Системы электроснабжения промышленных предприятий со специфическими нагрузками (1991 год)

М4157

ТЯЖПРОМЭЛЕКТРОПРОЕКТ
имени Ф.Б.ЯКУБОВСКОГО

СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ СО СПЕЦИФИЧЕСКИМИ НАГРУЗКАМИ

СОГЛАСОВАНО

Начальник технического отдела института Л.Б.Годгельф

Главный инженер института А.Г.Смирнов

Отдел ОЭС

Начальник отдела В.В.Менчик

Ответственный исполнитель Т.Г.Лякишева

АННОТАЦИЯ
В работе освещены специальные вопросы проектирования электроснабжения современных крупных прокатных станов металлургических заводов с нелинейными резкопеременными нагрузками.

Описывается опыт повышения экономичности, надежности и рационализации систем электроснабжения.

Значительное внимание уделено вопросам повышения качества электрической энергии.

В работе рассмотрены также вопросы проектирования главных понизительных подстанций 110-220 кВ по нетрадиционным схемам.

Материал предназначен для инженерно-технических работников, занятых проектированием электроснабжения и металлургических заводов.

I. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ, ГРАФИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК
В настоящее время наиболее мощные электроустановки со специфическими нагрузками (прокатные и электросталеплавильные цехи) находятся на крупных металлургических заводах, при этом прокатные станы потребляют до 200-250 МВт, мощности электрических печей достигают величины 100-125 МВ·А.

Строительство современных мощных электроустановок со специфическими нагрузками, особенно прокатных цехов, связано с большими затратами и ставит при проектировании электроснабжения сложный комплекс проблемных вопросов, решение которые имеет целью создание надежной, экономической*, гибкой и удобной в эксплуатации системы электроснабжения.

_________________

* Текст документа соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.

Как известно, потребители электроэнергии электроустановок со специфическими нагрузками делятся на следующие основные группы:

1. Потребители с циклическим резкопеременным графиком нагрузки (главные приводы прокатных станов, электродуговые сталеплавильные печи) - ударные нагрузки.

2. Потребители с нелинейным характером нагрузки (тиристорные преобразователи, электродуговые сталеплавильные печи, газоразрядные лампы, установки электродуговой сварки) - нелинейные нагрузки.

3. Потребители с несимметричной нагрузкой - (электродуговые сталеплавильные печи, установки электродуговой сварки) - несимметричные нагрузки.

4. Двигатели переменного тока, силовые общепромышленные установки, имеющие относительно ровные графики - спокойные линейные симметричные нагрузки.

Основой для решения комплекса вопросов при проектировании электроснабжения электроустановок со специфическими нагрузками являются графики активных и реактивных ударных нагрузок.

Графики ударных нагрузок подразделяются на:

а) индивидуальные

- для отдельных электроприемников (прокатная клеть, электропечь и т.д.);

б) групповые

- для группы электроприемников, подключенных к данной секции шин подстанции;

в) суммарный

- для всех электроприемников с ударной нагрузкой данной электроустановки.

Групповые графики при проектировании получают с помощью графического сложения индивидуальных графиков, суммарные - с помощью графического сложения групповых графиков.

Режимы и графики работы прокатных станов, которым посвящается данная работа, весьма разнообразны и существенно зависят от выполняемых программ прокатки, имеющих циклический характер, при этом продолжительность цикла не превышает, как правило, 2-3 минут, что значительно меньше 3 постоянных, времени нагрева элемента сети (30 мин).

Поэтому в качестве расчетного графика для прокатного стана принимается график активных и реактивных нагрузок за цикл наиболее тяжелой программы прокатки.

Ввиду малой продолжительности цикла прокатки и отсутствия в расчетном графике 30-минутного максимума нагрузки, в качестве расчетной по нагреву нагрузки принимается среднеквадратичная (эффективная) нагрузка (, , ) за цикл прокатки (), определяемая по формулам:

Особое значение при проектировании электроснабжения прокатных станов и решений вопросов качества электрической энергии имеют следующие показатели расчетного графика ударных нагрузок:

Диаграмма мощности стана тандем секция I (режим бесконечной прокатки)

Упрощенный график - по данным фирмы Сименс
Резка со скоростью 300 м/мин

Ускорение

Прокатка с постоянной скоростью

1) Активная мощность

2) Реактивная мощность (все приводы этой шины)

3) Дополнительная мощность компенсатора*

________________

* Текст документа соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.

4) Сложение обеих реактивн. мощностей

5) Емкостная реактив. мощность цепей фильтров

6) Результирующая потребность реактивной мощности

Рис.1

Диаграмма мощности стана тандем секция II (режим бесконечной прокатки)
Упрощенный график - по данным фирмы Сименс

Резка со скоростью 300 м/мин

Ускорение

Прокатка с постоянной скоростью

1) Активная мощность

2) Реактивная мощность (все приводы этой шины)

3) Дополнительная реакт. мощность компенсатора

4) Сложение обеих реактивн. мощностей

5) Емкостная реакт. мощность цепей фильтров

6) Результирующая потребность реактивной мощности

Рис.2

Диаграмма мощности стана тандем (режим бесконечной прокатки)
Сложение обеих секций по данным фирмы Сименс

1) Активная мощность

2) Результирующая реактивная мощность

Рис.3

Индивидуальные графики нагрузок

Рис.4

Групповые графики нагрузок

Рис.5

Кроме того, на чертеже 310.8М64284-ЭС1.1 лист 24* приведены графики нагрузок стана горячей прокатки алюминия.

________________

* В бумажном оригинале чертежи отсутствуют, здесь и далее по тексту. - Примечание изготовителя базы данных.

II. ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ

Крупные масштабы промышленных предприятий, непрерывность технологического процесса, тяжелые условия работы электроустановок и электрооборудования предъявляют особые требования к надежности и бесперебойности питания.

Поэтому электроснабжение крупного металлургического завода обеспечивается, как правило, от энергетической системы и заводских электростанций.

Для резервирования питания наиболее ответственных потребителей, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства, предусматривается третий независимый источник питания.

Система электроснабжения современного крупного металлургического предприятия по своей сложности, масштабам и режимам работы конкурирует с энергосистемами. Напряжение 110 кВ, считавшееся ранее системным, превратилось в распределительное напряжение по заводу; распределительным становится напряжение 110-220 кВ. На чертеже М64827-8 приведена в качестве иллюстрации к сказанному структурная схема электроснабжения 110-220 кВ современного крупного металлургического производства.

В целях сокращения потерь электроэнергии и повышения надежности электроснабжения сокращается до минимума количество промежуточных трансформаций и коммутаций. Весьма эффективным средством достижения этих целей является глубокий ввод.

Система электроснабжения современного крупного предприятия строится по блочному принципу, исходя, как правило, из раздельной работы трансформаторов и линий. В большинстве случаев этого оказывается достаточно для бесперебойного питания электроприемников. Однако значительная протяженность сетей 110-220 кВ, обусловленная широким внедрением глубоких вводов, приводит, как показывает опыт эксплуатации, к частым повреждениям и отключениям линий 110-220 кВ, что расстраивает сложный технологический процесс прокатного стана.

"Развал" технологической цепи происходит из-за повышенной чувствительности тиристорных преобразователей стана к внезапным перерывам электроснабжения и из-за недостаточного быстродействия устройств АВР.

///////////////////////////////////////