автореферат диссертации по энергетике, 05.14.02, диссертация на тему:Разработка методик и технических решений по компенсации реактивной мощности нелинейных нагрузок мощных дуговых сталеплавильных печей

рг 6 од

САНКТ-ПЕТЕРШТСККЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи-

НОВИЦИЙ Александр Сергеевич

РАЗРАБОТКА МЕТОДИК И ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ. ГО КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ НЕЛИНЕЙНЫХ НАГРУЗОК МОЩНЫХ "ЛУГОВЫХ СТАЛЕПШМЬКЫХ ПЕЧЕЙ

Специальность 05.14.02 - Электрические станции /электрическая часть/, сети, электроэнергетические системы и управление ими

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург - 1993

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном техническом университете на кафедре Электрические системы.и сети. , ■

Научный руководитель - кандидат техничвских наук, доцент у Л.А.Кучумов ~

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

И.Ф.Кузнецов, " - кандидат технических наук

Т.М.Килов

Ведущая организация - ЛО ВНИПИ "Тяжпромэлектропроект"

Защита с острится "/8" июп% 1993 г. в М часов в ауд. № 323* на заседании специализированного совета • К 063.38.24 по присуждению ученой степени кандидата техни- ' ческих наук в Санкт-Петербургском государственном техническом университете /195251, г.Санкт-Петербург, Политехническая, 29/.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного технического университета.

Автореферат разослан "/ь*" мая 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета канд. техн. наук, доцент

А.И.Тадаибаев

ОЩА-1 ХАРАКТЯРЖПЖЛ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Современный этап развития металлургического производства характеризуется широкомасштабным переходом к массового внедрению электрокеталлургической технологии, требуюя;ей в несколько раз меньших затрат анергии. При этом растет доля металла, вырабатываемого в дуговых сталеплавильных печах /ДСП/, единичная мощность которых такте возрастает. Электросталеплавилыше цеха /ЭСПЦ/, оснащенные мощными ДСП, являются на сегодняшний день одними из самых крупных потребителей электроэнергии. Электропотребление ДСП характеризуется резкопеременным графиком нагрузки с большими диапазонами изменения потребляемых в процессе выплавки металла активных и реактивных мощностей, значительно"! несимметрией по фазам и существенной несгогусоидальностью потребляемого тока, обусловленной нелинейностью электрической дуги ДСП. Процесс выплавки металла в ЭСПЦ сопровождается частыми коммутациями печных трансформаторов на холостом ходу /до нескольких десятков раз в сутки/, вызывающих мощные броски токов включения - броски намагничивающего тока /ВНТ/, амплитуды которых могут в несколько раз превкпать номинальный ток включаемого трансформатора, а тагоке оказывают мощное гармоническое воздействие на электрическую сеть.

При присоединении мощных ДСП к электрической сети подлежит ре-■иении вопрос о компенсации реактивной мощности /КРУ/ алектропечной нагрузки в соответствии с требованиями энергосистемы, реализация которого осложняется перечисленными выше неблагоприятным! факторами. В практике проектирования и эксплуатации средств КРМ в ЭСПЦ это приводит к тенденции отказа от использования простых и экономичных компенсирующих устройств /ГСУ/ типа конденсаторных батарей /КБ/ из-за опасности для электрооборудования возможных резонансных усилений высших гармоник /ВГ/ к применению технически более сложных я менее экономичных йш>трокомпенс:футац:ес устройств /ПСУ/, а также средств динамической КРХ типа статических тиристорных компенсаторов /СТК/, причем стоимость последних превосходит стоимость са'.згх ДСП, ро^тл которых они призваны улучшить. Вместе с тем в ряде случаев КБ успешно функционирует в ЗСПЦ.

Отмеченные обстоятельства обуславливают необходимость проведения дополнительного анализа требований КРМ и условий работы, КУ в ЗСПЦ для выработки рациональных методических подходов к реализации КРМ электропечной нагрузки-в СЭ ДСП при обеспечении рационального режима напряжения в ЭСПЦ.

Целью работы является исследование и разработка новых методик и рациональных технических решений по компенсации реактивной мощности нелинейных нагрузок мощных ДСП на основе внедрения элективных малозатратных способов выполнения КН.! в ЭСПЦ, в том числе с широким привлечением для целей КРМ экономичных КУ типа КБ с гарантированной "отстройкой" от возникновения опасных резонансных усилений ВТ в СЭ ДСП.

Нетолн исследования. При выполнении диссертационной работы использованы методы математического моделирования и натурного эксперимента, методы теории линейных и нелинейных электрических цепей, гармонического анализа и нелинейного программирования.

Научная новизна.

