Файл: Мукосеев Ю.Л. Электроснабжение промышленных предприятий учебник.pdf

до 10 Мвар (см. гл. 11). При больших значениях Qu возни­ кают варианты применения синхронных компенсаторов.

При малой продолжительности реактивного максимума QM возможна кратковременная работа менее экономичных компенсаторов, например максимальное возбуждение ра­ ботающих тихоходных синхронных двигателей и исполь­ зование незагруженных синхронных двигателей, что должно быть обосновано технико-экономическим рас­ четом.

При высоком коэффициенте заполнения суточных гра­ фиков нагрузки в непрерывных производствах проблемы регулирования мощности компенсирующих устройств и ре-

гулирования напряжения могут вообще не возникать (обогатительные фабрики, нефтеперерабатывающие, нефте­ химические предприятия и др.).

При явно выраженном изменении нагрузок по сменам необходимы регулирование мощности компенсаторов и на­ пряжения.

Для определения пределов регулирования напряжения составляются эпюры напряжений вдоль сети для различных режимов нагрузки (рис. 12-10). Эпюра наглядно изобра­ жает отклонения напряжения в процентах вдоль сети от центра питания ЦП до электроприемников. Потери напряжения в линиях изображаются наклонными линия­ ми. В трансформаторах имеются потери напряжения, за­ висящие от нагрузки и коэффициента мощности, и повыше­ ния напряжения, зависящие от выбранной ступени транс­ формации при схеме ПБВ. Эпюра составляется для макси­ мальной и минимальной нагрузок и дает соответствующие предельные отклонения напряжения. Для практических расчетов удобнее пользоваться таблицами.

450

Пример 12-1. Линия, питающаяся от РУ ТЭЦ, состоит из ре­ актора, кабеля 6 кВ, трансформатора ТП, шинопровода, кабеля, питающих электроприемнпк 380 В (рис. 12-11).

Необходимо выбрать положение ПБВ на трансформаторе ТП с таким расчетом, чтобы отклонения напряжения при максималь­ ной и минимальной нагрузках были в пределах, нормированных ГОСТ; отношение максимальной нагрузки к минимальной 4 : 1 .

РБД А СБ Вн в ТП Ш М А АДБГ

~ГЪ~*-- Ш > = з-&—4Q)

Рис. 12-11. Схема линии питания от ТЭЦ до цехового электро­ приемника.

Принимаем предварительно положение ТГБВ па +5% . Изме­ нение уровней напряжения при 100%-ном и 25%-ной нагрузке сле­ дующие:

Таким образом, первоначально принятое положение ПБВ на +5% привело к отклонению напряжения в минимальном режиме за пределы 5%, и необходимо перейти на положение +2,5% .

Следует помнить, что для повышения напряжения необ­ ходимо уменьшить коэффициент трансформации и пере­ ключить на более низкую ступень регулировочной отпайки ПБВ.

Возможны такие отклонения напряжения, которые не укладываются в пределы ± 5 % , что приводит к необхо­ димости встречного регулирования в ЦП путем снижения напряжения в часы малых нагрузок и повышения напря­ жения в часы максимума. Пределы встречного регулиро­ вания в ЦП (РУ ТЭЦ или ГПП) устанавливаются по анало­ гичным расчетам для основных узлов схемы электроснаб­ жения. В расчетах уровней напряжения отдельных узлов необходимо учитывать снижение компенсирующей мощ­ ности компенсаторов во избежание повышения напряже­ ния сверх нормативного. Отсюда вытекает необходимость

принудительного режима работы компенсирующих уст­ ройств по условиям регулирования напряжения. В часы значительного снижения реактивных нагрузок (третья смена, выходные дни) все компенсирующие устройства должны отключаться.

Для установления ступеней регулирования компен­ сирующих устройств анализируется суточный или годовой график нагрузки по продолжительности, который разби­ вается на 3—4 ступени с выявлением максимальной, средней и минимальной реактивной нагрузки. По этим ступеням реактивной нагрузки и определяются ступени регулиро­ вания мощности компенсаторов.

При составлении рационального режима регулирова­ ния компенсирующих устройств следует руководство­ ваться тем, что наибольшее время работы должно быть у компенсаторов с минимальными потерями. Следова­ тельно, после прохождения максимума реактивной на­ грузки синхронные двигатели должны работать с cos ф яа я« 1. Если ток возбуждения двигателей в момент макси­ мума был наивысшим, то после прохождения максимума его следует убавить до значения, соответствующего опти­ мальному коэффициенту мощности двигателя. Такое регу­ лирование может осуществляться вручную или автомати­ чески, если по технико-экономическим расчетам устрой­ ство автоматического регулирования возбуждения будет рентабельно.

