автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Повышение эффективностисистем электроснабжения керамических предприятий промышленности стойматериалов

МОСКОВСКИЙ ордена ЛЕНИНА и ордена ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

ГАЦЕНКО Николай Антонович

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТШ ЭЛЕКТРОСНАБШШЯ КЕРАМИЧЕСКИХ ПРЕДПРИЯТИЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ СТРОЙМАТЕРИАЛОВ

Специальность 05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы, включая их управление и регулирование

Автореферат диссертации на соискание ученой доктора технических наук

МОСКВА - 1992

"чг

отепэни

Работа выполнена в Целиноградском инженерно-строительж институте.

Официальные оппоненты:

- доктор технических наук,профессор Болотов A.B.

- доктор технических наук,профессор Кудрин Б.И.

- доктор технических наук , профессор Тарнижевский М. В.

Ведущее предприятие- Государственный институт по проектировании предприятий промыаленности строительных материалов Гипростройматериалы, г. Москва.

Защита состоится 1992 года в

<г _ час. 00 мин, в аудитории И I ^ на заседании специализированного Совета Д 053.16.04 при Москов ском ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции энергетическом институте.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского энергетического института.

Отзывы по данной работе в двух экземплярах, заверенные печатьш^Шш направлять по адресу: 105835, ГСП, Москва, Е-25(Щ£!сноказарменная ул. 14, Совет ЛЭИ.

Автореферат разослан

•Ol" OMfaSjiM992 г. Учений секретарь специализировашюго

совета, канд. техн. наук, доцент

роосми'*1;^'

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблема. Возросшие иасшгабы электропотребленкя в промышленности и растущий технический уровень производства выдвинули в электроэнергетике комплекс вопросов, связанных о оптимизацией параметров систем эл<!ктроснаЗжения промышленных предприятий и направленных на выравнивание графиков нагрузок потребителей и улучшение качества электрической энергии. Например, напряженность энергобаланса Казахотана во многом определяется промышленной нагрузкой.

Для отрасли строительных материалов, в особенности, характерно увеличение мощности на единицу объема продукшш, которое при сохранении количества оболухинашего персонала увеличивает производительность труда и снижает себестоимость производства.

Электронагрев по сравнении о широко распространенным пламенным нагревом обеопечивает большие концентрации энергии в ограниченном объеме, что позволяет достигать шсоких температур и скоростей нагрева, дает возможность регулировать температуру в иироком диапазоне и достигать точного распределения температур по объему. Это обеопечивает большую стабильность технологических процессов. При электронагреве отсутствуют продукты сгорания, загрязняющие конечный продукт. Поэтому перечень отраолей, в которых используется электронагрев, непрерывно расширяется. К таким отраслям следует отнеоти и производство строительных материалов, где электронагрев уопешно заменяет традиционные пламенные и паровые виды нагрева.

Режимы работы и регулирования электротермических установок таковы, что как потребитель электроэнергии они предотавляют собой нелинейную нагрузку, оказывающую электрическое и магнитное влияние на работу системы электроснабжения. На нужды электротехнологии расходуется около трети всей производимой электроэнергии и ее доля непрерывно растет. Это делает весьма актуальным решение задач рациональной организации электроснабжения мощных электротехнологпчеоких установок. К таким задачам относятся: обеспечение достаточной отепени стабильности режимов работы элекгротехнологических установок, выбор рациональных схем электроснабжения, оптимизация режимов электропотребления, снижение расходов электроэнергии и, что является особенно важным в последнее время, повышение качества электроэнергии.

В настоящей работе на примере мощных электрическгх печей сопротивления непрерывного действия для обжига керамических изделий

рассматриваются возможные пути и методы улучшения электроснабжения электротехнологических установок.

Современные электрические печи сопротивления обязательно снабжаются сиотемами регулирования температуры или модности. В качестве таких устройств в последнее время широко используются тиристор-вые регуляторы напряжения. Непрерывные многозонные электрические печи сопротивления для обжига керамических изделий включают в себя более десяти зон, суммарной мощностью более 360 МВт, имеют соответственно, более десяти тиристорных регуляторов и представляют собой мощную нелинейную многоканальную нагрузку. Организация электроснабжения такого потребителя уже не является тривиальной и вызывает вначительные трудности.

Выполняя свое основное назначение, тиристорные установки вмеоте о тем вагружают электрические сети значительной реактивной моиноотью и токами высших гармоник. Это ведет к ухудшению экономичности и надежности работы всей системы электроснабжения.

Проведение технических мероприятий по снижению высших гармоник и выравниванию графиков нагрузок потребителя в системах электроснабжения промышленных предприятий невозможно без учета научно обоснованных и экспериментально проверенных методов их расчета и о наибольшее эффективностью может быть достигнуто на стадии проектирования системы электроснабжения.

Работы по исследованию графиков электрических нагрузок, высших гармоник и созданию инженерных методик их расчета ведутся Московским энергетическим институтом. Мариупольским металлургическим институтом, ЕШШИ Тяжпромэлектропроект, ВНИИЭ, Алма-Атинским энергетическим институтом, Павлодарским индустриальным институтом и др. организациями. Но эти работы посвящены в основном системам электроснабжения крупных металлургических и машиностроительных предприятие, а также обоим вопросам подхода к данной проблеме. Предприятия промстройматериалов имеют свои особенности и для возможности применения разработанных методик, их адаптации, требуется проведение дополнительных как экспериментальных, так и теоретических исследований.

Объектом настоящего исследования являлась система электроснабжения производств стройматериалов. Современные предприятия промстройматериалов являются энергоемкими. Особенно выделяются заводы керамических изделий, стройполимеров и др., оснащенные высокопроизводительным оборудованием: печами сопротивления, шаровы-

ми, сырьевыми мельницами, вравдюцшися печами, глубинными насосами большой мощности. Установленная электрическая мощность приемников электрической энергии тазах щядпршггий доходит до 30*70 ЦВт, максимальная потребляемая мощность - до 20*60 МВт, а годовое потребление электроэнергии (до 60-7($ от установленной мощности) приходится на долю процессов обжига, дробления и помола. С этой точки зрения электроснабжение производства промсгройматериалов представляет собой сложный комплекс приемников электрической энергии, в значительной мере объединенных единством технологического процесса, эффективность которого, учитывая непрерывный характер производства, во многом определяется сочетанием систем внешнего и внутреннего электроснабжения с технологическим резервиированием.

Диссертационная работа входила в общий комплекс научно-исследовательских работ, связанных с экономией электроэнергии, возглавляемых МЭИ в соответствии с координационным планом работ по решению научно-технических проблем 0.01.11.03, выполняемой по постановлениям ГК СМ СССР по науке и технике.

Целью настоящей работы являлооь исследование особенностей режимов работы систем электроснабжения предприятий промстройматорна-лов Казахстана для дальнейшей их рационализации в условиях ограничения энергетических ресурсов и соответствующей их экономии. Особое внимание уделялось вопросам совершенствования графика электрических нагрузок и разработке вероятностной методики расчета значений высших гармоник токов и напряжений, выбору устройств подавления их в системах электроснабжения предприятий, имеющих в соотавв приемников электроэнергии тиристорные регуляторы, подключенные по одному и группами в различных узлах электрической сети.

В диссертационной работе поставлены и решены следуюиие задачи:

1. Проведен анализ современных промышленных предприятий пром-стройматериалов с целью выявления особых требований к их оистемзм электроснабжения. Особое внимание уделено перспективным предприятия:.! - Целиноградскому керамическому комбинату, имеющему передовую технолгию изготовления строительных керамических материалов.

2. Разработаны предложения для конкретных предприятий по оо-отавлениы рациональных графиков отключения приемников электроэнергии в условиях дефицита мощности в энергосистеме, обеспечивающие наименьший улегб лтя них.

