напряжения на зажимах конденсаторов І кзхс = AUK3, в несколько раз большему номинального, с выходом кон денсатора из строя.
Третий недостаток состоит в общем повышении уровня токов к. з. в сети вследствие нейтрализации части индук тивного сопротивления. Устранение второго и третьего недостатков достигается применением для защиты конден саторов быстродействующих разрядников.
Отмеченные обстоятельства требуют применения для УПК специальных конденсаторов, допускающих крат-
Рис. 12-3. Схема установки продольно-емкостной компенсации УПК.
ж — конденсаторы; Я — шунтирующее сопротивление по
типу крановых; ИР — искровой спекающийся разрядник; Р — реле сигнализации срабатывания искрового разряд ника; ТН — трансформатор напряжения; МВ — масляный выключатель; Pt — шипный разъединитель; Р2, Ра и Р4 — разъединители для ввода и вывода из работы УПК.
повременные перенапряжения — 5-кратные за 0,2 с; 1,5-кратные за 10 мин; 1,25-кратные до 4 ч и 1,1-кратные — длительно.
На рис. 12-3 приведена схема УПК, примененная на одном заводе для питания 30 сварочных машин общей мощ ностью 9,1 МВ А с дополнительной силовой нагрузкой 150 кВт. Колебания напряжения в сети 380 В за трансфор матором 1 800 кВ-А достигали 30% (±15% ) номиналь ного. После установки УПК с пятью конденсаторами КПМ-0,6-50-1 на фазу со стороны 6 кВ трансформатора колебания напряжения сократились до 5% (рис. 12-4).
Опыт эксплуатации установки УПК показал, что приме нение «спекающегося» разрядника, шунтирующего конден саторы при сквозных токах к. з., является достаточно
быстродействующей защитой для конденсаторов, после шунтирования которых разрядником к. з. в цепи отключа ется масляным выключателем, как обычно. Шунтирующее сопротивление, величина которого принимается (6 -ь- 10)zc, устраняет возможные резонансные явления, затухающие за время 0,25—0,5 периода.
Устранение колебаний напряжения ускорило процесс сварки, что дало повышение производительности на 6 %.
Таким образом, применение УПК для электросвароч ных нагрузок вполне себя оправдывает. Следует отметить, что применение поперечной компенсации в данном случае неприемлемо, так как при провалах нагрузки получается
перекомпенсация, |
сопровождающаяся |
усилением |
коле |
баний напряжения. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
УПК йнпьочрнп |
|
ѴПКптнпмчйнп |
|
В |
|
\ \ \ \ \ |
1 |
\ \ \ W ? |
500 |
|
|
|
|
|
|
|
0ОО |
\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ |
|
|
|
|
' Y f V \ \ і \ \ р У \ \ \ |
с |
180 |
160 |
1^0 |
120 |
100 |
80 |
60 |
40 |
20 |
300 |
/7 |
Рис. 12-4. Диаграмма напряжения на вторичной стороне трансформатора подстанции.
Продольная компенсация применяется и для спокой ных нагрузок мощных ферросплавных электропечей, где ее назначение — компенсировать высокое индуктивное сопротивление короткой сети, затрудняющее подвод актив ной мощности к электродам при токах в десятки кило ампер [Л. 11-10]. Поскольку непосредственное включение конденсаторов на 0,6 и 1 кВ в короткую сеть привело бы к необходимости установки слишком громоздкой батареи, включение конденсаторов производится через трансфор матор. Для этой цели применяются, например, однофаз ные трансформаторы типа ОСУ-1000/10 напряжением 10/0,067 кВ, мощностью 1 000 кВ - А, включаемые стороной низшего напряжения последовательно по два в фазу короткой сети; к стороне высшего напряжения подключа ются конденсаторы УПК (рис. 12-5, а). Подобная установка на ферросплавной печи типа РКЗ-16,5 с конденсаторами КПМ-1-50-1, работающая при напряжении 4,5 кВ, повы сила коэффициент мощности печи с 0,80—0,83 до 0,92— 0,93. Одновременно на 10—12% повысилась производи тельность печи, а удельный расход электроэнергии сни зился на 5—8%.
Для более мощных печей подобная установка получа ется слитком громоздкой; в этом случае печной трансфор матор выполняется с дополнительной обмоткой, в которую включаются конденсаторы (рис. 12-5, б). При двухступен чатой трансформации УПК включается между главным трансформатором 110—220/10 кВ и печным трансформа тором, питающим электроды (рис. 12-5, в).
