Описание практических занятий

Таблица 3.11.

Таблица 3.10.

Вид помехи, порядок гармоник (n)	Класс 1	Класс 2	Класс 3
Отклонение напряжения	±8 %	±10 %	+10...-15 %
Провал напряжения	10...100 %	10...100 %	10...100 %
Длительность провала напряжения, полупериод		1…300	1…300
Длительность перерыва питания	Нет	-	Не более 60 с
Несимметрия напряжения	2 %	2 %	3 %

Окончание табл. 3.10

Отклонение частоты	±1 %	±1 %	±2 %
Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения	5 %	8 %	10 %
Коэффициент n -й гармонической составляющей напряжения для гармоник, не кратных 3, %
		3,5
			4,5
	1,5	1,5
	1,5	1,5	3,5
	1,5	1,5	3,5
Более 25	0,2 + 12,5/ h	0,2 + 12,5/ h
Коэффициент n -й гармонической составляющей напряжения для гармоник, кратных 3, %
	1,5	1,5	2,5
	0,3	0,3
	0,2	0,2	1,75
Более 21	0,2	0,2
Коэффициент n -й гармонической составляющей напряжения для гармоник четного порядка, %
			1,5
	0,5	0,5
	0,5	0,5
	0,5	0,5
Более 10	0,2	0,2

Примечание. Значения ЭМП, указанные в таблице, допускаются в течение 95 % времени недели. Отклонения напряжения для третьего класса в пределах +10…-15 % допускаются при их длительности не более 60 с. При большей длительности возможны ОН в пределах ±10 % от .

Применение УПК. Выбор УПК для сварочной машины осуществляется исходя из следующих условий:

1) необходимого cosj

,

где К _к - степень компенсации индуктивного сопротивления;

2) перегрузочной способности конденсаторов УПК

.

Применение сварочных машин с УПК позволяет: 1) повысить до единицы cosj этих установок; 2) уменьшить в 1,5 - 2 раза токи, потребляемые сварочными машинами из сети, и, следовательно, снизить примерно в 3 раза потери мощности в элементах системы электроснабжения и уменьшить сечение проводников; 3) увеличить загрузку цеховых трансформаторов в 1,5 - 2 раза и сократить их количество в 1,5 - 2 раза; 4) снизить в 1,5 - 2 раза колебания напряжения в сети; 5) уменьшить в 1,5 - 2 раза несимметрию напряжения в сети.

Дуговые сталеплавильные печи. Наибольший уровень всех ЭМП ДСП переменного тока генерируют в период расплавления металла. Поэтому снизить уровень ЭМП, создаваемых этими печами, можно путем уменьшения времени расплавления.

Сокращение длительности расплавления достигается за счет увеличения мощности печного трансформатора (форсировка расплавления).

Эффективность применения номинальной мощности трансформаторов существенно повышается при внепечной обработке жидкой стали. В этом случае ДСП используется только для расплавления шихтовых материалов, а жидкий полупродукт обрабатывается в специальных ковшах или вакуумных установках.

Дополнительного снижения времени расплавления в мощных ДСП на
15 - 20 мин можно добиться применением газокислородных горелок и еще на
5 - 10 мин путем подогрева загружаемой в печь шихты отходящими газами из ДСП.

Практика эксплуатации ДСП как в РФ, так и за рубежом показывает, что, с точки зрения уменьшения ЭМП, наиболее дорогим является снижение колебаний напряжения. Для снижения колебаний напряжения, создаваемых ДСП, обычно применяют быстродействующие статические компенсаторы (БСК), стоимость которых соизмерима со стоимостью ДСП. Поэтому следующим направлением по снижению ЭМП, создаваемых ДСП, является перевод печей на питание постоянным током. Применение печей постоянного тока позволяет в 2 раза снизить колебания напряжения, генерируемые этими печами.

На рис. 3.36 приведена схема соединения обмоток печного трансформатора мощностью 90 МВ ×А для питания ДСП емкостью 150 т. Наличие короткозамкнутой обмотки позволяет снижать несимметрию и колебания напряжения, создаваемые этой печью.