3. Проведены теоретические и экспериментальные исследования по определение уровня высших гармоник токов и напряжения в системах электроснабжения комбинатов стройматериалов, имеющих в цехах многоэонные электропечи с тириоторными регуляторами; даны предложения по подавлению высших гармонических.

4. Проведены экспериментальные исследования в системах электроснабжения предприятий промстройматериалов по определению графиков нагрузок потребляемой мощности и энергии, содержанию и уровню выопшх гармонических токов и напряжений о дальнейшей статистическое обработкой полученных данных.

5. Разработаны методики: по определению оценки убытков при ограничениях потребляемой моонооти и энергии, по определению значений высших гармоничеоких токов и напряжений, по построению автоматизированных сиотем контроля и управления электропотреблением предприятия.

6. Проведена работа по внедрению результатов исследований и полученных рекомендации по рационализации систем электроснабжения предприятии промстройматериалов в эксплуатационную и проектную практику.

Научная новизна работы, заключается в следующем:

1. Сформулированы особые требования к системам электроснабжения предприятий промстройматериалов.

2. Предложена математическая модель, позволяющая комплексно решить вопросы составления графиков отключения приемников электроэнергии в условиях дефицита мощности в энергосистеме при наимень-вем ущербе для предприятия.

3. Предложена математическая модель для определения значений высших гармонических токов и напряжений в системах электроснабжения керамических комбинатов, содержащих большое число многозонных печей сопротивления с тиристорными регуляторами напряжения, в основу которой положено, что гармоника тока и напряжения могут быть представлены как двухмерные случайные величины.

4. На освове оригинальной методики проведения экспериментов в системах электроснабжения предприятий промстройматериалов и результатов этих экспериментов подтверждена правильность предлагаемой математической модели для расчетов высших гармонических.

5. Предложена программа для ЭВМ, позволяющая получать значения гармоничеоких ооогавляющнх при большом числе многозонных

печей сопротивления в системах электроснабжения комбинатов керамических строительных чатериало».

6. Предложены новые оригинальные печи для обжига керамичеоких изделий, электрические охемы которых при наличии тириоториых регуляторов позволяют подавлять зысшие гармонические.

На эти заявки получены положительные решения.

Методы исследований: исследования проводились о использованием теории вероятностей, теории случайных процессов, математической статистики, спектрального анализа, численных методов, методов математического моделирования. Результаты раочетов подтвервдены экспериментальными исследованиями в системах действующих предприятий и проверены на физической модели.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Электроснабжение предприятий промотройматериалов по сравнению о другими промышленными предприятиями обладает следующими

. особенностями:

- потребление энергии обусловливается непрерывной круглосуточной технологией производства основных стройматериалов;

- в графике потребления электроэнергии предприятиями нет ярко выраженных максимумов нагрузки;

- технология производства стройматериалов позволяет краткосрочные перерывы в электроснабжении (до нескольких минут). Длительные перерывы ведут к высокому ущербу;

- отдельные участки имеют технологические накопители, поэтому при ограничении мощности следует отключать такие учаоткп;

- применение большого числа электрических печей сопротивления на керамических комбинатах с тирксторными регуляторами напряжения потребовало разработки методики определения гармонических составляющих тока и напряжения, значений коэффициентов мощности и неои-нусоидальности.

2. Алгоритм управления электроснабжением промпредприятия, обеспечивающий минимальный ущерб в уоловиях ограничения мощности и энергии и минимальный технологический ее расход.

3. Система управления тиристорными регуляторами многозонных электрических печей сопротивления, обеспечивающая подавление выо-ших гармонических тока и напряжения и обеспечивающая коэффициенты мощности и эффективности близкими к единице.

4. Методика проведения экспериментальных исследований в системе электроснабжения промышленных предприятий стройматериалов.

5. Рекомендации по проектированию систем электроснабжения новых предприятий промышленности стройматериалов и по модернизации существующих.

Достоверность научных результатов и теоретических положений в работе основаны на корректности исходных посылок. Правильность аналитических выражений, позволяющих определять расчетные значения убытков для предприятий подтверждаются результатами экспериментов и эксплуатации на конкретных предприятиях.

Практическая ценнооть работы и реализация результатов работы. Раэработанвые методики внедрены в проектных институтах Гипрострой-материалов, НПО Строймашкерамика, Целиноградском керамическом комбинате и др. промышленных предприятиях строительных материалов. Эффективность их использования подтверждена актами внедрения и отчетами научно-исследовательских работ. Материалы диссертации используются в учебном процессе Целиноградского инженерно-строительного института при подготовке студентов по специальности 10.04 "Электроснабжение".

Основное содержание работы опубликовано в 27 печатных работах, в которые вошли одна монография, 19 статей, пять тезисов "докладов на конференции, два авторских свидетельства. Материалы диссертации вошли в 5 отчетов по научно-исследовательским работам.

Основное содержание работы докладовалось: на У1 и УП Всесоюзных конференциях "Электроснабжение промпредприятий и качество электрической эпергии", Алма-Ата 1381 и 1983 гг.; на Всесоюзной конференции "Эйектротермия-91", Алма-Ата 1991 г.; в пколе-семинаре "Технологические процессы в промышленности стройматериалов", г.Пушкин М.о. 1392 г.; в школе-семинаре "Применение микропроцессорной техники, систем КТС "Энергия" и "Модзм" по организации коммерческого и технического учета энергии на предприятиях", г. Верхне-Невьянск Свердловской обл., 1992 г.; на кафедре ЭПП МЭИ, г. Москва, 1992 г.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, десяти глав, заключения и приложения с методиками расчетов, результатами экспериментов и актами о внедрении. Диссертация оодержиг 352 страниц основного текста, 79 иллюстраций, 37 таблиц и опиоок использованной литературы, включающей 163 наименований.

- Э -

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность реваемой научной а народнохозяйственной проблемы, сформулированы цель и основные направления исследований и научные результаты, выносимые на защиту. Приведены данные по апробации и использовании результатов работы.

В первой главе рассмотрани особенности электроснабжения керамического производства.

Современные предприятия промотройматерлалов, например заводи керамических изделий, оснащены высокопроизводительным оборудованием и являются энергоемкими предприятиями данной отрасли. Установленная мощность приемников электрической энергия таких предприятий достигает 30-70 МВт, годовое потребление электроэнергии - до 300 мли.кВт.ч.

Электроснабжение керамического производства о многоэонныма электрическими печами сопротивления ооупестмяетоя в трах уровнях напряжения: 35*110 кВ - напряжение энергосистемы, 10,5 кВ - напряжение на выходе цеховых ТП, 0,4/0,23 кВ - напряжение распределительной оети цехов. При этом отдельные воны электричеокшс печей получали питание по кабельным линиям от разных транофор»,шторных подстанций (ТП). Это осложняло их эксплуатацию. В результат проведенных исследований было предложено изменение схемы питания: каждую электричеокую печь подключить к овоей питающей подстанции, канализацию электроэнергии ооущеотвять шинопроводоми Ш1А 1600 -2500А, проложить обходной шииопровод о целью передачи свободной мощнооти на любую другую электропечь и установить дополнительные трансформаторы для компенсации дефицита мощности. Дефицит мса-нооти возникает вследствие применения на зонах электропечей тирио-торных регуляторов напряжения; пооледние необходимы по уоловюгл технологии керамического производства.

Подробно приводитоя процесо регулирования напряжения кэ маого-зонной электропечи с помощью фаэоимпульсного управления и покапали, что необходимы иооледования по уменьшению уровня высших гармоник и повышению коэффициента мощности при таком регулировании.

Для дальнейших исследований предложена модель электроснабжения многозонной электропечи с тиристорными регуляторами, позволяющая проводить исследование высших гармонических составляющих.