Предложенное автором [Л. 12-6] применение сдвоен ных реакторов (рис. 12-6) для стабилизации напряжения
Рис. 12-5. Схемы включения УПК для ферросплавных печей.
а — включение в короткую сеть через разделительный трансформатор; б — включение в короткую се;гь через разделительный трансформатор и дополни тельную обмотку главного трансформатора; в — включение между главным и печным трансформаторами; 1 — главный трансформатор; 2 — разделитель ный трансформатор; 3 — печь; 4 — конденсаторы УПК; 5 — печной трансфор матор.
при питании дуговых печей основано на том, что магнит ные поля в обеих ветвях реактора направлены встречно и при одинаковой нагрузке ветвей І 1 = / 2дают минималь ную потерю напряжения в каждой ветви, определяемую по формуле (при sin <р яа 1, что имеет место при эксплуа тационных к. з. в печи)
AUi —I\Хр |
12А‘^р = AU2= 1%хр —/ j/'./'p. |
где к — коэффициент |
связи магнитных потоков, равный |
0,5 - 0 ,6. |
|
Если ток / 2 во второй ветви будет больше тока І г, то величина Д£/х может получиться отрицательной, т. е. будет иметь место повышение напряжения в первой ветви. Это повышение напряжения будет частично компенсиро вать потерю напряжения в сосредоточенном реактивном сопротивлении трансформатора ГПП, в результате чего напряжение на ветви с силовой и осветительной нагрузкой
будет колебаться в допустимых
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
пределах — 1,5 °6 с любой |
ча |
|
|
|
стотой. |
|
|
|
|
|
за |
|
|
|
|
ГІа машиностроительном |
|
|
|
воде по проекту на ГПП были |
|
|
|
установлены |
трансформаторы |
|
|
|
мощностью |
по |
31,5 |
|
МВ-А |
|
|
|
со |
сдвоенными |
|
реакторами |
|
|
|
РБАСМ-6-2 Х2000-10 |
на |
вы |
|
|
|
ходе. |
Имеющиеся |
на |
заводе |
|
|
|
десять |
дуговых |
печей |
мощно |
|
|
|
стью но 2,8 МВ-А были рас |
|
|
|
пределены |
по |
всем |
четырем |
|
|
|
секциям 6 кВ ГПП. В резуль |
|
|
|
тате в заводской сети наблюда |
сдвоенных |
реакторов при |
лись |
значительные |
колебания |
напряжения, |
вызывающие |
ми |
электроснабжении |
дуговых |
гание ламп и отключение синх |
электропечей. |
|
1 — .энергосистема; |
2 — транс |
ронного двигателя |
мощностью |
форматор ГПП; 3 — сдвоенный |
1 500 кВт. После реконструкции |
реактор; |
4 — трансформатор |
схемы |
электроснабжения |
пита |
дуговой печи; 5 — дуговая печь; |
в — трансформатор цеховой ТП: |
ние |
дуговых |
печей |
было |
пере |
7 — силовая нагрузка; 8 — ос |
ветительная нагрузка. |
ведено на одну ветвь сдвоенных |
|
|
|
реакторов по пять |
печей |
на |
секцию; остальная нагрузка была переведена на другие ветви реакторов, питающие стабилизированные секции. Колебания напряжения на последних резко сократились и не выходят из нормативов.
Следует отметить, что применение расщепленных обмо ток трансформаторов ГПП не дает стабилизирующего эф фекта, поскольку обе обмотки имеют одинаковые направле ния магнитных полей.
Сдвоенные реакторы должны применяться для присое динения мощных трехфазных двигателей, при пуске кото рых напряжение на шинах не должно быть ниже напряже ния, при которых остальные электроприемники не отклю чаются, а напряжение на выводах пускаемого двигателя
не должно быть выше напряжения, допускаемого конст рукцией двигателя.
Для компенсации резко переменных реактивных на грузок могут быть использованы синхронные двигатели и особенно синхронные компенсаторы с быстродействую щим возбуждением.
Пример использования синхронных двигателей для компенсации резко переменных реактивных нагрузок при-
Рис. 12-7. Блок-схема компенсации резкопеременных реак тивных нагрузок с помощью синхронных двигателей.