Рис. 3.36. Принципиальная схема соединения обмоток

печного трансформатора для ДСП емкостью 150 т:

ОВН - обмотка высокого напряжения; ОНН - обмотка низкого напряжения;

РО - регулировочная обмотка; ОВ - обмотка возбуждения;

КЗО - короткозамкнутая обмотка

Индукционные печи. Наибольший уровень ЭМП создают ИТП повышенной частоты из-за наличия преобразователей частоты. Индукционные печи работают, как правило, в трех режимах: расплавление, перегрев и выдержка. При выдержке печь работает практически на холостом ходу, время выдержки иногда превышает время расплавления. Поэтому для ИТП перспективно применение схем двойного питания (рис. 3.37), когда от одного преобразователя питаются две печи. При такой схеме ЭМП, генерируемые печами, снижаются в 2 раза.

б)

а)

Рис. 3.37. Схема двойного питания индукционных печей (а) и графики

потребляемой ими мощности (б):

1 - расплавление; 2 - перегрев; 3 - выдержка

(коэффициент использования 100 %)

Прокатные станы. При пуске прокатные станы создают колебания и провалы напряжения. Особенно большие колебания и провалы напряжения генерируют прокатные станы с приводом от синхронных и асинхронных электродвигателей. Для снижения этих колебаний напряжения следует применять тиристорные ограничители пусковых токов.

Устройство плавного пуска электродвигателя содержит три основных блока (рис. 3.38): 1 - блок преобразования синусоидальной формы напряжения сети в линейно меняющуюся (пилообразную) для реализации процесса плавного пуска; 2 - блок, реализующий закон изменения уровня напряжения во времени и обеспечивающий плавный пуск двигателя; 3 - блок силовых тиристоров, включенных непосредственно в цепь питания электродвигателя. Преобразование синусоидальной формы питающего напряжения в пилообразную блоком 1 позволяет уменьшить влияние искажений сетевого напряжения на погрешность угла управления тиристорами. Питание блоков 1 и 2 осуществляется от источника с ключевым режимом работы.

Рис. 3.38. Упрощенная блок-схема устройства

плавного пуска электродвигателя

Основным видом ЭМП, создаваемых прокатными станами с электродвигателями постоянного тока, являются высшие гармоники. Для их снижения необходимо применять двенадцатифазные схемы выпрямления и запитывать их от отдельных трансформаторов на напряжении 10 кВ. Для уменьшения четных гармоник системы импульсно-фазового управления тиристорных выпрямителей следует запитывать от источников с хорошим качеством электроэнергии.

Крупные электролизные установки. Эти установки генерируют высокие уровни гармоник тока. Основные мероприятия по снижению ЭМП, создаваемых данными установками: применение двенадцати- и двадцатичетырехфазных схем выпрямления с питанием их от сетей 10, 35 кВ и питание систем импульсно-фазового управления выпрямителей от источников с хорошим качеством электроэнергии.

Рекомендации по повышению помехоустойчивости электроприемников. Наряду со снижением уровней ЭМП, генерируемых ЭП в сеть, важной задачей является повышение помехоустойчивости ЭП. Эту проблему необходимо решать фирмам - изготовителям ЭП. При разработке требований к ЭП фирмы-изготовители обычно ориентируются на существующие в стране стандарты по ЭМС. В странах СНГ это ГОСТ 13109-97, который устанавливает уровни ЭМС для кондуктивных ЭМП в системах электроснабжения общего назначения. Эти уровни должны учитываться при определении уровней помехоустойчивости. Уровни помехоустойчивости должны быть выше уровня ЭМС, с тем чтобы иметь запас ЭМС.

Поскольку предлагается для промышленных ЭП установить три класса электромагнитной среды и новые нормы ЭМС, отвечающие стандартам МЭК, то следует рассмотреть и нормы на помехоустойчивость ЭП каждого класса.

Первый класс. К данному классу относят ЭП, чувствительные к ЭМП. Это в основном ЭП в СУ (ЭВМ, микропроцессоры, программируемые контроллеры и другая электронная аппаратура). Повысить помехоустойчивость ЭП этого класса можно путем применения новых источников питания. В старых источниках питания управление напряжением на стороне постоянного тока осуществлялось входным трансформатором. Индуктивность трансформатора обеспечивает сглаживание формы входного тока. В новых источниках питания с ключевым режимом работы используют преобразование переменного тока высокой частоты в постоянный для получения сглаженного постоянного тока с небольшими пульсациями. Данные источники питания имеют помехоустойчивость в 2 раза выше, чем старые.