4= ¿¿/е*

2б= ¿/с /*с;

7е = ¿4 /а /

4>е = /Хе^ ; ^ = -

>

=0.

Здесь Л - ток в ¿' -то! ветви (£ -Я вове печи), создаваемый ЭДС оети £с \ Л - первая гармоническая составляющая тока сети; Л -первая гармоническая составляющая емкостного тока сети; ¿/с - напряжение уаяа схема замещения для первое гармоническоВ ооставля-«яев; Л>с - ток в С -I ветви, воздаваемые / - гармонической со-отавляппеВ - ]) -вя ооотавлятая тока сети; Уу* - ¿У-ая со-отавляотая емкоотного тока сети; - напряжение узла схемы замещения для ]} -оВ гармоническое ооотавляпвеВ.

До второВ главе проводитоя анализ режимов электропотреблевия в сю темах алектроонабхевия промышленных предприятие.

Рационаллвация режимов электропотребления должна рассматриваться не только применительно к девотвувдим предприятиям (задача текучего планирования), во ж в процеосе проектирования предприятие, когда выбираютоя мопнооть, число технологических установок и режимы их работы.

За основноВ экономический критерий рационального варианта режима электропотребления принимается минимум приведенных затрат.

При возникновении временных дефицитов модности (о реальной чаототе возникновения подобное оитуации ва ЦКК позволяет оуднть

табл. I) энергосистема вынуждена принимать меры по ограничение или отключению промышленных потребителей. В ряде олучаев для того, чтобы выполнить требования энергосистемы, промышленные предприятия вынуждены идти на отключение приемников, оказывающее оуиеот-венное влияние на ход технологичеокого процеоса и получают ва очет этого значительный ущерб.

Таблица I.

Год Количество ограничений Количество _ отключений ПЭЭ

1979 116 19

1980 158 72

1981 134 68

1982 122 57

1983 169 44

1985 144 70

1990 132 65

1991 122 52

Режим работы систем электроснабжения промышленных предприятий можно разделить на два основных класса: нормальвый режим работы и режим работы в условиях дефицита активной мошнооти.

Убыток промышленному предприятию при нарушении электроснабжения рекомендуется рассматривать соотояншм из двух частей: прямого (непосредственного) убытка, обусловленного нарушением технологического процесса, браком продукции, порчей оырья и материалов, авариями, выходом из строя и сокращением орока службы инструмента и оборудования, ухудшением технико-экономических показателей технологического процесса, увеличением затрат материалов, энергии и труда на единицу выпускаемой продукции, проотоем персонала, занятого ведением технологического процесса и т.п.; дополнительного убытка, обусловленного выпуском продукции из-за проотоя производства в результате нарушения технологического процесса.

Дополнительный убыток предлагается определять по дополнительным затратам предприятий, обусловленным недовыработкой продукции.

Ответственность энеггоснабжаюией организации за возможные перерывы подачи электроэнергии не компенсирует потребителю поте-

ри, которые у вего при этом возникают. Например, на предприятиях промотройматериалов доля отоииости электрической энергии в себе-отоикооти продукции невелика (от 2 до 450. Даже восьмикратная стоимость недоданной электрической энергии при внезапных перерывах в электроснабжении не компенсирует возпикаюаше при этом брак продукции в порчу сырья в производстве стройматериалов.

Таким образом, существующие правила пользования электрической энергией не отражают и не могут отражать фактические потери потребителя при перерывах электроснабжения и поэтому не могут служить критерием для обоснования и выбора оптимальных режимов электропотребления в условиях дефицитов мощности.

В третьей главе приведены результаты экспериментальных исследований электропотребления на предприятиях промотройматериалов.

В целях исследования режимов электропотребления предприятий прокатроВматеркалов был проведен анализ основных энергетических показателей ЦКК расхода электрической энергии ( V/ ), выпуска продукции ( &п ) и удельного расхода электроапергии ( О? ) за период 1879-1591 гг. В таблице 2 приведены технико-экономические показатели цеха обжига керамичеокой плитки на ЦКК за 1979-1991 гг.

Таблица 2.

Наименование ходы

1979 1980 1985 1990 1991

Вапуск продукции

4 , тно. ы2 1888,2 2105,5 2571,1 2777,2 2611,7 Расход электроэнер-

ВИИ,// .тно.кВт.ч 53563,0 87357,8 98383,5 95363,0 87357,8

Удельный расход

электроэнергии

С/ , кВт.ч/м2 41,49 42,33 38,27 34,3 36,2

При исследовании режимов элоктропотреблепия статистической обработке было подвергнуто около 400 графиков различного вида нагрузки. Для ЩК замер данных для получения графиков нагрузки осу-псотвлялоя в условиях планового роста нагрузки комбината. Это

позволило устранить влияние роста нагрузок на форму графиков и сравнить графики нагрузок в различные оутки исследуемого периода о заявленным максимумом нагрузки комбината. Были сняты замеры и построены суточные графики нагрузок комбината за период 197Э-19Э1т в характерные декабрьские сутки. Суточный график нагрузок 8а 24 декабря 1979 г. приведен на ркс. 1,а, за 19 декабря 1991 г. - на рис. 1,6.

Анализ показал, что наибольшие суточные нагрузки предприятия меньше на 8-10$ максимума нагрузки, заявленного ем в качестве расчетного с энергосистемой в часы максимума нагрузки энергосистемы. Годовые графики электричеоких нагрузок комбината воледотвие непрерывности производства продукции равномерны с некоторым увеличением нагрузок в осзнне-зимний период. Отмечено увеличение потребления реактивной мощности, вызванное дополнительной установкой тириотор-ных регуляторов на электропечах сопротивления.

Исследования величины нагрузки на ЦКК проводились в чаоы вечерних максимумов энергосистемы в период сентября-декабря 1980* 1991 гг. В результате проведенного анализа графиков установлено, что изменения нагрузки комбината в чаоы максимума энергосистемы в достаточной мере подчинены нормальному закону и ооответотвуют уровню значимости критерия Пирсона X равного 0,05.

Также проверено методика получения энергетических характеристик на основании обработки данных о корреляции энергопотребления и выпуока продукции. На рис. 2 представлена энергетичеокая характеристика цеха обжига, здеоь же указаны границы доверительного интервала $ и корреляционное поле исходных данных. Для расчета статистических показателей графиков нагрузок была ооотавлена программа расчета " 9Р&Л/п на алгоритмическом" языке ЙОРТРАН для машин оерии ЕС ЭШ.

Было установлено, что технологический процесс на комбинате сохранится, еоли поддерживать относительный раоход энергореоурсов на уровне //* = ¿0,09. Значение границ доверительного интервала соотавило 90 ООО кВт.ч, что соответствует допустимым колебаниям нагруаки ±500 кВт. Таким образом, в часы максимума энергосистемы комбинат может уменьшить ногрузку на 500 кВт без ущерба для технологического процесса.

SM

4t

a

M bop

_P

---Q

Tv

и

=fl

nil1

I ' I

■l-hl

Г

I I

!

4-

—» L

Г Й 16 SO Û4 t,4 a

7 'Q723

Рис. I.

В четвертой главе рассмотрена методика определения убытков при нарушения нормального режима элэктродотребления.

Исследование аварийных режимов электропотребления СЭС предприятий промотройматериалов возможно только путем анализа работы их в динамике. Для этого требуется знание основных причин наруие-ний нормального режима электропотребления (ННРЭ).

Убыток промышленного предприятия ( Упп ) может быть выражен как суш/а убытков вследствие внеэапнооти перерывов электроснабжения ( Ум ), отключения электричеокой мовнооти ( Ум ), недополучения необходимого количества электроэнергии ( ).

