Глава 5. Схемы и конструктивное исполнение гпп и рп

5.4. Схемы специфических подстанций

Вследствие индивидуальности крупных электроприемников (потребителей) необходима разработка оригинальных схем электроснабжения и подстанций 5УР, 4УР (эта проблема практически отсутствует для мини- и мелких предпри­ятий, электроснабжение которых осуществляется на напряжении ниже 1 кВ).

Схемы ГПП и РП, отличающиеся от подстанций, питающих спокойную нагрузку, можно подразделить на схемы, предназначенные: для электроснаб­жения дуговых сталеплавильных печей; для потребителей с резкопеременной и ударной нагрузкой отдельного электроприемника (группы) с большой еди­ничной мощностью (по условиям пуска, например, определяющего трансфор­матор и присоединение); для потребителей с особыми требованиями по преобразованию тока (электролиз, сварка), качеству электроэнергии и надеж­ности в различных технологических, ремонтных и аварийных режимах. При разработке таких схем важны обеспечение качества электроэнергии (см. гл. 12) и компенсация реактивной мощности (см. гл. 13).

Нелинейные нагрузки (вентильные преобразователи, дуговые печи и др.) работают, как правило, с низким коэффициентом мощности (0,4—0,8), поэто­му необходима компенсация реактивной мощности. Изменения нагрузки ду­говых сталеплавильных печей, особенно реактивной мощности, вызывают значительные колебания напряжения в питающей сети, которые тем больше, чем больше мощность печного трансформатора и меньше мощность КЗ в точ­ке присоединения дуговой печи. Особенно большие колебания нагрузки печи и наибольшие снижения напряжения происходят при эксплуатационных КЗ, например при погружении электродов в расплавленный металл. Значения из­менений тока при этом могут достигать 1,5—2/_ном для дуговой сталеплавиль­ной печи большой емкости и 2,5-3,5/_ном для печей средней и малой емкости, что важно для определения мощности сетевых трансформаторов и согласова­ний схем с энергосистемой.

Колебания нагрузки прокатных станов можно рассматривать как строго цикличные. Значения средней, эффективной и пиковой активной и реактив­ной нагрузок зависят от мощности прокатных станов и их отдельных клетей. Периодичность (цикл) работы определяется технологическими параметрами, в основном размерами заготовки и размерами конечной продукции.

Фронт наброса реактивной мощности AQ/At для различных станов разли­чен и соответствует приближенно следующим величинам: для блюмингов и слябингов — до 200, для непрерывных станов горячего проката — до 400, для станов холодного проката — до 2000 Мвар/с. Эти значения играют опреде­ляющую роль при выборе компенсирующих устройств по их быстродейст­вию. Скорости набросов активной мощности несколько меньше, чем реак­тивной.

Расчетная реактивная нагрузка в сетях 6—10 кВ промышленных предприя­тий Q_n слагается из расчетной нагрузки приемников 6—10 кВ Q_pn; некомпен­сированной нагрузки сети до 1 кВ, питаемой через трансформаторы цехов Q_T,

5.4. Схемы специфических подстанций

205

потерь реактивной мощности AQ в сети 6—10 кВ, особенно в трансформато­рах и реакторах:

Q„ = G_p.„ + <2_Т + AQ. (5.18)

Зарядная мощность Л(?_зар линий распределительной сети в часы максиму­ма нагрузки приближенно равна потерям AQ_n в индуктивности линий, и по­этому Л(?за_Р ^{и Д}С?_Л взаимно исключаются. Расчет оптимальной мощности кон­денсаторов производится для режима наибольших нагрузок.

При выборе конденсаторов, сделав допущение о незначительной длине линий на предприятии, можно представить все предприятие как узел сети 6—10 кВ, к которому подключена реактивная нагрузка Q. В общем случае на­зывают пять типов источников реактивной мощности: синхронные двигатели 6—ЮкВ ((2_СД), синхронные компенсаторы (Q_CK), синхронные генераторы ТЭЦ (Q_T3U), энергосистема (Q_3l), батареи высокого напряжения (С?_БК).

Баланс реактивной мощности в узле 6—10 кВ промышленного предприя­тия в общем случае будет выражаться следующим соотношением:

Q_n ~ бед - бек - <2тэц - С?_БХ - (?„ = 0- (5-19)

Входная реактивность мощности Q_3l задается энергосистемой как эконо­мически оптимальная реактивная мощность, которая может быть передана предприятию в период наибольшей нагрузки энергосистемы. Заданная вход­ная величина может ущемлять интересы потребителя, возлагая на него затра­ты, эффект от которых получит энергосистема. Потребитель, защищая свои интересы, должен при составлении договора опираться на Гражданский Ко­декс РФ. Выражение (5.19) считается обязательным для 6УР при подключе­нии к энергосистеме.

При электроснабжении производства (цеха) с нелинейной нагрузкой во­просы обеспечения качества электроэнергии и компенсации реактивной мощ­ности решают локально для подстанции 5УР (4УР) (рассчитывают реактивную нагрузку (5.18) и определяют необходимость установки фильтров). Это делает схему и компоновку подстанций нетиповой, а сам процесс принятия техниче­ского решения творческим. На рис. 5.8 показана обобщенная однолинейная схема подстанции, питающей вентильную нагрузку, с параллельно установ­ленными на шинах подстанции силовыми фильтрами 5-й гармоники.

Для систем электроснабжения дуговых сталеплавильных печей ДСП мож­но рекомендовать следующее:

• оснащение печных трансформаторов переключающимися устройствами, работающими под нагрузкой и имеющими большой механический и комму­тационный ресурс;

• оперативные и оперативно-защитные выключатели должны иметь необ­ходимый ресурс работы (не менее 20 тыс. операций);

• взаимное резервирование оперативных выключателей, при установке их

206