.29-31.

49. Корн Г.А. Справочник по математике для научных работников и инженеров: пер. с амер./ Г.А. Корн, Т.М. Корн, под общ. ред. И.Г. Арамановича -М.: Наука, 1984.-831с.

50. Кочетков, Н.П. Режимы питания ламп осветительных и облучательных установок в сельском хозяйстве: автореф. дис.канд. техн. наук / Н.П. Кочетков. Челябинск. 1997. - 18 с.

51. Кочетков, Н.П. Оценка уровня напряжения на шинах 0,4 кВ потребительской подстанции / Н.П. Кочетков, Т.А Широбокова // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2006. - №12. - С. 17-18.

52. Кочетков, Н.П; Повышение экономичности работы комплекта «разрядная лампа индуктивный балласт» в установках наружного освещения / Н.П. Кочетков, Т.А. Широбокова // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2007. №6. - С: 14-16.

53. Краснопольский, А.Е. Автоматизация управления освещением — насущная проблема светотехники / А.Е. Крас нопольский, Е.А. Краен опольский, В.Б. Соколов // Светотехника. 1997. - №5. - С. 2 - 4.

54. Кузнецов, B.C. Электроснабжение и электроосвещение городов / B.C. Кузнецов. Минск: Вышейш. шк., 1989. - 110 с.

55. Кунгс, Я.А. Автоматизация управления электрическим освещением / Я.А. Кунгс. -М.: Энергоатомиздат, 1989. 112 с.

56. Кунгс, Я.А. Автоматизация управления и регулирование напряжения в осветительных установках / Я.А. Кунгс, П.М. Твардовский. М.: Энергия, 1979.- 128 с.

57. Кунгс, Я.А. Экономия электрической энергии в осветительных установках/ Я.А. Кунгс, М.А. Фаермарк. М.: Энергоатомиздат, 1984. - 160 с.

58. Левин, М.С. Качество электроэнергии в сетях сельских районов / М.С. Левин, А.Е. Мурадян, Н.Н. Сырых / под ред.акад. ВАСХНИЛ И.А. Б удзко. -М.: Энергия, 1975. 224с.

59. Литвинов, B.C. О замене ламп ДРЛ натриевыми в действующих осветительных установках / B.C. Литвинов, Н.П. Петренко, Л.А Чумак // Светотехника. 1991. - №5. - С. 5 - 7.

60. Литвинов, B.C. Тепловые источники оптического излучения / B.C. Литвинов, Г.Н. Рохлин. М.: Энергия, 1975. - 248с.

61. Лямцов, А.К. Электроосветительные и облучательные установки / А.К. Лямцов, Г.А. Тищенко. М.: Колос, 1983. - 224 с.

62. Манцано, Е.Р. Развитие городского освещения на основе учета соотношения эффективности и стоимости эксплуатации осветительных установок. / Е.Р. Манцано, Р. Сан Мартин // Светотехника. 2002. - №2. - С. 10 - 13.

63. Манцано, Э. Исследование установок уличного освещения / Э. Манцано, А. Кабелло, Р. Сан Мартин, Г. Визманос // Светотехника. 2003. -№1. - С. 34- 37.

64. Маркушевич, Н.С. Регулирование напряжения и экономия электроэнергии / Н.С. Маркушевич. М.: Энергоатомиздат, 1984. - 104 с.

65. Мартинайтис, И. Ю; Эффективность регулирования светового потока разрядных ламп в установках наружного освещения / Й. Ю. Мартинайтис, И.К. Наговицкий, А.-К.Й. Ясинскас // Светотехника. —1991. №11. - С. 10-13.

66. Майя Дж. Индукционная люминесцентная лампа мощностью 40-70 Вт, работающая на частотах 100-300 кГц / Дж. Майя, О.А. Попов, Р:Т. Чандлер // Светотехника. 2007. • №3. - С. 57-59.

67. Матханов, П.Н. Основы анализа электрических цепей. Нелинейные цепи /П.Н Матханов; Mv: Высш:шк., 1986. - 352 с.

68. Методика определения- экономической эффективности технологий и сельскохозяйственной техники. Москва, 1998. - 219 с.