Величина убытка отключения мощности

где - ограниченная мощность (нагрузка); 7" - чиоло чаоов работы предприятия в год; - размер годовой оплаты промпред-приятий за I кВт заявленной мощности, участвующей в максимуме энергосистемы; //^р - количество недоотпушенной электроэнергии; О - удельный убыток от оплаты рабочим за простой и сверхурочные работы на предприятиях с прерывным производственным процессом, руб/(кВт.ч); - продолжительность наруиения нормального режи-

ме элвктропотребления; ¿/¡ом'* ^нгл , здеоь ~ продолжительность ограниченной мощности; г^г/г - продолжительность наладки технологического процесса после восстановления электроснабжения.

В овязи о этим предприятие вынуждено снижать производство продукции и нести издержки, определяемые как:

где Иг - годовое потребление электроэнергии; ^ - годовой фонд зарплаты производственного персонала предприятия; й^а - постоянный коэффициент, учитывавший особенности издержек предприятия при проотое рабочих; /С - стоимость основных производственных фондов и нормируемых оборотных средств; - нормативный коэффициент эффективности капитальных затрат предприятия.

Для решения задачи определения последствий ННРЭ на практике часто встречаются такие ситуации, когда необходимая информация может быть получена только путем сбора оценок и суждений специалистов-экспертов.

Для опроса экспертов были разработаны специальные анкеты. Анкеты оодержат все данные о случайных величинах, входящих в слагаемые модели убытка. Шкалой случайных величин явились фиксированные значения длительности перерыва в электроснабжении. Анкеты заполнялись экспертами в процеосе личной беседы с исследователем.

Получены следующие показатели: максимальное время ННРЭ, не приводящее к расстройству технологического процесса ¿а ; длительность наладки технологических процессов после восстановления электроснабжения г^г/7 ; длительность выхода на доаварийную производительность пооле наладки технологического процесса ¿„^ .

В результате обработки данных получена модель оценки суммарного убытка для керамического производства (в ценах 1990 г.)

Здеоь и ¿да* соответственно суммарная мощность потребля-

емая до ограничения и после ограничения мощности.

В пятой главе рассмотрены вопросы возникновения высших гармоник в кривых тока и напряжения е системах электроснабжения промышленных предприятий.

Тиристорные регуляторы с: фазоимпульсным регулированием (рио. 3) широко применяются для регулирования температуры в электропечах сопротивления, для регулирования напряжения, подводимого к электротехническим установкам, для регулирования и стабилизации напряжения в осветительных сетях. По схемам рис. 2,а и б выполняются тиристорные ограничители-стабилизаторы для сетей освещения, по схемам рис. 3,в « г выполняются мощные регуляторы напряжения, в том числе для электропечей.

Для исследования несинусоидальности кривых напряжения и тока в электротеской цепи, создаваемых тиристорными установками, применяются методы, основанные на расчете электромагнитных переходных процессов, возникающих вследствие переключения тока в тириоторах, и методы, основанные на расчете высших гармоник установившихся режимов в сети. Первые используются в основном для исследования фор-ми кривых потребляемого, из сети тока и напряжения на зажимах преобразователей и тиристорных регуляторов напряжения. Вторые методы, основанные на расчете установившихся режимов высших гармоник в электрической сети, получили более широкое применение в системах электроснабжения промышленных предприятий, в сетях энергосистем. Эти методы пригодны для анализа высших гармоник, создаваемых на только тиристорныии преобразователями, но и другими источниками высших гармоник, подключенными как в одном, так и в равных узлах сети. Ввиду указанных преимуществ этих методов к исследованию и дальнейшей разработке в диссертационной работе принят подход, основанный на расчете установившихся режимов высших гармоник в электрической сети.

При синусоидальном напряжении питающей сети в оистеме импульс-но-фазового управления порядок гармоник ^ в кривой первичного тока преобразователя, называемых каноническими гармониками, определяется выражением ^-/¡^± / , где р - пульсность схемы выпрямления; - последовательный ряд чисел (/С= 1,2,3...).

Модуль и начальная фаза ^ тока [) -й гармоники преобразователя вычисляются по формулам

Коэффициенты ряда Фурье при работе тириоторного регулятора по схеме рис. I в на активную нзгрузку, содержащую незначительную индуктивнооть, определяются по формулам: при 0&с(.4о(г/>

где - граничное значение угла включения тириогора, вашояиее от фазового угла нагрузки в и соответствующее углу проводошооти тиристора Л- Л/з , - ток трехфазного короткого замыкания трансформатора на стороне преобразователя; с< - угол регулирования; ^ - угол коммутации.

При наличии в узле электрической сети нескольких источников высших гармоник возникает необходимость определения результирующего тока 0 -й гармоники. Предлагается вероятноотный метод эквива-лентирования напряжений васших гармоник от /7 преобразователей, работающих независимо. Он основан на допущении о равномерном распределении фазовых сдвигов гармоник одного порядка, генерируемых однородной группой преобразователей, вне зависимости от того, как изменяются углы регулирования этих преобразователей. Модули напряжений и токов ^ -й гармоники всех преобразователей принимаются неизменными и равными между собой. Изменение амплитуд гармоник при изменении угла регулирования тока нагрузки не учитывается. Математическое ожидание и среднеквадратичное отклонение модуля ^ в относительных единицах каждой гармоники определяются по выражениям, полученным методом линеаризации, -

При болыаом числе /7 одновременно работающих о одинаковое нагрузкой преобразователей

В технической литературе также отсутотвупт вдрангния а реко-

мендации по определению числовых вероятностных характеристик напряжений и токов высших гармоник для группы преобразователей, имеющих разные средние нагрузки. Существующие методики расчета несинусоидальности напряжения в системах электроснабжения промышленных предприятий предусматривают расчет коэффициента несинусоидальности, Дм* .

С учетом анормальных гармоник расчет коэффициента несину -ооидальности определяется по формуле

ЪоЧ^'А^сТ',

где /[¿р - коэффициент несинусоидальнооти напряжения, обусловленный только каноническими гармониками; коэффициент несину-ооидальности напряжения, обусловленный только анормальными гармониками и определяемый по формуле

_/_ /^ТГГГ " гь г * у * 7

где О"^ - числовая характеристика для напряжения ^ -й анормальной гармоники в < -м узле, определяемая по формуле

где - числовая характеристика закона Релея для тога ^ -й анормальной гармоники с -го преобразователя; У/У ^ - передаточная функция по току на частоте Р -й гармоники от I -го преобразователя в £ -ю ветвь сети; /г^ / - модуль полного сопротивления К -й ветви.

Шестая глава посвящена равработке вероятностной методики расчета высших гармоник тока и напряжений в системах электроснаб-кения предприятий промстройматериалов.

Представим расчетную величину чех1ез основные число-

вые характеристики выражением

где

МГбсУ -.И ет^У-

соответственно математическое ожидание и среднеквадратичное отклонение случайной величины ¿¿с •

- коэффициент, зависящий от закона распределения и требуемой

интегральной вероятности, численно равной количеству среднеквад-ратических отклонений, приходящихся на участок рассеяния случайной величины Л//с от ее математического ожидания до максимдльного значения, принимаемого за расчетное, которое с заданной вероятностью = 0,95 не будет превышено.

В качестве расчетного тока следует принимать значение, определенное как:

где /^/У^/и &- соответственно математическое ожидание и среднеквадратичное отклонение случайной величины

Расчетные значения тока или напряжения -й гармоники,необходимые для оценки ожидаемых уровней высших гармоник в системе электроснабжения для выбора параметров контуров силовых резонансных фильтров, следует определять по выражения!.»

Зависимость действующего значения выходного напряжения Ъ^л/х^ от угла включения тиристоров сК найдена пз трансцендентных уравнений. Для схемы рис. 3,в

где !/с - действу шее значение напряжения сети. Из этих выражений следует, что диапазону изменения = (0,07 f 0,97) соот-

ветствует диапазон изменения угла с< от 30 до 130° для регуляторов типа РНТТ.

