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

где Ru В з, R 7, Rn , R 13 — сопротивление переменному току при соответствующих частотах — 50—250—350—550— 650... Гц.

Наконец, наибольшую опасность представляют собой резонансные явления, когда в сети имеются емкости

ввиде батареи конденсаторов. Резонанс токов приводит к выходу из строя конденсаторов. Для его предотвращения

вцепь конденсаторных батарей с сопротивлением хс вклю­ чается реактор с такой реактивностью, чтобы результи­ рующее сопротивление последовательно соединенных реактора и батареи было индуктивным,

где V — порядок низшей гармоники; для высших это тре­ бование будет подавно удовлетворено.

Включение реактора сшшает загрузку конденсаторов токами высших гармоник, но одновременно увеличивает их загрузку основной гармоникой. Это происходит вследст­ вие повышения напряжения на зажимах конденсатора

Мощность конденсаторной батареи увеличивается по сравнению с номинальной Qn

В то же время реактор будет потреблять реактивную мощность

Qv = Q~-

Яр

В целом мощность установки конденсаторов с реакто­ ром будет больше QH

460

Высшие гармоники нарушают работу систем сеточного и фазового управления вентильных установок прокатных станов. Для устранения этих помех необходимо питание указанных систем от источника синусоидального напряже­ ния, что может быть достигнуто применением нескольких /Х'-фильтров, которые настраиваются каждыіі на свою гармонику и включаются последовательно.

Возможно также применение специальных стабили­ заторов напряжения с улучшенной формой кривой на­ пряжения, например разработанных в Горьковском поли­ техническом институте [Л. 12-4].

Для расчета спектра гармоник в сети промышленного предприятия составляются схемы замещения отдельно для каждой гармоники аналогично тому, как это делается при расчете токов к. з., причем преобразователь является генератором, а трансформаторы, двигатели и питающая система служат параллельно включенными сопротивле­ ниями.

Основное мероприятие по снижению высших гармоник в сетях промпредприятий сводится к увеличению числа фаз выпрямления до иг = 12 и выше. Такое увеличение может быть достигнуто применением разных схем соеди­ нения обмоток трансформаторов в одном агрегате, напри­ мер для вторичных обмоток со схемами У и Д при мостовой схеме; схемы первичных обмоток У и Д для агрегатов при нулевой схеме и т. д.

Для увеличения числа фаз применяются фазоповорот­ ные трансформаторы. Например, для стана 2000 Чере­ повецкого металлургического завода предусмотрены ти­ ристорные преобразователи электроприводов на 2 х 5 и 2 X 10 кА с фазоповоротными трансформаторами на 24II 36-фазные схемы выпрямления. На мощных преобразо­ вательных подстанциях электролизных производств доста­ точно 12-фазной схемы выпрямления.

Выпрямленное напряжение содержит переменную со­ ставляющую, характеризуемую коэффициентом пульса­ ции — отношением действующего значения всех гармоник выпрямленного напряжения к постоянной составляющей его. Величина коэффициента пульсации для двигателей постоянного тока не должна превосходить 8 % по ГОСТ. Для сглаживания пульсаций применяются реакторы — индуктивности в цепи постоянного тока.

В тяговых сетях постоянного тока., питающихся от преобразователей-выпрямителей, пульсации выпрямлен­

461

ного тока могут создавать помехи в линиях связи, для устранения которых применяются сглаживающие устрой­ ства — резонансные шунты из конденсаторов и индуктив­ ностей, настроенные па разные гармоники. При этом коэффициент пульсации не должен превышать 0,15%.

При наличии однофазных нагрузок в трехфазной сети может возникать несимметрия напряжений, которая огра­ ничивается ГОСТ тем, что напряжение обратной после­ довательности не должно превышать 2 % номинального напряжения на зажимах любого симметричного трехфаз-

Рис. 12-14. Схема индукционной печи с симметрирую­ щим устройством (а) и векторная диаграмма симмет­ рирующего устройства (б).

ного электроприемника. По ГОСТ для асинхронных дви­ гателей этот предел может быть повышен в зависимости от условий допустимого нагрева. В эти условия входит до­ полнительный нагрев от токов обратной последователь­ ности и от гармоник, зависящий в свою очередь от загрузки двигателя, кратности пускового тока и других параметров.

