5.7. Влияние дуговых сталеплавильных электропечей на системы электроснабжения

5.7. Влияние дуговых сталеплавильных электропечей на системы электроснабжения

Работа дуговых сталеплавильных печей (ДСП) может вызвать помехи в системах электроснабжения потребителей, присоединенных к общим с ДСП ЦП («общим точкам»): отклонения и колебания напряжения, несимметрию токов и напряжений, несинусоидальность формы кривой напряжения и др. Основной помехой являются колебания напряжения, вследствие колебаний токов дуг ДСП. При этом колебания реактивной мощности печи значительно превышают колебания активной мощности.

Наиболее чувствительными к колебаниям напряжения электроприемниками являются осветительные приборы, телевизионная аппаратура, рентгеновские установки, ЭВМ, приводы бумагоделательных машин и др.

Колебания токов ДСП делятся на два вида: нерегулярные с частотой до 1 Гц и относительно регулярные с частотой 2-10 Гц. Размер броска тока нерегулярных колебаний с вероятностью 0,95 не превышает номинальный ток печного трансформатора. Размеры регулярных колебаний в большинстве случаев не более 50 % номинального тока.

В ГОСТ 13109—87 приведены значения допустимых колебаний напряжения на входах приемников электрической энергии для следующих трех случаев:

1. На входах осветительных установок с лампами накаливания в помещениях, где требуется значительное зрительное напряжение.

2. На входах осветительных установок с лампами накаливания в помещениях, где не требуется значительное зрительное напряжение.

3. На входах осветительных установок с люминесцентными лампами.

При присоединении к сети мощных ДСП следует проверить соответствие колебаний в сети общего пользования требованием для случая 2. При несоблюдении требований ГОСТ снижение влияния ДСП на качество электроэнергии в сети может быть достигнуто за счет целого ряда мероприятий, в том числе путем перехода вместо ламп накаливания на люминесцентное освещение (случай 3). Поэтому ниже рассматриваются условия, при которых колебания напряжения в «общей точке», вызванные работой одиночных ДСП, не превышают допустимые по ГОСТ для случаев «2» и «3».

В соответствии с ГОСТ допустимые колебания напряжения составляют:

Колебания напряжения в «общей точке» при работе одиночных ДСП могут быть определены следующим образом:

С учетом требований ГОСТ получаем условия:

Для нерегулярных колебаний до 1 Гц

Для регулярных колебаний 2-10 Гц

С лампами накаливания:

(случай 2) или S_к ? 79S_т, или S_к ? 91S_т,

с люминесцентными лампами:

На входах приемников электрической энергии с лампами накаливания условие, при котором колебания напряжения в «общей точке», вызванные работой одиночной ДСП, не превышают допустимые по ГОСТ

S_k ? 90S_т. (5.4)

Аналогично для приемников с люминесцентными лампами

S_k ? 59S_т. (5.5)

Для группы из «n» печей оценка колебаний напряжения выполняется с учетом следующих факторов.

1. Каждый цикл плавки, продолжающийся несколько часов, состоит из трех технологических периодов (расплавление, окисление и рафинирование) и кратковременных эксплуатационных простоев.

Наибольшее влияние на сеть ДСП оказывает в период расплавления, когда имеют место неустойчивое горение дуг, КЗ электродов с шихтой, обрывы дуг при обвалах, резкие перемещения электродов. В остальные периоды ток ДСП стабилизируется. Поэтому для группы из «n» ДСП необходимо учитывать только «m» печей, одновременно работающих в режиме расплавления.

Вероятность Pm, n совпадения периодов расплавления «m» печей из «n» совместно работающих определяется:

Из формулы (5.5) необходимо определить наибольшее значение «m», при котором P_m, n ? 0,05.

Для групп с числом ДСП n ? 6 расчетные значения «m», при которых вероятности P_m, n ? 0,05 (для среднего Р = 0,35), приведены ниже:

Для других значений «Р» и «n» значение «m» определяется по формуле (5.6).

2. В группе «m» печей, одновременно работающих в режиме расплавления, броски токов отдельных ДСП по времени, как правило, не совпадают.

В общем случае для «m» печей

Отсюда условие выполнения требований ГОСТ 13109—87 (при ? = 1 и ?u ? 1,27 %):

В случае однотипных печей:

Пример 1.

На одиночной ДСП-100 устанавливается печной трансформатор 80 МВА. Определить минимально допустимую мощность КЗ в «общей точке».

По формуле (5.4) определяем:

S_к ? 90 ? 80 = 7200 МВА.

Пример 2.

То же, что в примере 1 — для 6 совместно работающих печей.

По таблице или формуле (5.5) определяем:

при n = 6, m = 4.

По формуле (5.9) получаем:

S_к ? 90?80??4 = 14 400 MBA.

Если мощность КЗ в «общей точке» недостаточна, необходимо при выборе схемы электроснабжения предусмотреть мероприятия с целью повышения мощности КЗ, либо снижения влияния ДСП на качество электроэнергии в сети.

Повышение мощности КЗ в «общей точке» может быть достигнуто путем применения следующих мероприятий:

переноса узла присоединения ДСП в точку, расположенную электрически ближе к энергоисточникам (питание через отдельные трансформаторы от РУ более высокого напряжения, применения глубоких вводов и др.);

уменьшения индуктивного сопротивления питающих линий, продольной компенсации ВЛ, соединяющих «общую точку» с источниками, путем включения на параллельную работу питающих линий и трансформаторов, если это допустимо по условиям работы сети.

Уменьшение влияния работы ДСП на качество электроэнергии в сети может быть достигнуто за счет следующего:

применения устройств динамической компенсации, снижающих толчки тока ДСП;

мероприятий технологического характера: стабилизации дуги, выбора рационального режима работы печи, внедрения графиков согласования работы групп ДСП (со сдвигом во времени циклов плавки).

Осуществление указанных мероприятий ограничивает размеры колебаний напряжения в «общей точке»; при этом уменьшается «а» в выражениях (5.3) и (5.7), что приводит к снижению минимально допустимого значения S_к.