Второй класс. В этот класс входят ЭП с электродвигателями, некоторые виды электротермических установок и установки освещения. При уровнях ЭМП, приведенных в табл. 3.10 для ЭП второго класса, сбоев в работе и брака продукции не наступает, наблюдается только некоторое изменение экономических характеристик этих ЭП [1,3]. Повысить помехоустойчивость ЭП данного класса можно путем оснащения их СУ устройствами стабилизации напряжения и RC -фильтрами.

Особое место занимает повышение помехоустойчивости осветительных установок. Наибольшее влияние на осветительные установки оказывают колебания напряжения. Жесткие требования к колебаниям напряжения вынуждают применять для их уменьшения дорогие установки. Так, стоимость статического компенсирующего устройства для снижения колебаний напряжения, создаваемых ДСП, на Оскольском электрометаллургическом комбинате составила 23 млн. долл. Причем исследование этого компенсатора показало, что он работает неэффективно, так как его параметры выбраны неверно. Повышение помехоустойчивости осветительных установок позволит во многих случаях отказаться от дорогих устройств по снижению колебаний напряжения.

Основными источниками света на промышленных предприятиях являются люминесцентные и дуговые лампы. Повысить их помехоустойчивость можно путем перевода на питание повышенной частотой. Колебания напряжения приводят к пульсациям светового потока и в результате к дополнительной утомляемости зрения работающих. Для уменьшения пульсаций необходимо переходить на повышенную частоту питающего напряжения [1]. Исследованиями, проведенными в Институте высшей нервной деятельности и нейрофизиологии [1], доказано, что при частоте питающего напряжения более 150 Гц пульсации не воспринимаются человеком. Наряду с повышением помехоустойчивости использование высокой частоты позволяет увеличить срок службы осветительных установок на 25 % и повысить их светоотдачу на 15 %.

Распространение ЭМП в электрических сетях. Уровень ЭМП в различных точках систем электроснабжения определяется мощностью источников ЭМП и их удаленностью от рассматриваемых точек. Проанализируем схему электроснабжения (рис. 3.39), в которой происходит коммутация ЭП. При коммутации ЭП в точке 1 создается ПН, глубину которого можно определить по выражению

, (3.91)

где Z _ЭП - полное сопротивление ЭП; Z _экв - суммарное эквивалентное сопротивление сети и ЭП.

Рис. 3.39. Схема, поясняющая распространение ЭМП

По мере удаления от ЭП коэффициент передачи Z _{т i} / Z _экв уменьшается, соответственно уменьшается и глубина ПН. Так, для точки 4 она составляет

. (3.92)

Изложенное выше справедливо и для других видов ЭМП, если они возни-

кают как следствие протекания тока к источнику помех. Наличие в электрических сетях КБ, а также средств воздействия на ЭМП нарушает это правило.

Большинство импульсных (коммутационных) помех распространяются

по сети с не очень большим затуханием. Чем выше частотный спектр помехи, тем сложнее ее распределение, поскольку существенное влияние начинают оказывать распределенные емкостные проводимости элементов, их частей, а также волновые процессы. Возможно даже их усиление. Поэтому при проектировании и расчете средств уменьшения таких ЭМП следует принимать уровень помех, равный уровню помех их источника (это дает запас по помехоустойчивости).

Наибольшее влияние на ЭМС в энергосистемах оказывают крупные источники ЭМП. Поэтому для уменьшения их влияния большое значение имеет правильный выбор точек подключения в системах электроснабжения. Эта проблема актуальна для ДСП и прокатных станов, создающих наибольший уровень ЭМП, особенно колебаний напряжения.

Поскольку постоянные времени основных силовых элементов системы электроснабжения достаточно велики и их можно рассматривать как широкополосные элементы, пропускающие низкочастотные изменения огибающей напряжения почти без искажений, параметры силовых элементов в частотном спектре огибающей напряжения (0…12 Гц) можно считать постоянными, а сами элементы рассматривать как линейные.

В соответствии с [1] модуль коэффициента передачи практически любого силового элемента системы электроснабжения может быть описан выражением

, (3.93)

где Х _с - индуктивное сопротивление системы до элемента.