4-

Амплитуды И фазы токов bucujidc гармоник тиристорных регуляторов при указанных диапазонах изменения угла ^ можно определить по предлагаемым автором работы приближенным формулам: для регулятора типа РНТО

для регулятора типа РНТТ

И J =ihc

р x ~ г^ Tv * »

где JFf - фазный ток нагрузки гиристорного регулятора при cL - О и сопротивлении нагревателя .

Погрешность определения и ^ по этим формулам для гармоник порядков I/ 13 в основном рабочем диапазоне углов регулирования не превышает ±20% по амплитуде и *10° по фазе.

Таким образом, амплитуды токов высших гармоник тирисгорних регуляторов напряжения в первом приближении можно считать неизменными, т.е. независящими от угла регулирования о£ . Основной рабочий диапазон .изменения фаз гармоник тока тирисгорних регуляторов электропечей периодического действия составляет:

для регулятора типа РНТО Л </>? ? .

для регулятора типа РНТТ & % =- 2 Jf ^ ' .

В системах электроснабжения современных предприятий промстрой-материалов от шин подстанции получают питание, как правило, сразу неоколько гиристорных регуляторов напряжения. Временные диаграммы углов управления и нагрузок отдельных регуляторов не совпадают. Напряжение питающей оети изменяется во времени случайным образом. Формирование поэтому результирующих спектров тока и напряжения в оиотеме электроснабжения происходит в ооответотвии о вероятностными 'законами. Фивичеокая картина этого явления представляется достаточно четко. Иэвеотно, сколько и каких источников выошкх гармоник имеетоя в каждом узле электричеокой оети, их мопнооть, закон управления, диапазон и характер изменения нагрузки. Случайная векторная величина тока )} -й гармонию; J^ каадого i -го источника характеризуется двумерным законом распределения (модуля и фазы или веиеотвенной и мнимой ооотавляюиих), вид которого зави-оит от закона управления и характера изменения нагрузки данного

регулятора.

В работе предлагается обшая математическая модель случайной величины тока (напряжения) ^ -й гармоники в электричеокой оети предприятия при наличии в узле нескольких практически одинаковых по мощности источников высших гармоник. Для наглядности она пред-с та мена графически на рис. 4.

Векторами J^ , , , /V , показаны математические ожидания токов -й гармоники отдельных источников, а вектором математическое ожидание результирующего тока 0 -й гармоники. В общем случае вещественная я мнимая составляющие результирующего вектора могут быть коррелированными, а ореднеквадратические отклонения по осям не равны друг другу. Единичный эллипс рассеяния тока условно показвн окружностью. Следует подчеркнуть, что двумерный закон распределения тока \) -й гармоники I -го источника вовсе не обязательно являетоя нормальным. Он может быть любым в зависимости от конкретного режима работы тиристорного регулятора.

Используя эту модель, получены выражения для раочета основных числовых характеристик режимов высших гармонических. Математическое ожидание и дисперсия для напряжения ^ гармоники в узло

Ж 7;

г 7/7^.7 '

где *Киг /¿р^г - коэффициент корреляции.

Математическое ожидание и дисперсия модуля тока 7- гармоники в I -Я ветви системы электроснабжения

- 24 -

--,

А777'А/

ШШ7//Ш /л'/У« 7

/7? /Г>

'¿v ^ ;

^. /Л> >

В этих выражениях чеГез » обозначены соот-

ветотвенно вещеотвенная и мнимая составляющие коэффициента токо-

раопределвния ^^ .

Ввиду существенной нелинейной зависимости модуля математического ожидания и дисперсии напряжений гармоник в узлах и токов высших гармоник в ветвях схем* от числа этих гармоник их следует определять с учетом нелинейности этих членов разложения. При выводе выражений использована корреляционная теория. Эти вы-

ражения справедливы при произвольных законах распределения составляющих токов источников высших гармоник.

В седьмой главе приведены результаты экспериментальных.исследований высших гармоник в системах электроснабжения предприятий ^ -промотройматериалов.

Экспериментальные исследования высших гармоник, создаваемых тиристорными регуляторами напряжения, были проведены на Целиноградском керамическом комбинате. Схема электрической сети, получающей питание от шин 10 кВ РУ-1 и РУ-2 комбината, показана на рио. 5.

Измерение коэффициента несинусоидальности и напряжений высших гармоник проводилось на шинах 0,4 кВ И1-10, ТП-Э, ТП-4, на шинах 10 кВ РУ-1 и РУ-2. Измерение токов высших гармоник осуществлялось на вводах ТП-10, ТП-9, ТП-12а, ТП-4, в кабельных линиях, питающих РУ-1 и РУ-2, в батареях конденсаторов, установленных на ТП-4 и П секции РУ-2. На ТП-Ю и ТП-9 измерялся спектральный состав токов тиристорных регуляторов. Точки измерений высших гармоник отмечены на схеме рис. 5 крестиками.

Для определения интервала корреляции случайного процесса /(¿г/У'/езвг дискретизации устанавливался равным = 10 с. В

каждой точке схемы осуществлялась запись в течение 2+3 ча-

сов. Для исследования закона распределения /¿е запись осуществлялась с интервалом дискретизации д£ = 4 мин. На ТП-10 измерение проводилось в течение шеоти суток, на ТП-9 - в течение двух суток, на РУ-1 - в течение одних суток и ТП-4 - в течение двадцати часов.

Измерение спектрального состава тока и напряжения выполнялись анализатором гармоник низких частот типа С5-3. Регистрация амплитуд гармоник осуществлялась самописцем типа НПО в режиме автоматической записи спектра, в диапазоне частот от 0 до 2500 Гц за время не более 2 с, что позволило избежать автоколебаний в автоматической системе самописца.

Отклонения напряжения были исоледованы на штах 0,4 кВ ТП-9, ТП-10, ТП-4, ТП-8, на шинах 10 кВ РУ-1 и РУ-2. Для снятия графиков активной и реактивной мощности использовались счетчики, установленные на РУ-1. Графики нагрузки были измерены на вводах каждой оек-ции РУ-1 и на отходящих линиях, питающих ТП-9, ТП-10 и ТП-12а.

По полученным спектрограммам напряжения гармоник на шинах 0,4 кВ Ш-Ю рио. 6а, На шинах 10 кВ первой секции (рио.' 6(5) и на

2q

C £

CL

О </l

о

кз^ср

. □ LLqv^Q-V^-

•у а.

¿ Г о~ V- I- g

S3

s

о «=»

s?

о 5

•г, t*t

« I

>t\ X :

Sí «

r^Û

è

c

с ï о*

Г Г о

H I- о

r<3®

i yxj У

'ajs

о

<s

à

-t»—<

<

'aj £

5B

va? ^ssb

a -e—4-

jg

§1

y- >-

'I-

o.

V

шинах 0,4 кВ ТП-4 (рис. 6в) была проведена статистическая оценка числовых характеристик напряжений высмих гармоник в узлах.

Проверка спектрального состава гармоник тока тиристорних регуляторов подтвердила наличие как канонических, так и анормальных гармоник, вызванных ухудшением работы регуляторов по мере старения. На рис. 7 дан спектральный состав тока тиристорних регуляторов типа РННТ-330-250 при угле включения ¿К = 60 ¿5°. Спектрограмма рис. 7а соответствует новому регулятору (токи всех трех фаз равны 150 А); спектрограмма рио. 76 соответствует длительно проработавшему регулятору (токи фаз расходятся, /5 = 210 А, IG0 А ■и 2с. - 160 А). .Соответственно возросли значения анормальных гармоник.

