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

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

Глава 5. Схемы и конструктивное исполнение ГПП и РП

Рис. 5.8. Однолинейная схема подстанции с фильтрами 5-й гармоники

на печной подстанции следует предусматривать индивидуальное резервирова­ние, при установке на ПГВ, как правило, — групповое;

—сетевые трансформаторы необходимо выбирать с учетом динамического характера электрической нагрузки ДСП;

—с целью снижения мощности силовых трансформаторов и повышения устойчивости работы ДСП следует по возможности предусматривать их парал­лельную работу;

—сетевые трансформаторы ДСП, как правило, надо подключать к питаю­щей сети в точках с наибольшим значением мощности КЗ с целью снижения влияния ДСП на питающую сеть.

Для ДСП в необходимых случаях следует предусматривать установки ком­пенсации реактивной мощности. Тип, мощность и состав компенсирующего устройства необходимо выбирать с учетом параметров системы электроснаб­жения на основании технико-экономического сравнения схем электроснабже­ния и способов компенсации реактивной мощности. Подстанции, питающие установки ДСП, необходимо размещать, как правило, в непосредственной близости от печей.

При разработке схемы мощные электроприемники с ударным характером нагрузки не должны вызывать недопустимой перегрузки питающих трансфор­маторов как по нагреву, так и по условиям динамических воздействий удар­ных нагрузок. Целесообразно подключать электроприемники с усложненны­ми режимами работы в точках системы электроснабжения с наибольшим значением мощности КЗ.

Средства ограничения токов КЗ в сетях с такими нагрузками следует при­менять только в пределах необходимости для обеспечения надежной работы коммутационных аппаратов и электрооборудования без больших запасов по

5.4. Схемы специфических подстанций

ПО кВ

Рис. 5.9. Структурная схема электроснабжения стана 2000 горячего проката

отключающей способности, по термической и динамической стойкости аппа­ратов.

Мощность электроприемников ДСП, сварочных аппаратов, прокатных ста­нов с питанием через преобразовательные агрегаты повышается в узле быст­рее, чем для других потребителей. Поэтому ограничение влияния специфиче­ских нагрузок повышением КЗ недостаточно.

Для предварительной оценки допустимости подключения ДСП к питаю­щей сети без принятия специальных мер рекомендуется принимать следую­щее значение мощности КЗ:

5_к.з = (60 ₊ 100)5_п._т,

(5.20)

Глава 5. Схемы и конструктивное исполнение ГПП и РП

где 5_ПТ — мощность печного трансформатора (выбирается не электриками); для печей с удельной мощностью 450—800 кВА/т мощность КЗ может быть принята равной 70 S_nT.

Мощность сетевого трансформатора для питания группы из п ДСП одина­ковой мощности

ст(я)

м,

(5.21)

где 5_СТ — мощность сетевого трансформатора, определенная для одиночной ДСП.

Схемы электроснабжения, повышающие качество электроэнергии в систе­мах электроснабжения промпредприятий, могут получить более широкое при­менение при использовании рационального секционирования. К секциониро­ванным схемам можно отнести следующие (рис. 5.9—5.11):

10 кВ

Ввод ПО кВ от ТЭЦ

Ввод ПО кВ от системы

Рис. 5.10. Структурная схема электроснабжения блюминга 1300: а — общецеховые нагрузки; б — ионный привод

5.4. Схемы специфических подстанций

6 П 6 6 ППП 66 Й Й 6 6 DD

\7 V V V v*

~V~

V V V V V

Спокойная нагрузка

Спокойная нагрузка

Дуговые печи ДСП Дуговые печи ДСП

Рис. 5.11. Схема питания ДСП от трансформатора с расщепленными обмотками

1. Отдельные глубокие вводы для резкопеременной и несинусоидальной нагрузок. Например, на некоторые секции главной понижающей подстанции выделяются вентильные приводы, а спокойная нагрузка подключается на дру­гие секции ГПП.

2. Схемы главных понижающих подстанций на напряжении 6—10 кВ с трансформаторами с расщепленными вторичными обмотками или сдвоенны­ми реакторами с четырьмя или большим количеством секций для раздельно­го питания спокойных (например, групп синхронных двигателей насосов) и сгруппированных специфических нагрузок.

Для заводов, имеющих в своем составе несколько электросталеплавиль­ных цехов, на ГПП можно устанавливать так называемые сетевые транс­форматоры (рис. 5.12), которые предназначены для питания ДСП через специальный распределительный пункт (РП) (к нему другие электроприем­ники не подключают). Полная схема подобного электроснабжения крупной дуговой печи представлена на рис. 5.13. Естественно, что некрупные печи питаются от трансформатора, к которому подключена и спокойная нагруз­ка (рис. 5.14).

Главные трансформаторы ГПП могут включаться временно на параллель­ную работу секционным выключателем на стороне 6—10 кВ, когда это допус-

Глава 5. Схемы и конструктивное исполнение ГПП и РП

ВЛ 220 кВ от районной ПС

ГПП

220 кВ

240 МВА

240 МВА

6кВ

125 МВА

125 МВА

6кВ

110 кВ Другие потребители

РП

ПОкВ Другие потребители

35 кВ I сш

II сш

БК

25 МВА

&

ДСП-100 ЭСПЦ-2

ДСП-200

ДСП-25 ЭСПЦ-4

Рис. 5.12. Схема электроснабжения ДСП различной емкости

тимо по токам КЗ и необходимо, например, в период пуска крупных электро­двигателей.

Следует отметить, что наиболее широкое применение, особенно для пред­приятий средней мошности, находят схемы с расщепленными обмотками

5.4. Схемы специфических подстанций

220 кВ

Г

/рВМГ-220 —1ЭДН'

Ш

2хДМРУ-55 0,0033 мкФ

@^\_ ТДЦН-160000/220
=г У" -- 1 35 кВ

№

ЗНОМ-35

ВВУ-35-40/3200

Т Т 1с.ш.

J_BBn-35 J_

■т:—

ВВП-35 [ ВВП-35

КА

ЦААШБ-12(1х300)

V А

ВВП

I i

ВВП-35

ТН-35

Дата добавления: 2015-07-17