На рис. 3.35 - 3.37 приведены наиболее распространенные схемы питания ДСП. Для схемы на рис. 3.35, а, б задача определения значений колебаний напряжения на шинах высокого напряжения (ВН) сводится к расчету коэффициента передачи К _ДСП-ВН по схеме замещения, показанной на рис. 3.35, в:

. (3.94)

Рис. 3.40. Схемы питания ДСП малой емкости

Для применяемых в настоящее время трансформаторов с высшим напряжением 110, 220 кВ и автотрансформаторов с напряжением 220 кВ в [1] определены коэффициенты передачи для ряда мощностей короткого замыкания энергосистем.

Колебания напряжения на шинах питания ДСП можно определить по следующему выражению, %:

, (3.95)

где S _п.т - мощность понизительного трансформатора.

Колебания напряжения на стороне ВН (шины 110 - 220 кВ на рис. 3.40, а, б) определяются по известным значениям колебаний напряжения на шинах питания ДСП с учетом коэффициента передачи (3.91):

. (3.96)

При питании ДСП через трансформатор с расщепленными обмотками (ТРО) по схеме рис. 3.41, а или через сдвоенный реактор (СР) по схеме рис. 3.42 чувствительная к колебаниям напряжения нагрузка, в первую очередь осветительная, может быть подключена как к параллельным ветвям ТРО и СР, так и на стороне (ВН) через соответствующие понизительные трансформаторы.

Связь между колебаниями напряжения в средней точке (СТ) и на шинах питания ДСП определяется выражением

; (3.97)

; (3.98)

где - сопротивление системы до средней точки при использовании ТРО; - сопротивление обмотки ТРО ВН; - сопротивление системы (S _б = 100 МВ·А); S _к.з.с - мощность короткого замыкания системы (на шинах питания силового трансформатора ВН); Х _п.в - сопротивление параллельной ветви, определяемое общепромышленной нагрузкой; - сопротивление расщепленных обмоток низкого напряжения (НН) ТРО; К _р = 3,5 - коэффициент расщепления; u_к – напряжение короткого замыкания трансформатора.

Для практических расчетов можно пользоваться упрощенной формулой

. (3.99)

Коэффициент передачи между СТ трансформатора и шинами системы ВН определяется так:

. (3.100)

В итоге коэффициент передачи между шинами системы и шинами питания ДСП равен

. (3.101)

Колебания напряжения на шинах ВН

. (3.102)

Общепромышленная нагрузка может быть подключена как непосредственно к сборным шинам НН ТРО (Х_н), так и на стороне 0,4 кВ (Х_{н 0,4)} параллельно с осветительной нагрузкой.

Рис. 3.41. Схема питания ДСП от трансформатора с расщепленными обмотками

Рис. 3.42. Схема питания ДСП от сдвоенного реактора

Для практических расчетов ослабление колебаний напряжения между шинами питания общепромышленной нагрузки НН и СТ ТРО определяется коэффициентом передачи

, (3.103)

где - эквивалентное сопротивление общепромышленной нагрузки, о.е.; - сопротивление технологической нагрузки, о.е.; - сопротивление понижающего трансформатора.

Если в составе общепромышленной нагрузки имеются двигатели, то они в схему замещения входят своими сопротивлениями:

. (3.104)

Колебания напряжения на сборных шинах общепромышленной нагрузки НН, вызванные колебаниями напряжения на шинах питания ДСП, рассчитываются по выражению

, (3.105)

где - коэффициент передачи между точками ДСП и НН.

Колебания напряжения на шинах 0,4 кВ (ОН), вызванные колебаниями напряжения на шинах питания ДСП, также определяются коэффициентом передачи элементов сети, входящих в рассматриваемую цепь:

, (3.106)

где; ;коэффициент передачи между шинами (ОН) 0,4 кВ и сборными шинами питания общепромышленной нагрузки; - сопротивление технологической нагрузки и освещения на стороне 0,4 кВ.

Коэффициенты передачи на шины энергосистемы для схемы на рис. 3.41 определяются:

, (3.107)

, (3.108)

, (3.109)

. (3.110)

Схемные пути обеспечения ЭМС. Наиболее простыми и экономичными являются схемные пути обеспечения ЭМС ЭП [1,3]. Для промышленных предприятий можно рекомендовать следующие схемные решения:

1) разделение питания ЭП различных классов;

2) параллельная работа питающих трансформаторов;

3) применение блокировок для ограничения одновременного включения крупных ЭП;

4) равномерное распределение однофазных ЭП по парам фаз.