веден на блок-схеме рис. 12-7 завода [Л. 11-9]. В прокатном цехе имеются блюминг с ионным приводом и три синхрон ных двигателя для приводов других прокатных станов. Схема работает в функции реактивной нагрузки на входе в РУ 6 кВ цеха. Сигнал от трансформаторов тока 5 и на пряжения 6 ввода подается на фазочувствительное устрой ство ФЧУ-1 (7), которое выдает сигналы через магнитные усилители 8 на электромашинные усилители ЭМУ (9), управляющие возбудителями В (10). Одновременно пода ется сигнал через ФЧУ-2 (12) от трансформаторов тока
синхронных двигателей 11, работающих на прокатку в прерывистом цикле.
Если в данный момент синхронный двигатель загружен активной нагрузкой, то сигнал на ЭМУ от ФЧУ-1 снима ется, а при холостом ходе пропускается, благодаря чему этот синхронный двигатель получает импульсное возбуж дение и компенсирует реактивную нагрузку.
Описанная схема даже с электромашинным возбужде
нием |
работает |
успешно, снизив колебания напряжения |
с + 5 |
ч- 7 до ± |
3%. |
Наиболее эффективным получается применение спе циальных синхронных компенсаторов с быстродействую щим ионным или тиристорным возбуждением, позволяю щим получать скорость нарастания реактивной мощности до 600 Мвар/с и уменьшения до 500 Мвар/с. Такие компен саторы за рубежом применяются в установках прокатных станов, дуговых электропечей и других потребителей с резко переменной нагрузкой. В СССР разрабатываются аналогичные установки [Л. 12-8].
Существуют также схемы, в которых предлагается быстродействующее регулирование мощности конденса торных батарей. В этих схемах мощность батарей запира ется применением управляемых индуктивностей, подмагничиваемых реакторов или регулированием напряжения на зажимах батареи.
Схема с подмагничиваемым реактором представлена на рис. 12-8. Управляемый реактор с вращающимся маг нитным полем 1, состоящий из трехфазной обмотки, зало женной в цилиндрический магнитопровод аналогично ста торной обмотке, и торроидальной обмотки управления подмагничиванием постоянным током, подключен парал лельно батарее конденсаторов 2. При отсутствии подмагничивания реактор имеет максимальную индуктивность, поглощающую реактивную мощность батареи, и в сеть реактивная мощность не выдается. При намагничивании магнитопровода индуктивность реактора снижается и при полном насыщении получается минимальной, что соответ ствует максимальной выдаче реактивной мощности от бата реи конденсаторов в сеть.
Блок-схема с вентильным регулированием напряжения на конденсаторной батарее представлена на рис. 12-9. Батарея разбивается на две секции 1 и 2, подключаемые к сети через вентильные блоки управления 3 и 4 и далее через трансформаторы 5 и б к сети. Трансформаторы имеют
разные схемы включения обмоток для подавления нечет ных гармоник. Автоматический регулятор мощности 7 выдает сигнал на блок управления 8, который управляет зажиганием вентилей. Последние обеспечивают быстро действующее регулирование выдаваемой батареей коидеи-
5
Рис. 12-8. Схема ре |
|
гулирования |
мощно |
|
сти конденсаторной |
Рис. 12-9. Блок-схема с вен |
батареи с помощью |
управляемого |
реак |
тильным регулированием |
тора. |
|
напряжения. |
саторов реактивной мощности с постоянной времени пере ходного процесса примерно 0,02 с.
Описанная схема реализована в лабораторных усло виях.
Из описанных средств регулирования напряжения еще не получили широкого применения средства по п. 11, так что на ближайший период они не могут применяться.
12-3. КОМПЛЕКСНОЕ РЕШЕНИЕ ВОПРОСОВ РЕГУЛИРОВАНИЯ И КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНЫХ НАГРУЗОК
Вопросы регулирования напряжения, зависящего в ос новном от реактивных нагрузок сети и компенсации этих нагрузок, должны решаться совместно. Прежде всего необходимо проанализировать режим работы потребителей и характер суточных графиков активной и реактивной нагрузок.
В соответствии с полученными значениями Рм и QM определяется необходимая компенсирующая мощность QK, которая выполняется в первую очередь синхронными дви гателями и конденсаторами напряжением до 1 кВ и затем выше 1 кВ согласно приведенным расчетам при мощностях