69. Мельников С.В. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов / С.В. Мельников, В.Р. Алешкин, П.М. Рощин. 2- изд., перераб. и доп. Л.:Колос,Ленингр.отд- ние, 1980; - 168 с. i.: г

70. Емельянов, Н.И. Влияние колебаний напряжения сети на параметры ламп типа ДРЛ / Н.И. Емельянов; В :П; Кахнович; И:И; Черткова, В :Г. Шабор-кин // Светотехника.- 1985. №12. - С.10-11*. '

71. Новицкий; I I.В. Оценка погрешностей результатов, измерений; / I I.B. Новицкий; И:А. Зограф; Л5::Энергоатомиздат, 1999: -248с:

72. Правила технической эксплуатации^ электроустановок Потребителей.- Москва: ИКЦ «МарТ», Ростов н/Д: Издательский центр «МарТ», 2003. — 272с.

73. Петрова, М.Б. Анализ, качества напряжения в сельских распределительных сетях / М.Б. Петрова // Механизация и электрификация: сельского хозяйства. 1998: - №6. - С. 10-12.

74. Рекомендации по расчету электрических нагрузок в сетях 0,38 — 110 кВ сельскохозяйственного назначения // Руководящие материалы по проектированию электроснабжения сельского хозяйства. — М.: АО РОСЭП, 1996 — №5. -57с.

75. Рохлин, Г.Н. Работа натриевых ламп высокого давления в. пульсирующем режиме / Г.Н Рохлин // Светотехника. 2001. - №2. - С. 2 - 81.

76. Рохлин, Г.Н. Разрядные источники оптического излучения / Г.Н Рохлин // Электричество. 2004. - №1. - С. 2 - 12.

77. Рохлин, Т.Н. Разрядные источники света / Рохлин Г.Н. — М.: Энерго-атомиздат, 1991. -720 с.

78. Селифанов, М.Н. Качество измерений: Метрологическая справочная книга / М.Н. Селифанов, А.Э. Фридман, Ж.Ф Кудряшова Л.: Лениздат, 1987. -295с.

79. СНиП 23-05-95. Естественное и искусственное освещение. М.: ГП ЦПП, 1995.

80. СН 54Г-82. Инструкция по проектированию наружного освещения городов, поселков городского типа и населённых пунктов. М.: Стройиздат, 1982.

81. Соколов, В.Ф. О регулировании уровней наружного освещения/ В.Ф. Соколов // Светотехника. 1997. - №3. - С. 34 - 35.

82. Справочная книга по светотехнике / под ред. Ю. Б. Айзенберга. М.: Знак, 2006. - 972 с.

83. Справочная книга для проектирования электрического освещения / под ред. Г.М. Кноринга СПб: Энергоатомиздат. 1992. - 448 с.

84. Степанцов, В.П. Светотехническое оборудование в сельскохозяйственном производстве / В.П. Степанцов — Мн.: Ураджай, 1987. — 216 с.

85. Указания по эксплуатации установок наружного освещения городов, поселков и сельских населенных пунктов. М.: Стройиздат, 1990. - 124 с.

86. ЮЗ.Уэймаус, Д. Газоразрядные лампы. Пер. с англ. / под ред. Г.Н. Рохлина и М.И. Фугенфирова. М.: Энергия, 1977. - 344 с.

87. Фишбайн, О. Электронный пускорегулирующий аппарат для разрядных ламп высокого давления. Преимущества и недостатки / О. Фишбайн // Светотехника. 2006. - №5. - С.54 - 55.

88. Ю5.Хайнц, Р. Характер работы разрядных ламп высокого давления при снижении мощности / Р. Хайнц // Светотехника. 2005. - №4. - С. 16 -20.

89. Юб.Чебовский, О. Г. и др. Силовые полупроводниковые приборы: Справочник. / О. Г.Чебовский, Л.Г.Моисеев, Р. П. Недошивин. М.: Энергоатомиздат, 1985.-400 с.

90. Черепанов, В.В. Исследование уровней напряжения в системах электроснабжения сельскохозяйственных предприятий / В.В. Черепанов, М.С. Ко-лодкин // Энергетик. 1982. - №1. - С. 34 - 35.

91. Шевляков, В.И. О концепции развития электрических сетей в сельской местности /В.И. Шевляков // Электрическое строительство. 1992. — №1. -С.60 - 62.

92. Широбокова, Т.А. Снижение расхода электроэнергии в установках наружного освещения / Т.А. Широбокова // Вестник Ижевского государственного технического университета. 2007. - №3 - С. 147-148.

93. Heinz, R. Grundlagen der Lichtrzeugung Von der Gluhlampe bis zum / R Heinz // Laser ISBN 3-937873 00-7, 2004.

94. Energy Information Administration / Manufacturing Consumption of Energy 1994 (Table A8, Page 89), USA.

95. Betriebserate und Schaitunqenfor eiektrische / C.H Sturm, E Klein // Lmpen, ISBN 3-8009- 1586-3, 1997.