Разделение питания ЭП различных классов. Системы электроснабжения промышленных предприятий состоят из трех уровней: первый - сети до 1000 В (в РФ это сети напряжением 380/220 В); второй - сети 6, 10 и 35 кВ; третий - сети 110 кВ и выше. При построении систем электроснабжения наибольшее внимание следует обращать на ЭМС ЭП на первом уровне. Это объясняется тем, что от сетей до 1000 В питаются не только разнообразные по генерированию ЭМП ЭП, но и СУ ЭП, ЭВМ, АСУ ТП, сбои которых могут привести к останову всего предприятия или к большому ущербу.

Разделение питания необходимо в первую очередь для сетей, где имеются ЭП с резкопеременным или импульсным режимом работы (электросварка, ДСП, прокатные станы). Определение возможности совместного питания подобных ЭП и ЭП, чувствительных к колебаниям напряжения, производится по кривым допустимых колебаний напряжения. Для пользования этими кривыми необходимо определить эквивалентный размах изменения напряжения d U_{t экв} и эквивалентную частоту F _экв изменений напряжения.

Эквивалентный размах изменения напряжения определяется по следующим выражениям:

- при наличии записи размахов напряжения

, (3.111)

где d U_ti - величины размахов напряжения на интервале времени t ³ 10 мин; m - количество размахов изменения напряжения за интервал времени t;

- при наличии графиков тока

, (3.112)

где d U_{t р i} - расчетный размах изменения напряжения:

(3.113)

где I _{имп i} - импульс тока по графику;

- при большом числе ЭП с импульсным режимом работы

, (3.114)

где d U_{t max} - максимальный размах изменения напряжения:

. (3.115)

Вызывает затруднение определение F _экв. Ее рекомендуют брать в области максимума частотных характеристик.

На рис. 3.43 приведены схемы раздельного питания ЭП различных классов по электромагнитной среде на напряжении 380 В. Поскольку мощность ЭП первого класса в цехах обычно небольшая, то наиболее предпочтительной является схема, представленная на рис. 3.44. Но при данной схеме ЭП первого класса необходимо запитывать через системы бесперебойного питания. Системы бесперебойного питания (СБП) выпускаются со статическими и вращающимися преобразователями. Наибольшее применение имеют СБП со статическими преобразователями. Они могут иметь две схемы питания. При схеме, приведенной на рис. 3.45, а, шины бесперебойного питания (ШБП) всегда питаются через СБП. Такая схема позволяет защитить ШБП от всех ЭМП в питающей сети. При схеме, показанной на рис. 3.45, б, ШБП в нормальном режиме питаются от сети переменного тока через тиристорный переключающий контактор ТКЕП. При исчезновении напряжения на шинах питания ТКЕП подключает к ШБП инвертор (И), который использует аккумуляторную батарею (АБ). Данная схема может применяться, если ЭМП на шинах питания соответствуют первому классу электромагнитной обстановки.

Рис. 3.43. Схемы раздельного питания ЭП различных классов

Рис. 3.44. Схемы совмещенного питания ЭП первого и второго классов

Рис. 3.45. Схемы систем бесперебойного питания

Напряжение питания ДСП необходимо выбирать в зависимости от их мощности. При мощности до 10 МВ·А может применяться напряжение 6, 10 кВ, при мощности от 15 до 45 МВ·А - 35 кВ и при мощности более 45 МВ·А - 110 кВ. Из всех видов ЭМП, создаваемых ДСП, доминирующими являются колебания напряжения. Поэтому точки подключения ДСП должны выбираться с учетом вносимых ими колебаний напряжения. В зависимости от количества ДСП определяются размахи колебаний напряжения, %:

- для одной печи

(3.116)

- для группы печей одинаковой мощности

(3.117)

- для группы печей разной мощности

(3.118)

где S _к.з - мощность короткого замыкания в точке подключения печей; m - число одновременно работающих печей; k_m - коэффициент, учитывающий, сколько печей из n установленных работают одновременно в режиме расплавления, определяется по табл. 3.11.

n
km	1,19	1,31	1,417	1,5	1,57	1,62	1,68

Если в точке подключения δ U_t > δ U_{t доп}, то выбирается одна из схем, представленных на рис. 3.46 - 3.49, и определяются δ U_t на шинах ВН с учетом коэффициентов передачи колебаний по выражениям (3.116) - (3.119).