Практика электродного завода с мощными однофазными печами показала, что при несимметрии до Т1—12% в сети 380 В срок службы асинхронных двигателей снижается в 1,8—2,3 раза даже при загрузке 60—80% за счет пере­ грева токами обратной последовательности.

Для устранения несимметрии напряжения, вызывае­ мого обычно электротехнологическими однофазными уста­ новками (электропечи и др.), применяются специальные схемы симметрирования. На рис. 12-14, а представлена схема индукционной печи промышленной частоты с сим­

462

метрирующим устройством. Последнее состоит из двух регулируемых батарей конденсаторов, одна из которых включена на фазы АС параллельно индукционной печи с сопротивлением нагрузки Ra + /Х„ и вторая — на фазы AB. На фазы ВС включена индукционная катушка с регу­ лируемой индуктивностью. Условия симметрирования по­ лучаются из уравнений токов в узлах фаз А, В и С:

рис. 12-14, б.

Описанная схема имеет тот недостаток, что коэффи­ циент мощности симметрирования cos 8 зависит от коэф­ фициента мощности нагрузки cos ср„ и изменяется от 1 (при cos фи = 1) до 0,5 (при cos ф„ — 0,866), вследствие чего необходимо компенсирующее устройство, включенное параллельно нагрузке (рис. 12-14а).

В Институте электродинамики АН УССР разработана более эффективная схема симметрирования, позволяющая одновременно с симметрированием повышать коэффи­ циент мощности всей схемы [Л. 12-12]. Разрабатывается типовая серия подобных установок мощностью до несколь­ ких мегавольт-ампер для внедрения в производство.

Необходимость применения дорогого симметрирующего устройства, требующего значительных площадей для размещения конденсаторных батарей и индукционной катушки, должна быть обоснована технико-экономическим расчетом. Если мощность питающей системы достаточно велика по сравнению с однофазными электроприемниками, то необходимость симметрирования не возникает.

Исходя из указанных выше требований ГОСТ об огра­ ничении до 2 % напряжения обратной последовательности,

требующей симметрирования,

Па этом же электродном заводе однофазная нагрузка графитировочных печей составляла 84% всей нагрузки завода, что и привело к значительной несимметрии напря­ жения. В сетях до 1 000 В при наличии однофазных на­ грузок контактной сварки несимметрия напряжений полу­ чается при повторно-кратковременном режиме, что не отра­

463

жается на работе асинхронных двигателей. Применение сдвоенных реакторов в установках дуговых электропечей стабилизирует напряжение при несимметричных толчках нагрузки по фазам.

ГЛАВА ТРИНАДЦАТАЯ

УЧЕТ И ЭКОНОМИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ. ИЗМЕРЕНИЯ

Получение и распределение электроэнергии в сетях промпредприятий учитывается и контролируется по удель­ ным нормам н>уд — расходу электроэнергии на единицу продукции и по лимитам планового потребления электро­ энергии.

В соответствии с плановой системой социалистического хозяйства каждое предприятие ежегодно получает необ­ ходимый лимит на электроэнергию, как и на другие мате­ риальные ресурсы — топливо, металл и др. Контроль за лимитированным потреблением электроэнергии возложен на органы Государственной инспекции по энергетическому надзору (Госэнергонадзора) при энергосбытах. Последние ведут ежесуточный учет расхода электроэнергии предприя­ тиями.

Энергосбыты имеют штат инспекторов, в обязанность которых входит контроль за соблюдением предприятиями ПУЭ, ПТЭ и ПТБ. Кроме того, они контролируют рацио­ нальное использование электроэнергии, мероприятия по борьбе с потерями электроэнергии и др.

Выше отмечалась условность понятия «реактивная энергия» и неточный учет ее счетчиками реактивной энер­ гии в трехфазной сети при несимметричных нагрузках и наличии высших гармоник. Существующие счетчики активной энергии дают искаженную картину потребления электроэнергии при несимметрии напряжения в сети. Если несимметрия вызвана нагрузкой одного из потреби­ телей и на шинах питающей подстанции системы появилась несимметрия напряжения, то возрастают потери в двига­ телях всех других потребителей, подключенных к данной подстанции, хотя эти потребители не являются виновни­ ками увеличения потерь электроэнергии. Таким образом, существующие качество учета и учет качества электро­ энергии требуют дальнейшего совершенствования измери­ тельной техники.