Наиболее длительное время работы должно быть у кон­ денсаторов, регулируемых по ступеням, в зависимости от реактивной нагрузки.

Помимо ступенчатого регулирования возможно бескон­ тактное и быстродействующее регулирование, примеры которого описаны.

При суточном графике реактивной нагрузки с значи­ тельной неравномерностью в часы минимальных нагрузок необходимо отключать конденсаторы частично или пол­ ностью, для чего батарея разбивается на секции, включае­ мые своими выключателями. Целесообразно разбить бата­ рею на две неравные части (1/3 и 2/3), что позволит иметь при двух секциях трехступенчатое регулирование.

Автоматическое регулирование мощности конденса­ торных батарей по ступеням (АРК) описано ниже.

При наличии резко переменных нагрузок рекомен­ дуются следующие средства снижения колебаний напря­ жения.

452

Рис. 12-12. Схема ограничения эксплуатационных к. з. дуговой печи с помощью подмагничиваемого реактора.

Для питания электросварочной нагрузки следует применять продольную компенса­ цию УПК, включаемую со стороны 6—10 кВ цеховых ТП. Для дуговых сталеплавильных электропечей на напряжении 6—10 кВ сле­ дует применять сдвоенные реакторы типа РБАС, включенные за трансформаторами ГПП. При питании электропечей на напря­ жении 35—НО кВ колебания нагрузок пере­

даются на более мощные системы 110 кВ и выше, и про­ блема колебаний напряжения может быть менее острой. В качестве средств погашения набросов реактивной на­ грузки дуговых печей большой мощности могут приме­ няться специальные синхронные компенсаторы с быстро­ действующим АРВ.

Например, для дуговой печи емкостью 145 т с транс­ форматором мощностью 80 МВ • А установлены конденса­ торная батарея 24 Мвар и синхронный компенсатор мощностью 80 Мвар, подключенные к общим шинам на­ пряжения 13,8 кВ (США). Второй путь погашения таких толчков состоит в применении управляемых подмагничиваемых реакторов, автоматически ограничивающих токи эксплуатационных к. з. (применяются в Японии, рис. 12-12). Реакторы включаются параллельно с конден­ саторами для уменьшения общего тока.

Для прокатных станов могут быть использованы сдвоен­ ные реакторы; быстродействующее возбуждение самих прокатных синхронных двигателей или специальных син­ хронных компенсаторов со скоростью нарастания мощ­ ности 100 Мвар/с и выше.

/(ля мощных экскаваторов, удаленных от источников питания, рекомендуется продольная компенсация УПК.

12-4. ВЫСШИЕ ГАРМОНИКИ И ИЕСИММЕТРИЯ НАПРЯЖЕНИЯ В СЕТЯХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

Появление высших гармоник и несимметрии напря­ жения в промышленных сетях связано с ухудшением режимов работы электроустановок и ущербами, вслед­ ствие чего величины гармоник и степень несимметрии

453

также нормированы ГОСТ 13109-67 на качество электро­ энергии. •

Источниками высших гармоник, искажающих синусои­ дальность кривых тока и напряжения, являются транс­ форматоры ТП, имеющие нелинейные характеристики тока холостого хода, и главным образом различные вен­ тильные и тиристорные преобразователи.

Исследования кривой тока холостого хода трансформа­ торов, включенных в сеть синусоидального напряжения, показали, что при трехстержневом сердечнике и соеди­ нениях У/У и Д/У в ней имеются все нечетные гармоники, в том числе кратные трем. Последние обусловлены несимметрией намагничивающих токов по фазам

Токи намагничивания образуют системы токов прямой и обратной последовательности, которые по абсолютной величине одинаковы для гармоник, кратных трем. Для других нечетных гармоник токи обратной последователь­ ности составляют около 0,25 токов прямой последователь­ ности.

При питании трансформаторов несинусоидальным на­ пряжением возникают дополнительные составляющие высших гармоник тока, называемые комбинационными составляющими. Трансформаторы ГИИ дают 5-ю гармо­ нику небольшой величины.

Люминесцентные лампы создают третьи гармоники величиной до 30% 1-й гармоники, которые, складываясь в нулевом проводе сети 380/220 В, обусловливают ток в нем, почти равный току в фазном.

Дуговые печи являются источниками гармоник токов порядка п = 5; 7; И; 13 ..., однако уровень последних невелик и эквивалентное действующее значение всех гармоник не превосходит 1 % тока 1-й гармоники [Л. 12-9].

При отсутствии ртутных и полупроводниковых преоб­ разователей уровень высших гармоник в сетях предприя­ тий менее 1 %; по ГОСТ допускается до 5 %, так что ника­ ких проблем не возникает.

Вентили ртутных и полупроводниковых преобразо­ вателей при мостовой схеме и при схеме прямой и обратной

454