Проверка покавала, что установка батарей конденсаторов непосредственно на подстанциях без принятия специальных мер защиты в большинстве случаев недопустима. Так, конденсаторная батарея 220 Мвар, установленная на ТП-4, имеет резонанс на частоте II гармоники о амплитудой 116 А. Это приводит к нагрузке батареи по ок-впвалентному току, равной 106$. В то ке время нагрев конденсаторов вавиоит и от чаототи гармоники. С учетом этого обстоятельства нагрев конденсаторов должен возрасти в 2,44 раза.

В восьмой главе рассмотрены вопросы подавления высших гармоник в оиотеме электроснабжения предприятий.

Для определения экономически целесообразной мощности и мест установки фильтро-компенсирущих устгойств, батарей статических конденсаторов и для расчетов высших гармоник в электрической сети оледуег энать графики электрических нагрузок отдельных трансформаторных подстанций и всего предприятия в целом. В связи о тем, что режим элекгропотребления в зимние и летние периоды может существенно изменяться, необходимо иметь графики электрических нагрузок в зимнеа и летнее время.

Для удобства анализа графиков нагрузок и облегчения их построения била разработана специальная программа, реализованная на ЭШ ffl-4.

Анализ полученных графиков нагрузок 'и их показателей позволяет сделать следующие выводы:

- технологический процесс основных производств комбината отличается стабильностью;

- континент заполнения графика активной мощности изменяется в предолах 0,£.63 \ 0,911;

- выявлено технологическое оборудование, для которого можно изменить график работы, что позволит произвести выравнивание графика нагрузок и снизить максимальные токовые нагрузки на элементы электрической сети; .

- определена необходимая дополнительная реактивная мошнооть, требующая компенсации, которая составляет 8,3 Мвар;

- определена токовая нагрузка для расчета конденсаторных батарей.

Чтобы выбрать параметры фильтро-компенсирупдих уотройотв (ОКУ) и частоты его настройки, рекомендуется использование частотных характеристик (ЧХ) - зависимость входного сопротивления питающей сети Дму от номера гармоник . Для нахождения этой завиоимооти можно воспользоваться методом эквивалентного генератора:

-г , _ - У>>

где - напряжение холостого хода; Vj и - ооответот-

венпо напряжение на шинах при включенной нагрузке и ток нагрузкд.

Для схемы рис. 8 били сняты спектры гармоник токов при отключенной и включенной батарее конденсаторов. IIa основании этих данных была найдена частотная характеристика (рис. 9).

Анализ гармонических спектров, генерируемых РНТТ, показывает, что преобладавшей является гармоника тока с частотой 250 Гц. D процентном отношении она может составить около 30$ от основной. Расчет параметров силовых фильтрокомпенсирующих устройств производится, исходя из максимально возможного уровня пятой гармоники

= 400 А, частота настройки фяльтрокомпенсирующего устройотва соответственно принята 250 Гц.

Приводятся методика расчета эффективности применения фильтрокомпенсирующих устройств и компенсации реактивной мошгсоти. За основу методики принято определение приведенных затрат и оплата реактивной энергии по двухставочному тарифу. Для ЦКК дополпителытыо затраты па приобретете п установку фкльтрокомпепопругаих уотройотв но Q = 8,3 Мвар окупаютол за 0,2 года, а еяегодная экономия за счет их установки о учетом скидки-надбавки пэ реактявауи иоинооть составляет 473,67 тыс. рублей (в цепах 1990 г.);

Рис. 8.

Рис. 9.

В девятой главе рассмотрены вопросы автоматизации расчетов по определению значений высших гармоник в системах электроонабже-ния.

Задачей расчета, высших гармоник является определение ожидаемых максимальных (расчетных) значений токов выоших гармоник в ветвях, напряжений высших гармоник в узлах, эквивалентного действующего значения несинусовдального тока и коэффициента неоинуоо-идальности напряжения для интегральной вероятности ^ = 0,9+0,999, для чего необходимо определение их средних значений и ореднеквад-ратических отклонений.

Расчет выполнялся по следующему алгоритму:-

1. Составляется схема замещения системы электроснабжения для токов выоших гармоник.

2. Рассчитываются параметры паосивных элементов схемы замещения на частотах высших гармоник.

3. Определяются числовые характеристики токов источников выоших гармоник. Для этого все тиристорные установки (регуляторы) следует разделить на тиристорные регуляторы, у которых в основном рабочем режиме фазы токов высших гармоник ивменяютоя в узком диапазоне (менее X ) тиристорные регуляторы, у которых фавы токов выоших гармоник изменяются в диапазоне более Л .

4. Производится эквивалентирование тойов источников высших гармоник, подключенных в одном узле электрической оети.

5. Рассчитываются математические ожидания и диоперсни напряжений высших гармоник в узлах и токов в ветвях сиотемы замещения системы электроснабжения.

6. Вычисляются математические ожидания и диопероии коэффициента несинусоидальности напряжения в узлах охемы и эквивалентного действующего значения тока в ветвях.

7. Определяются расчетные значения токов выоших гармоник в ветвях, напряжений высших гармоник в углах, эквивалентного действующего значения несинусоидального тока.в ветвях и коэффициента несинусоидальности напряжения в узлах охемы замещения оиотемы электроснабжения. Расчеты выполняются о использованием коэффициентар .

Для практического использования предложенной методики была составлена программа расчета высших гармоник на ЩИ БС-1020. Программа написана на языке «ЗРТРАН-17, реализована в операционной

оиотеме ДОС ЕС, применима для любой из машин ЕС, имеющих объем памяти ОЗУ не менее 128 Кбайт. Программа позволяет выполнить расчеты высших гармоник для системы электроснабжения, схемы замещения которых имеют произвольную конфигурацию и содержат до 40 узлов и 190 ветвей. В каждом из узлов схем может быть включено несколько источников высших гармоник. Всего может быть включено до 175 источников гармоник. Расчет можно выполнять для 190 гармоник прямой и обратной последовательностей. Эта программа была автором работы адаптирована к условиям предприятий промстройматериалов.

Предлагается при подготовке данных для расчета вначале со' ставить линейный граф схемы замещения системы электроснабжения. Граф составляется для одной фазы сети. Для подготовки исходных данных в условиях маосового проектирования разработаны специальные формуляры. Трансформаторы, двигатели, генераторы, реакторы и батареи конденсаторов задаются паспортными данными, кабельные и воздушные линии - сведениями об их длине, погонных сопротивлениях и емкоотных проводимоотях, цеховые подстанции - расчетными нагрузками характерных групп электроприемников. Тиристорные преобразователи задаютоя параметрами их режимов работы: углами регулирования, средними вначениями тока нагрузок (или выходного напряжения) и рабочими диапазонами их изменения. Источники могут быть заданы также непосредственно токами каждой гармоники.

Разработанная методика и программа расчета высших гармоник на ЭШ ЕС-1020 прошли апробацию под руководством автора работы в проектных институтах Гипростройматериалы и НИИотройкерамика. Применение программы значительно сократили трудозатраты на проведение раочетов высших гармоник при составлении вариантов схем электроснабжения проектируемых объектов, на анализ мероприятий по защите батарей конденсаторов и минимизации высших гармоник. Программа показала свою работоспособность, удобство задания исходных данных и получения результатов расчета, небольшое время счета (для опробованных объектов от 12 до 25 минут шесте с трансляцией) и била внедрена в проектную практику Гипростройматериалы и НИИстройкерамика. В настоящее время программа адаптирована для ее применения на ПЭШ.

В условиях конкретных предприятий не всегда имеется возможность проведения расчетов с помощью современных ЭНЛ. В то же время расчеты могут быть проведены на расчет!«« столах, имеющихся,

сак правило, во всех крупных энергоучастках. Проведенный анализ ¡участвующих физичеоких моделей и расчетных столов постоянного и временного тока показал, что для расчетов высших гармоник наибо-тее пригодна модель переменного тока типа УИЛЗС-2.