Напряжение питания прокатных станов 6 или 10 кВ. Наибольшие колебания создают прокатные станы с приводами от асинхронных и синхронных электродвигателей. Допустимые размахи напряжения на шинах, где подключаются прокатные станы, следующие:

- станы холодного проката - 5 %;

- станы горячего проката - 2,0 %;

- блюминги, слябинги - 1,2 %.

Размах изменения напряжения в точках подключения прокатных станов определяется по следующему выражению, %:

(3.119)

где Q _{р i} - размахи реактивной нагрузки, создаваемые прокатными станами в точке подключения; n - число размахов за цикл работы прокатных станов.

На рис. 3.50 приведены схемы питания прокатного цеха.

Крупные преобразователи тока или частоты могут подключаться на напряжение 6, 10 или 35 кВ. При этом определяющей помехой при выборе точек подключения является несинусоидальность напряжения.

Общий коэффициент несинусоидальности питающей сети при работе вентильных преобразователей может быть определен по формуле

(3.120)

или после некоторых упрощений с достаточной для инженерных расчетов точностью

, (3.121)

Рис. 3.47. Схемы питания ДСП средней мощности

Рис. 3.48. Схемы питания ДСП большой мощности

где - эквивалентное сопротивление системы, приведенное к мощности преобразователя S _пр, т.е. сопротивление от условной точки сети бесконечной мощности до точки сети, в которой определяется К_U, о.е.; S _к.з - мощность короткого замыкания в точке, в которой определяется К_U; - индуктивное сопротивление цепи преобразователя, приведенное к S _пр, т.е. от точки возникновения коммутационных коротких замыканий до точки, в которой определяется К_U, о.е.

Рис. 3.48. Схемы питания ДСП со сдвоенным реактором

Рис. 3.49. Схема питания ДСП от трансформатора с расщепленными обмотками

При определении К_U особое внимание следует обратить на . Чаще всего требуется определить К_U на шинах питания мощных тиристорных преобразователей. Под преобразователем подразумевается выпрямительный мост (или их группа) и питающий понижающий трансформатор.

В этом случае равно сопротивлению преобразовательного трансформатора и определяется по формуле

, (3.122)

Рис. 3.50. Схемы питания прокатного цеха

где S _{ном. т} - номинальная мощность преобразовательного трансформатора; К _р -

коэффициент расщепления обмоток этого трансформатора; u _к% - сквозное напряжение короткого замыкания трансформатора, приведенное к полной номинальной мощности трансформатора.

Для двухобмоточных трансформаторов, используемых в шестифазных (трехфазных мостовых) схемах выпрямления, К _р = 0, . Для трехобмоточных трансформаторов, применяемых в преобразователях, выполненных по двенадцатифазной схеме:

, (3.123)

где u _{к (нн1-нн2)} - напряжение короткого замыкания между расщепленными вторичными обмотками трансформатора.

Параллельная работа питающих трансформаторов. Уровни основных ЭМП, генерируемых ЭП, зависят от их мощности и мощности короткого замыкания в точке подключения ЭП, %:

, (3.124)

, (3.125)

. (3.126)

Поэтому при параллельном включении питающих ЭП трансформаторов, как видно из выражений (3.124) - (3.126), уменьшаются все основные помехи. Особенно перспективна параллельная работа трансформаторов цеховых ТП. В работе [1] показано, что существующие автоматические выключатели и шинопроводы типа ШМА4 допускают параллельное включение пяти трансформаторов по 1000 кВ ×А, трех по 1600 кВ·А и двух по 2500 кВ ×А (рис. 3.51, 3.52).

Применение блокировок для ограничения одновременного включения крупных ЭП. Снизить уровни основных видов ЭМП - колебаний и несинусоидальности напряжения - позволяет применение блокировок. Оно особенно перспективно для крупных ЭП: машин контактной сварки, ДСП, индуктивных и руднотермических печей, прокатных станов. Для ДСП схема ограничения выбирается таким образом, чтобы исключить одновременную работу печей в период расплавления.