464

13-1. УЧЕТ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ И ИЗМЕРЕНИЯ

Учет электроэнергии разделяется на расчетный и тех­ нический (контрольный). Первый служит для расчетов предприятия с энергоснабжающей организацией, второй — для осуществления хозрасчета и контроля расходования электроэнергии внутри предприятия.

Расчетные счетчики активной и реактивной энергии устанавливаются на подстанциях энергосистемы, на отхо­ дящих линиях всех напряжений, если эти линии питают только данное предприятие. Если от линии питается не­ сколько самостоятельных предприятий, то счетчики уста­ навливаются на стороне высшего напряжения вводов, если имеются трансформаторы тока класса 0,5; в против­ ном случае счетчики устанавливаются на стороне низшего напряжения, а потери в трансформаторах определяются расчетным путем и оплачиваются предприятием.

Классы точности счетчиков активной энергии и изме­ рительных трансформаторов согласно ПТЭ должны быть не ниже указанных в табл. 13-1.

Т аблица 13-1

Указанный в скобках класс допускается как исклю­ чение.

При наличии на предприятии собственной ТЭЦ расчет­ ные счетчики устанавливаются на каждом генераторе, на всех линиях генераторного напряжения к потребителям и на линиях питания собственных нужд.

Обследования расчетного учета на станциях и подстан­ циях показали, что при имеющейся в настоящее время аппаратуре практически достижимая точность учета не превышает 5 %. Вследствие этого для технического уч^та могут применяться трансформаторы тока класса точности 1 и счетчики любого класса точности, которые выпускаются промышленностью с классом не выше 2,5%.

При двухставочном тарифе на электроэнергию с оплатой заявленного по величине максимума нагрузки, совпадаю-

465

щсго с максимумом нагрузки энергосистемы, применяются специальные счетчики активной энергии, фиксирующие максимум нагрузки за 30 мин. Они состоят из специаль­ ного счетчика с фиксатором 30-минутного максимума и электрических часов. Последние включают фиксатор максимума на счетчике но заданной программе каждые 30 мин. в течение 2—3 ч периода максимальных нагрузок системы. Одни часы могут управлять несколькими счет­ чиками на подстанции. Подзавод пружины часов произ­ водится электродвигателем 100 В, получающим питание от трансформатора напряжения.

Контрольный учет внутри предприятия должен отра­ жать отдельно расход электроэнергии на силовую нагрузку (электропривод), электротехнологию и освещение. Поэтому все осветительные линии напряжением 380/220 В должны быть оснащены счетчиками активной энергии. При питании освещения отдельными трансформаторами счетчики уста­ навливаются на стороне высшего напряжения трансформа­ тора.

На всех отходящих от ТП линиях напряжением до 1 000 В, питающих хозрасчетные участки цехов, устанав­ ливаются счетчики активной энергии. При выполнении схемы блок трансформатор — магистраль трансформаторы тока устанавливаются на отпайках к распределительным шинопроводам или силовым пунктам, а счетчики выносятся в конторку участка.

На линиях, питающих ТП, также устанавливаются счетчики активной энергии, как и на всех линиях к элект­ роприемникам напряжением выше 1 000 В — двигателям и электропечам. В ряде случаев по расходу энергии круп­ ными электродвигателями (насосы, компрессоры) и элект­ ропечами приближенно учитывается выпуск технологиче­ ской продукции по величине удельных расходов электро­ энергии.

При симметричной нагрузке (двигатели) в цеховых сетях вместо трехфазных допустимо применение однофаз­ ных счетчиков активной энергии 220 В, 5 А, включенных на напряжение фаза-нуль и на трансформатор тока в этой же фазе. В этом случае расход электроэнергии равен трой­ ному показанию счетчика. Однофазные счетчики 380 В, 10 А могут включаться на разность токов двух фаз через трансформаторы тока и на напряжения этих фаз. При такой схеме показания счетчика дают полный расход электро­ энергии без добавочных множителей. При несимметричной

466