При определении числовых вероятностных характеристик токов I напряжений высших гармоник в системе электроснабжения о помощью го дели УРМЭС-2 автоматизируется наиболее трудоемкий этап расчета -определение собственных и взаимных узловых сопротивлений схемы на (астоте каждой из гармоник и расчет коэффициентов токораспределе-

1ЙЛ.

Применение автором работы модели УГМЭС-2 при проектировании ^конструкции системы электроснабжения Целиноградокого керамиче-кого комбината позволите обоснованно изменить схему электроснаб-ения и достичь общей экономии капиталовложений в сумма 93,2 тыо. ублей. По нашей рекомендации аналогичное применение модели ио-ользовалось институтом Гипроотройматериалы для родственных пред-т риятий промстройматериалов.

Десятая глава посвящена проблемам энергосбережения па кера-ических комбинатах.

Будет иметь место'дальнейшее внедрение прогрессивных электро-"ехнологий. Только на ЦКК годовое потребление электроэнергии уве-пгттся со ПО млн. кВт.ч в 1990 г. до 300« млн. кВт.ч в 1994 г. Энергоснабжение будет развиваться по трем главным направлениям:

- использование технологических резервов времени для регулирования режимов электропотребления в условиях ограничения по мои-10сти и энергии; рекомендуется для уменьшения убытков от разгрузит предприятия по активной мощности составлять специальные графи-ш разгрузки для использования их оперативным персоналом;

- использование рационального регулирования на электроемких технологических установках. Как уяе указывалось ранее,.применение :иристорных регуляторов напряжения для регулирования электропечей ¡опротивления при фаэотщульсном управлении тиристорами имеет пиз-:ий коэффициент мощности /С : X - где ¿г - коэффи-[иент, учитывающий наличие высших гармоник кривой тока; ¡А - угол двига между первыми гармониками тока и напряжения.

йлектрические печи сопротивления обладают достаточно?? боль-юй постоянной времени нагревания. Поэтому для таких потребителе!! юдводпмая мощность может регулироваться с частотой значительно

меньшей частоты переменного тока, т.е. возможно широтно-импульс-ное регулирование.

Мощнооть , выделяемая на нагрузке, будет равна:

/> Гл&Т.

/> --Р

* 'лгоглс

где К*в*с - максимальная мощность, т.е. мощность когда тиристоры регулятора вое время включены; - время, в течение которого

включены тиристоры; - период регулирования.

За очет скважности тока, получаем дополнительный нагрев кабелей и трансформаторов. Греющий ток (эффективный) в этом случае будет равен

где

, а У -Т

Ц

Учитывая, что многозонные электропечи сопротивления имеют на каждую вону нагревания отдельный тиристорный регулятор, возможно ооуоеотвление их работы со одвигом относительно друг друга по времени на' ¿срб (оинхронизация):

где М- число вон в электропечи.

Так как электропечи подключаются одной линией к силовому трансформатору, будет происходить суммирование токов и выравнивание нагрузки. Б общем случае, используя теорию вероятности, получим:

---,

где - коэффициент эффективности тока каадого зонового тирис-торного регулятора.

Уже при пяти аонах в электропечи г ^ / , что с точ-

ки зрения воздействия на систему электроснабжения равноценно коэф фициенту мощности, X •> 0,91. Если о такой системой регулировать от одного трансформатора отключают питание две или более электропечей, общий коэффициент эффективности тока будет стремиться к

единице.

Третье направление - ооздание на предприятиях промстройматериалов автоматизированное системы управления энергетическим дозяй-отвом (АСУЭ), являющейся подсистемой автоматизированной оиотемы управления производством (АСУП). Предлагается использование для ооздания АСУЭ комплексов технических средств "Энергия" и ИИСЭ в сопряжении о малыми ЭВМ. Разработаны отруктурные схемы этих устройств применительно к предприятиям отрасли.

Автор принимал непосредственное участие в техническом перевооружении энергоснабжения ЦКК и проведении соответствующих пуоко-наладочных работ (1975-1989 гг.).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основной результат работы заключается в разработке научно-обоснованного решения задачи оптимизации параметров оиотемы электроснабжения предприятий промотройматериалов, внедрение которой вносит значительный вклад в ускорение научно-технического прогрео-са. Исследование, проведенное в диооертации, позволяет сделать ■ следующие выводы:

1. - график потребления электроэнергии практически равномерен в течение оуток (трехсменная работа);

- не имеет значительных максимумов нагрузки;

- имеются потребители, которые допускают отключения на несколько минут. Отдельные потребители, такие как шаровые мелбни-цы допускают отключения по 0,5 ♦ I часа;

- имеются мощные потребители электрической энергии - методические мн0Г080вные электропечи, оборудованные тиристоршган регуляторами напряжения, работающие о фазоимпульсным управлением. Это управление приводит к резкому ухудшению коэффициента иоинооти я затрудняет компенсацию реактивной мощности;

- со стороны энергосистемы имеет- меото частое ограничение по мощности и по отпускаемой энергии.

2. В результате проведенного анализа показано, что существующие расчеты песинусоидальных режимов в системах электроснабжения предприятий промстройматериалов в детерминированной постановке ее учитывают случайного характера формирования результирующих спектров тока и напряжения в электрических сетях, даст 8авышенпые рао-

четные уровни выоших гармоник и коэффициента несинусоидальности напряжения, что приводит к завышенным оценкам мощности и ущерба от высших гармоник.

3. Анализ состояния режимов электропотребления предприятий промотройматериалов в условиях дефицита мощности в питающих энергосистемах показал, что существующие ограничения электрической нагрузки приводят к сокращению выпуска продукции и связанному с этим убытку, снижению надежности работы основных технологических узлов. Предложена методика выбора и обоснования режимов,обеспечивающих уменьшение растройств технологических .процессов и миними-вацию свяэалного с этим убытка.

4. Б результате экспериментальных и теоретических исследований, проведенных на ЦКК, доказана правомерность применения нормального аакона распределения к графикам электрической нагрузки

и выпуска продукции в часы максимума энергосистемы.

5. Предложена методика определения такого графика нагрузки,

в пределах которого можно сбросить нагрузку в часы максимума энер-гооиотемы без нарушения технологического режима предприятия.

6. На основе разработанной многофакторной модели оценки суммарного, убытка по предприятию в целом показана возможность управления величиной этого убытка при ограничениях мощности со стороны энергосистемы и даны рекомендации по его минимизации с учетом использования технологических резервов времени (технологической паузы) приемников электроэнергий, имеющих периодический режим работы.

7. Предложена математическая модель случайной величины тока и напряжения <) -й гармоники в электрической сети и инженерная методика определения числовых вероятностных характеристик эквивалентного тока \) -й гармоники от группы тиристорных регуляторов напряжения, отличающаяся от известных простотой при достаточной для инженерных расчетов точнооти и позволяющая определять расчетные средние значения потерь активней и полной мощности, ущерб от высших гармоник и расчетных значений их уровней, среднеквадратичные отклонения и ожидаемые максимальные значения токов высших гармоник в узлах, эквивалентное действующее значение несинусоидального тока в ветвях, коэффициент несинусоидальности напряжения в узлах системы электроснабжения для различного типа источ-

ников высших гармоник.

8. Результаты экспериментальных исследований статистичеоких характеристик токов и напряжений высших гармоник в системе электроснабжения предприятий промстройматериалов подтвердили ооновные теоретические положения предложенных методик. Расхождение значений расчетных и полученных экспериментальных характеристик не превышает *30Я.