Рис. 3.51. Схема параллельной работы трансформаторов

мощностью по 1000 кВ×А

а) б)

Рис. 3.52. Схемы параллельного включения трансформаторов

мощностью 1600 кВ×А (а) и 2500 кВ×А (б)

Равномерное распределение однофазных электроприемников по парам фаз. Оно весьма эффективно при питании машин контактной сварки и индукционных печей промышленной частоты. При этом снижается несимметрия токов и напряжений и колебания напряжения.

Применение специальных устройств для обеспечения ЭМС. Если не удается схемными путями обеспечить ЭМС всех ЭП промышленного предприятия, то необходимо применение специальных устройств снижения ЭМП в системах электроснабжения.

Обеспечение уровней напряжения. Поддержание уровней напряжения в пределах ±5 % от U _ном на зажимах всех ЭП, как это записано в ГОСТ 13109-97, практически невозможно.

Если напряжение в точках подключения ЭП выходит за нормированные уровни, то необходимо применять средства регулирования напряжения. Для промышленных предприятий это трансформаторы с регулированием напряжения под нагрузкой, различные вольтодобавочные установки, тиристорные регуляторы и т.д. [1,3].

Снижение колебаний и провалов напряжения. Для снижения колебаний и провалов напряжения следует применять установки продольной компенсации (УПК) и быстродйествующие статические компенсаторы (БСК).

Установки продольной компенсации особенно эффективны в сетях с машинами контактной сварки, которые имеют низкий cosj и импульсный режим работы.

Для снижения колебаний напряжения от ДСП и прокатных станов эффективны БСК. Они бывают двух видов: прямой и косвенной компенсации. Выбор мощности БСК подробно описан в работах [1,3]. При выборе типа БСК необходимо учитывать их быстродействие. Быстродействующий статический компенсатор прямой компенсации имеет время запаздывания порядка 10 мс, а косвенной компенсации порядка 5 мс. В БСК косвенной компенсации установленная мощность конденсаторов в 2 раза больше, чем в БСК прямой компенсации, и этот компенсатор вносит в сеть дополнительно гармоники, в связи с чем приходится устанавливать фильтры высших гармоник.

Практическое занятие 1 по теме 5 «Методы расчета ЭМП»

Определить значение коэффициента несинусоидальности напряжения K_U на секциях шин 10 и 110 кВ при питании узла нагрузки с мощным преобразовательным устройством по схеме, приведенной на рис. 4.1. Преобразователь имеет 6 - фазную мостовую схему.

Параметры элементов узла нагрузки: S _к1=405 МВ∙А; S _к2=2000 МВ∙А; S_{Т 1}=40 МВ∙А; =10,5 %; S _СД=12 МВ∙А; =0,15 о.е.; =24 МВ∙А; =14 %; S _пр=25 МВ∙А; cos φ=0,8.

Алгоритм решения. Коэффициент несинусоидальности на шинах 10 кВ определяется по выражению

.

Рис. 4.1. Однолинейная схема (а) и схема замещения (б)

Коэффициент несинусоидальности на шинах 110 кВ определяется по выражению

.

Эквивалентное внешнее сопротивление по отношению к точке присоединения нагрузки определяется по выражению

.

Сопротивления отдельных элементов схемы замещения определяются по выражениям:

;

;

;

.

Практическое занятие 2 по теме 5 «Методы расчета ЭМП»

Для схемы рис. 4. 1 определить действующие значения токов и напряжений отдельных гармоник, генерируемых преобразователем на шины 10 кВ. Данные схемы и нагрузки: S _пр=25 МВ∙А; sin φ=0,6; =0,062; =0,146. Расчет произвести для двух вариантов преобразователя: 1) по 6 − фазной мостовой схеме; 2) по 12 − фазной мостовой схеме.

Алгоритм решения. Действующие значения высших гармониктока и напряжения на шинах 10 кВ определяются по выражениям:

;

;

где m - фазность выпрямления, n - номер гармоники, .

Практическое занятие 3 по теме 5 «Методы расчета ЭМП»

Для схемы рис. 4. 1 определить допустимость питания системы освещения от шин 10 кВ. Освещение выполняется люминесцентными лампами. Преобразователь, питающийся от шин 10 кВ, служит для питания прокатного стана. Величина размахов реактивной мощности, издаваемых прокатным станом за цикл прокатки, приведена в табл. 4. 1. Цикл прокатки длится 60 с. Мощность короткого замыкания на шинах 10 кВ 405 Мвар.