Введение к работе
Актуальность. Развитие промышленности Российской Федерации требует повышения производства высококачественных сталей различных марок и внедрения на металлургических предприятиях новых технологических процессов. В связи с этим в настоящий момент во многих регионах страны происходит наращивание темпов производства выплавки и обработки стали на существующих металлургических предприятиях и строительство новых предприятий.
Особенностью электроснабжения современного металлургического комплекса с дуговыми печами заключается в том, что предприятие имеет резкопеременный характер нагрузки, при котором за несколько минут подключается нагрузка, создающая режим, близкий к режиму короткого замыкания, а затем через некоторое время так же быстро отключается. Такие резкие колебания нагрузки, которая к тому же имеет большую индуктивную составляющую, негативно сказываются на качестве электроэнергии не только у потребителей, подключённых к шинам подстанции металлургического комбината, но и захватывают целый промышленный район, включающий центральную системообразующую подстанцию и связанные с ней распределительные подстанции более низких классов напряжения. Изменения нагрузки металлургического комплекса вызывает такие глубокие провалы напряжения и мерцания освещённости, которые не удовлетворяют требованиям ГОСТ по качеству электроэнергии, делая подключение невозможным без ряда специальных устройств, сглаживающих колебания питающего напряжения.
Себестоимость продукции и сроки окупаемости металлургического комплекса тесно связаны с надёжностью его электроснабжения. Удары молний в линии электропередачи (ЛЭП) вызывают отключения ЛЭП и перерывы электроснабжения. Чтобы повысить надежность работы электроприемников при нормальном и послеаварийном режимах необходимо:
свести к минимуму число и продолжительность перерывов их электроснабжения, связанных, в частности, с ударами молний в ЛЭП;
обеспечить нормы ГОСТ по качеству электроэнергии для создания устойчивой работы ответственных технологических аппаратов при нарушениях режима электроснабжения.
Проблема повышения надёжности и качества электроснабжения предприятий промышленного района с металлургическим комплексом имеет, по крайней мере, две составляющие: внутреннюю - поддержание требуемого по ГОСТ качества электроэнергии и внешнюю - надежную работу питающих ЛЭП. Одним из способов повышения такой внешней составляющей надежности является снижение ущерба от грозовых отключений ЛЭП, т.е. повышение грозоупорности линий электропередач.
Таким образом, задача по повышению надёжности электроснабжения и качества электроэнергии в промышленном районе с металлургическим комплексом является актуальной.
Цель диссертационного исследования состоит в разработке рекомендаций по повышению надежности электроснабжения и качества электроэнер-
гии в промышленном районе с электрометаллургическим комплексом. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
разработать рекомендации по повышению грозоупорности питающих воздушных линий электропередач (ВЛЭП) предприятий промышленного района за счёт использования на них оптимальных значений углов тросовой защиты;
модернизировать методику расчёта удельной грозоупорности ЛЭП;
разработать методику определения оптимального угла тросовой защиты для достижения минимального числа грозовых отключений ЛЭП;
усовершенствовать общую методику выбора компенсаторов реактивной мощности с одновременным снижением доли фликера до допустимого по ГОСТ значения и выбором места установки.
Достоверность результатов, выводов и рекомендаций определяется: а) корректным применением методики молниезащиты, основанной на обобщении результатов экспериментальных данных поражаемости ударами молний ВЛЭП и статистики успешного восстановления работоспособности ВЛЭП средствами автоматического повторного включения (АПВ) линий различного класса напряжений; б) опытом применения различных устройств компенсации реактивной мощности; в) применением современных лицензированных программных комплексов расчёта параметров электроснабжения (таких как провалы напряжения, кратковременная доза фликера, мощность короткого замыкания и др.) в различных узлах промышленных районов.
Научная новизна работы заключается в следующем:
усовершенствована методика расчета грозоупорности ЛЭП за счёт учёта устойчивой силовой дуги между опорой и проводом высокого напряжения и изменения общего числа ударов молний в ВЛЭП при изменении угла тросовой защиты;
установлены оптимальные величины углов тросовой защиты, при которых число отключений линий вследствие ударов молний в ВЛЭП минимально;
усовершенствована общая методика выбора статических тиристорных компенсаторов реактивной мощности для электрометаллургического комплекса с резкопеременным характером нагрузки.
Практическая ценность полученных результатов заключается в том, что использование усовершенствованной методики расчёта грозоупорности ВЛЭП позволяет подбором оптимального угла тросовой защиты повысить надежность электроснабжения за счёт снижения числа аварийных отключений и сокращения времени вынужденного ремонта ВЛЭП. Использование модернизированной методики выбора статических компенсаторов реактивной мощности позволяет подобрать значения мощности компенсаторов, необходимые для выполнения требований ГОСТ к качеству электроэнергии, что приведет к снижению негативного воздействия на электроснабжение в промышленном районе и повысит надежность работы электротехнических комплексов. Данная методика может быть применена для различного рода
электрометаллургических, нефтеперерабатывающих, машиностроительных и других заводов.
Положения выносимые на защиту:
-при расчёте потока отказов ВЛЭП из-за ударов молний необходимо учитывать не только путь замыкания провода высокого напряжения на землю (обратного перекрытия) с траверсы на провод, но и непосредственно с опоры на провод;
повысить надёжность электроснабжения электротехнических комплексов по ВЛЭП за счёт снижения числа перерывов электроснабжения, вызванных грозовой активностью атмосферы, можно такими двумя способами: изменять точку подвеса гирлянды изоляторов на более близкую к опоре и/или изменять высоту подвеса грозозащитного троса. Значения параметров (расстояния опора - провод и трос-провод), при которых достигается минимальное число грозовых перерывов электроснабжения, отличаются для опор различного типа и класса напряжения ВЛЭП;
методика выбора параметров статических тиристорных компенсаторов реактивной мощности крупных потребителей с резкопеременным характером нагрузки должна учитывать требования ГОСТ к качеству электроэнергии (дозы фликера) и расчёты мощности короткого замыкания в узлах возможных присоединений компенсаторов.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на шестнадцатой международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика», Москва, 2010 г.; на IV открытой молодежной научно-практической конференции «Диспетчеризация в электроэнергетике: проблемы и перспективы», Казань, 2010 г.; на V открытой молодежной научно-практической конференции «Диспетчеризация в электроэнергетике: проблемы и перспективы», Казань, 2011 г.; Международная молодёжная научно-техническая конференция «Энергосистема и активные адаптивные электрические сети: проектирование, эксплуатация, образование», г. Самара, 2011 г.
Личный вклад соискателя. Основные результаты работы получены лично соискателем. Автор принимал непосредственное участие в разработке и составлении программ, проведении расчётов, обсуждение и анализе результатов, написании статей и выступлении на конференциях.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ, включая 2 статьи в журналах, входящих в перечень ВАК.
Структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка цитируемой литературы из 112 наименований. Общий объем диссертации 156 стр.
Похожие диссертации на Повышение надежности и качества электроснабжения электротехнических комплексов при грозовых воздействиях и резкопеременных нагрузках