9. Для выполнения массовых расчетов по определению опектра высших гармоник в системах электроснабжения промышленных предприя-' тий на стадии проектирования и реконструкции на основе предложенной методики разработана универсальная программа для ЭШ.

10. Б результате теоретических и экспериментальных исследований показано, что применение на методических многозонных электрических печах тиристорных регуляторов напряжения с фазо-импульсным управлением значительно ухудшает энергетические показатели системы электроснабжения предприятия. Учитывая большую теловую постоянную нагрева электропечи, целесообразно перевести тиристорные регуляторы напряжения на широтно-импульсное управление со сдвигом по началу квантования по отношению одной зоны печей к другой на величину Г/л/ . В этом случае будет иметь меото практически потребление от электросистемы только активной мощности.

11. Разработанные методики и программа по расчету высших гармоник внедрены в проектную практику институтом ГипростроЙматерпа-лов с экономическим эффектом 93,2 тао. руб/год, институтом НИИотрой-керамита с экономическим эффектом 5,4 тыс. руб. на один проект.

12. Предложен инженерный способ определения параметров фильт-ро-компенсирующего устройства для минимизация высших гармоник тока (напряжения) на основную доминирующую гармонику и компенсации реактивной мощности. Получен экономический эффект 473,7 тыс. руб./год на Целиноградском керамическом комбинате.

13. Исследование графиков электрических нагрузок на Целиноградском керамическом комбинате по разработанной методике позволило дать рекомендации по его улучшению, что дало эффект 228,6 тыо. руб./год.

14. Разработана методика и программа внедрения автоматизированной системы учета и контроля потребления электрической энергии на заводе Кпзахсельмаш с помощью установки типа НГОЭ-2м. Получен экономический эффект 295,8 тыс.руб/год.

Основное содержание и результаты диссертации опубликованы в оледущих работах:

1. Гаценко H.A. Основные положения проблемы повышения качества электроэнергии и энергосбережения на предприятиях промышленности строительных материалов. - 1,!.: БНИИЭСМ, 1992. 232 с.

2. Кац A.M., Разгонов Е.Л., Гаценко H.A. Повышение надежности и качества электрической энергии электроснабжения Целиноград-окого керамического комбината (В кн.: Повышение надежности и каче-отва электро- и теплоснабжения г. Москвы). - М.: ЫДНТП, 1983,

о. II3-II6.

3. Чеботарев Е.В., Досанкулов Е., Гаценко H.A. Анализ оценки диапазона изменений графиков электрических нагрузок на промышленных предприятиях //Сб.науч. трудов, вып. 621, М.:Моск.энерг. ин-т, IS89, о. 13-19.

4. Чеботарев Е.В., Досанкулов Е., Гаценко H.A. Влияние на изменение режимов электропотребления на оптимальную загрузку трансформаторов с учетом стоимости электроэнергии. // Труды ОПИ (Надежность и экономичность электроснабжения нефтехимических заводов). Омск: ОПИ, 1984, с. 10-14.

5. Гаценко H.A., Еулавская Л.Д. Крупноразмерные глазурованные плитки на оонове Танкерисских и Целиноградских глин. // Стекло и керамика, 1984, ß 10, с. 26-27.

3. Трофимов Г.Г., Сысоев В.В., Гаценко H.A. Эксплуатация кабельных линий при высоком уровне высших гармоник; // Промышленная энергетика, 1984, Я 3, с. 16-19.

7. Разгонов Е.Л., Гаценко H.A. Автоматизация'учета и контроля потребления электроэнергии // Стекло и керамика, 1986, № В, о. 5.

.8. Гаценко H.A., Трофимов Г.Г., Виннер И.М. Разработка и внедрение фильтро-компенсируюишх устройств в системе электроснабжения Целиноградского керамического комбината // Стекло и керамика, 1987, Jt 7, о. 15-18.

9. Гаценко H.A., Разгонов Е.Л. Повышение эффективности работы элементов систем электроснабжения //Стекло и керамика, 1987,

В 8, о. II—12.

10. Гаценко H.A. Улучшение эксплуатационного режима работы электрической конвейерно-поточной линии плиточного производства. М., Стекло и керамика, 1991, .4 I, с. 7-8.

11. Гацепко H.A. Организация электричеокой"варки фритТ на Целиноградском керамическом комбинате. Сборник АЗИ - Материалы конференции "Электротермия-91", Алма-Ата, 1991, 3 о.

12. Гаценко H.A. Совершенствование экоплуатационного ре'жи-ма работы электрических печей плиточного производства. Целиноград, 1991, 9 с. 2 илл. 2 библиогр.: 2 назв. - Руо. - Деп. во ВНИШТПИ.

13. Гаценко H.A. Организация экологически чистой энергосберегающей технологии плиточного производства. Целиноградский инженерно-строительный институт. - Целиноград, 1991. - 10 о.: 3 илл. Библиогр.: 4 назв. - Рус. - Деп. в КазНШШИ.

14. Гаценко H.A. Реконструкция свода электричеокой и ков-вейерно-поточной линии плиточного производства. - Целиноград, 1991. -7с.: 2 илл. - Библоигр.: 3 назв. - Руо. - Деп. а КазШШНКИ.

15. Гаценко П.А. О состояниях и перспективах энергосбереяе- . ния. - IL, экспресс-обзор, ЕНШЗСМ, 1992, вып. I, 2 о.

16. Гаценко H.A. Организация управления энергосбережением в условиях полного хозрасчета и развития арендных отношений взвода Казахсельмаш им. 50-летия СССР_ - Энергетик, 1992, Я 4,

с. 15-17.

17. Гаценко H.A. Оптимизация энергоснабжения па машиностроительном заводе Казахсельмаш. - М., Машиностроитель, 1992, Л 5, с. 5-8.

18. Гаценко H.A. Проблемы потребления энергореоурсов во промышленных предприятиях г. Москвы. - Промышленность строительных материалов, 1992, Я I, о. 15-18.

19. Гаценко H.A. Организация управления энергосбережением в условиях полного хозрасчета на предприятиях отройиндуотрии. -М., БНИИЭСМ, Керамическая промышленность, 1992, вып. I, о. 5-6. ■

20. Гаценко H.A. Улучшение эксплуатационного режима работы электрической конвейерно-поточной линии плиточного производства// М. Стекло и керамика, 1992, Л 5, о. 1(У-12.

21. Гаценко H.A. Перспектива развития плазменной техпологип воспламенения и сжигания топлив в технологических установках на предприятиях отройиндустрии // Керамическая промышленное«.

- М.: Изд-во ИШШЛ, 1992. - Вып. I. 5 о.

22. Гаценко H.A. Система автоматического управления электросварочными печами // Экспресс-обзор. - М.: ВНИИЭСМ, 1992. - Вып. 2 Керамическая промышленность. 8 с.

23. Гаценко H.A. Энергосберегающая технология очистки отходящих газов фриттоварочных печей. //Стекло и керамика. М.: Стройиз-дат, 1992. - Я 2. - 2 с.

24. Гаценко H.A. О состоянии и перспективах энергоснабжения предприятий стройматериалов. //Экспресс-обзор. - М.: ВНИИЭСМ, 1992. - Вып. 3 Промышленность полимерных материалов. 4 с.

25. Гаценко H.A. Электрическая варка .фритты с высокой эффективной оистемой очистки дымовых газов. //Экспресс-обзор. - М.: ВНИИЭСМ, 1992. - Вып. 5. Керамическая промышленность. - 3 с.

26. A.c. Печь для обжига керамических изделий. / Гаценко H.A. Приоритет 4882630/33/110679 16 октября 1990 г.

27. А.о. Печь для обжига керамических изделий. /Гаценко H.A. Приоритет 4897I0/33I24505 15 января 1991 г.

Ho.ltHHillJi) К Jli-чшн П

.....йм

1........... Ml. Кр;..................