2.3 Компенсация реактивной мощности, колебания напряжения и фильтрация высших гармоник

На предприятии имеются конденсаторные установки (КУ) в сетях 10 кВ для повышения коэффициента мощности (Cos) до величины 0,98. Всего на предприятии имеется 5 компенсирующих устройств (БСК и СТК) на напряжении 10 и 35 кВ суммарной мощностью 27,6 МВАр.

При определении расчетных значений КУ учитывалась компенсирующая возможность синхронных двигателей.

Суммарная мощность конденсаторных установок в сети 10 кВ составляет около 12,6 МВАр. Для защиты конденсаторных батарей от перегрузки токами высших гармоник в цепи конденсаторных установок предусмотрена установка реакторов.

Особое место в составе потребителей электроэнергии завода занимают дуговая сталеплавильная печь и агрегат ковш-печь в электросталеплавильном отделении и главные приводы клетей мелкосортного стана в прокатном цехе, которые имеют «ударный» характер нагрузки и достаточно низкий коэффициент мощности, а также являются источниками высших гармоник тока и напряжения.

Для обеспечения нормативных требований к качеству электрической энергии и устойчивой работы агрегатов и установок необходимо, чтобы колебания напряжения в «общей» точке сети, к которой подключены электроприемники с «ударным» характером нагрузки, не превышали 1% номинального.

Значение колебаний напряжения в заданной точке сети определяется по формуле:

ДV = ДQ/ S_кз х 100 % для электросталеплавильных агрегатов и

ДV = ДS / S_кз х 100 % для главных приводов прокатного стана;

где: S_кз - мощность короткого замыкания в рассматриваемой точке сети;

ДQ и ДS - размах колебаний реактивной и полной мощности соответствующих электроприемников с «ударным» характером нагрузки.

«Общей» точкой сети, в которой должны обеспечиваться нормативные параметры качества электроэнергии, в этом случае являются шины 110 кВ подстанции. По сообщению энергоснабжающей органицации мощность короткого замыкания в этой точке в минимальном режиме составляет 1656 МВА.

Ниже приведены данные по воздействию электроприемников ЭСПЦ и прокатного стана на питающую сеть и определены основные параметры установок для компенсации реактивной мощности и обеспечения нормативных значений параметров качества электроэнергии.

Основные потребители электросталеплавильного отделения ДСП и АКП подключены к сети 35 кВ.

Максимальный размах колебаний реактивной мощности ДСП - ДQдсп? 11 МВАр, а размах колебаний реактивной мощности АКП - ДQакп? 2,5 МВАр. Суммарный размах колебаний реактивной мощности, определяемый как геометрическая сумма его составляющих - Дqсум? 11,3 МВА.

В этом случае максимальное значение колебаний напряжения на шинах 110 кВ подстанции составит ДV = ДQ/ Sкз х 100 %=0,68%, что позволяет не принимать специальных мер по подавлению колебаний напряжения.

Естественный коэффициент мощности ДСП в период расплавления равен Cosц=0,7. Естественный коэффициент мощности АКП равен Cosц=0,8. Для двух агрегатов установлено общее компенсирующее устройство 15,0 МВАр 35кВ для повышения значения коэффициента мощности до величины 0,98.

Установка компенсации реактивной мощности, выбранная по условию повышения Cosц до величины 0,98, оборудована реакторами для фильтрации 3-й гармоники и, при указанной мощности к.з. на шинах 110 кВ, и должна обеспечить снижение искажения формы кривой напряжения в сети, а коэффициент несинусоидальности напряжения при этом не должен превышать нормативного значения.

Однако в настоящее время находится в отключенном состоянии вследствие завышенного уровня напряжения на шинах 35 кВ подстанции.

Результаты оценки показателей качества электроэнергии ЗРУ 35 кВ проведенные в процессе энергоаудита показывают не соответствие требованиям ГОСТ показателей установившегося значения отклонения напряжения, коэффициента n-гармонической составляющей и дозы фликера.

Прокатный стан имеет в своем составе черновую группу из 6 клетей с мощностью главных приводов по 300 кВт, промежуточную группу из 6 клетей с мощностью главных приводов по 500 кВт и чистовую группу из 6 клетей с мощностью главных приводов по 500 кВт.

Все главные привода через индивидуальные трансформаторы подключаются к ГПП-1 на напряжении 10 кВ.

Максимальный размах колебаний полной мощности при любых режимах прокатки не превышает ДS? 2 МВА.

«Общей» точкой сети, в которой должны обеспечиваться нормативные параметры качества электроэнергии, являются шины 10 кВ ГПП со значением мощности короткого замыкания в минимальном режиме S_к.з.= 230 МВА.

В этом случае максимальное значение колебаний напряжения на шинах 10 кВ ГПП составит ДV= ДS / S_к.з. х 100% = 0,87% , что позволяет не принимать специальных мер по подавлению колебаний напряжения.

В свою очередь шины 10кВ ГПП-1 через трансформаторы 110/10кВ подключены к шинам 110кВ подстанции и максимальное значение колебаний напряжения, создаваемое клетями прокатного стана на шинах 110 кВ, будет составлять ДV= ДS / S_к.з. х 100% =0,12%.

Таким образом, максимальные значения колебаний напряжения на шинах 110 кВ подстанции в «общей» точке определяются как геометрическая сумма колебаний напряжения, создаваемых печными агрегатами, и колебаний напряжения, создаваемыми клетями прокатного стана, и составляет примерно 0,69 %, что позволяет не принимать специальных мер по подавлению колебаний напряжения. Вместе с тем результаты проверки качества электроэнергии показали не соответствие показателей качества по коэффициенту n-гармонической составляющей и дозе фликера.

Результаты потребления активной и реактивной мощности и коэффициента мощности приведен в таблицах 2.9-2.13.

Табл.2.5

Объем транспортировки электроэнергии в год, кВт*ч

Табл.2.6

Потребление реактивной энергии в год кВар*ч

Табл.2.7

Выдача в сеть в год, кВар*ч

Табл.2.8

Реактивная энергия (разность)

Табл.2.9

Полная энергия

Табл.2.10

cos - коэффициент мощности

Анализируя конечные результаты электропотребления активной и реактивной мощности следует отметить в целом положительный результат по практическим значениям коэффициента мощности на напряжении 110 кВ, и не выполнение плановых показателей коэффициента мощности на напряжении 35 кВ в связи с технической невозможностью включения установленного компенсирующего устройства вследствие повышенного напряжения на шинах 35 кВ электроэнергетической системы, что приводит к дополнительным потерям электрической энергии в системе.