Введение к работе
Актуальность темы. Одним из основных факторов эффективного функционирования системы электроснабжения гидрометаллургического производства является четкое знание расчетных нагрузок как основы выбора и надежной эксплуатации электрооборудования. До настоящего времени расчетные электрические нагрузки определялись на основе рекомендуемого коэффициента спроса - в связи с чем они носят завышенный характер. Для выявления реального характера необходимо знание основных показателей графиков нагрузки, что предопределило исследование электрических нагрузок.
Технологический процесс гидрометаллургического производства требует непрерывности функционирования системы электроснабжения и не допускает перерывов, ложных срабатываний под воздействием внешних возмущающих факторов. Источниками возмущающих факторов являются широко используемые полупроводниковые устройства, особенно тиристорные преобразователи, способствующие возникновению высших гармоник с постоянно меняющимся спектром гармонических составляющих. Такой процесс связан не только с добычей, транспортировкой, обогащением руды, но и с получением готовой продукции, так как технологический процесс выплавки драгоценного металла не допускает внеплановых отключений и несоблюдения показателей качества электроэнергии. Отклонение их от допустимых норм способствует образованию пустот в слитках, что приводит к браку, необходимости их переплавки и большому экономическому ущербу. Существование высших гармоник вызывает резонансные явления в сети, что приводит к перегреву и выходу из строя силовых трансформаторов и кабелей.
В связи с этим повышение эффективности электроснабжения непрерывных технологических процессов гидрометаллургического производства, направленное на выявление и устранение этих явлений, является актуальной научной задачей.
Целью работы является повышение эффективности электроснабжения непрерывных технологических процессов путем устранения резонансных явлений, связанных с наличием высших гармоник, и установления нормативных показателей электрических нагрузок для определения заявленной мощности.
Идея работы заключается в устранении резонансных явлений, вызванных наличием высших гармоник, за счет соответствующего соотношения между индуктивностью, емкостью и активным сопротивлением сети для каждой гармоники.
Научные положения, выносимые на защиту:
1. Математическая модель системы электроснабжения
гидрометаллургического производства, отличающаяся тем, что позволяет построить пространственную карту возникновения резонанса напряжения в зависимости от индуктивности, емкости и характера гармоник.
-
Аналитические зависимости между емкостью, индуктивностью, активным сопротивлением сети и характером генерируемых гармоник при резонансе тока, позволяющие установить недопустимый ток перегрузки, вызывающий выход из строя электрооборудования.
-
Показатели графиков нагрузки, соответствующие непрерывному технологическому процессу плавки и разлива драгметалла, обеспечивающие выбор электрооборудования по расчетной нагрузке в соответствии с режимом работы.
Научная новизна полученных результатов исследования состоит:
в разработке математической модели, позволяющей построить пространственную карту возникновения резонанса напряжения, зависящего от индуктивности, емкости и характера гармоник;
в получении аналитических зависимостей, которые отражают изменение емкости, индуктивности и активного сопротивления сети при резонансе тока, позволяющих установить недопустимую перегрузку, опасную для электрооборудования.
Значение работы для теории и практики состоит в разработке математической модели для построения карты возникновения резонанса напряжения; аналитических зависимостей, позволяющих установить величину недопустимой перегрузки электрооборудования при резонансе тока; установлении показателей графиков нагрузки и разработке методики, обеспечивающих выбор электрооборудования по расчетной нагрузке в соответствии с режимом работы; в использовании пространственной карты резонанса для определения величины перегрузочной способности электрооборудования; в рекомендованных допустимых нагрузках на кабели с пластмассовой изоляцией на напряжение 0,4 кВ с учетом диэлектрических потерь при резонансных явлениях.
Достоверность выводов и результатов, сформулированных в
диссертации, подтверждается достаточным объемом экспериментальных исследований в промышленных условиях, корректным использованием апробированных математических методов обработки экспериментальных данных, а также удовлетворительной сходимостью результатов экспериментальных и теоретических исследований (различие порядка 7%).
Реализация работы. Результаты работы реализованы в виде методики определения расчетных нагрузок на основе нормируемых показателей графиков нагрузки гидрометаллургического завода для выбора кабелей и электрооборудования распределительных устройств; методики расчета допустимой нагрузки для кабелей с пластмассовой изоляцией напряжением 0,4 кВ с учетом диэлектрических потерь при наличии высших гармоник.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на научно-технических конференциях «Неделя горняка» (МГТУ, 2008 - 2010 гг.), семинарах кафедры ЭЭГП МГТУ (2008-2011 гг.)
Публикации. По теме диссертации опубликованы четыре работы.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и приложения, включает 31 рисунок, 18 таблиц и список использованной литературы из 121 наименования.