1. На основе комплексного подхода к анализу условий выполнения КРМ в ЗСПЦ с учетом влияния автоматических регуляторов реяима плавки и текущих уровней' напряжения на электропотребление ДСП выявлены условия допустимости полного или частичного переноса КРМ с электропечных подстанций в узлы подключения "спокойной" нагрузки с применением наиболее экономичных КУ типа КБ при удовлетворении требований энергоснаб-ясающеИ организации в части КР!Д по всему предприятию в целом. Обоснована возможность использования некоммутируемых в процессе плавки КБ

в ЭСПЦ без применения дорогостоящих средств динамической КРМ для обеспечения рационального режима напряжения в СЭ ДСП.

2. Доказана некорректность традиционного представления гармонического возмущения нелинейной электротеской дуги ДСП в виде источника тока с бесконечным внутренним сопротивлением. Обоснована методика воспроизведения гармонического возмущения ДСП в виде источника ЭДС ВГ за реальным сопротивлением печного контура.

3. Получены расчетные выражения для определения резонансных усилений ВГ напряжений и токов в элементах СЭ ДСП с КУ типа КБ, обусловленных гармоническим воздействием дуги ДСП, а также расчетные выражения для определения резонансных частот в таких схемах, позволяющие

выбрать рабочие могшости КУ типа КБ , обеспечнвав'цио гарантированную "отсттЫ'ху" от опасних резонансных роликов при параллельно"; районе ДСП п 1С/.

4. Установлена неправомерность представления гармонического возмущения броска начаппгтаващего тока включаемого на холостом ходу трансформатора в виде истопника тока с бесконечным внутренним сопротивлением, обоснована методика учета динамнческо" индуктивности ;гунта нэмагнпчигашш для определения резонансных частот в переходном резонансном процессе в СЭ ДСП с 1(7, вызванном БИТ. Разработана методика корректного учета частотинх зависимостей комплексных сопротивлений элементов СЭ в переходных процессах на основе оригинального аотерпт-ма параметрического синтеза эквивалентных схем замещения.

5. Разработана гопганерная методика выбора типа, параметров, зано-нов регулирования КУ типа КБ в С-СПЦ по критерии кгнлнальных гармонических искажений, как обусловленных нелинейность» дугового проке;ут- -ка ДСП, так к гармоническим воздействием ЕКТ.

Практическая ценность.

1. Разработанные практические рекомендации по рациональному вгс-полнению КР.1 нелинейных нагрузок мощных ДСП позволяют обосновать оптимальный уровень КРЧ в ЭСПЦ, определить целесообразность полного либо частичного переноса КУ с электропечных подстанций в узла подключения линейной нагрузки при соблюдении требовании по КРП.

2. Разработанные методики моделирования источников гармоничес;:их возмущении в ЭСПЦ с корректным учетом частотных, зависимостей оле.'.'зп-тов СЭ позволяют на стадии проектирования или в процессе эксплуатации значительно точнее по сравнению с известными метода?.;; определять резонансные частоты в СЭ ДСП в зависимости от параметров используемого оборудования и определять целесообразность применения специальных схемных решений и использования технических средств для предотвращения возникновения опасних резонансных режс.таз и снижения урэвнл гармонических искажении в сети.

3. Разработанная инженерная методика выбора типа, параметров, мест подключения и законов регулирования КУ типа КБ позволяет об-эс-почлть элективную КРЧ на олоктрометаллургичеекпх предприятиях при минимальных затратах на ГС/ и оптимальное услоккх :гх яхеплуатари.

Реализация результатов работы. Разработанные методики и практические рекомендации по выполнению KPi.1 нелинейных нагрузок мощных ДСП использованы в ЛО ПИШИ "Тя::;пром-электрояроект" при проектировании СЭ ЭС1Щ. ПО "¡Ькорский завод" и АО "КамАЗ".

Аппобатщя работы.

По .основным положениям и результатам диссертационно!! работы сделаны доклады на Всесоюзной 'научно-технической копфоронцчи "Повышение эффективности электроснабжения на.промышленных предприятиях", г.Москва, 1990 г., на X Всесоюзной научной конференции "Моделирование электроэнергетических систем", г.Каунас, 1991 г., на научно-технических конференциях и семинарах в Санкт-Петербургском государственном техническом университете.

Публикации. По результатам исследований опубликовано 7 печатню; работ.

Структура и об!ем днссертацуонноч работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Содержит 177 страниц основного текста, 34 рисунка и о таблиц.

• . основное: содержание длссертаггоннс;: работы

Во введении обоснована актуальность проблемы, определены направления исследований, сфорпулирована цель диссертационной работы.

В первой гляг-е рассмотрена специфика KPI.1 и поддержания рациональных уровней напряжения в СЭ могших элоктрометаллургичеоких производств. На основе краткого рассмотрения специфики электрической нелинейной нагрузки ДСП и действующих нормативных требований в части КРГЛ выполнен обзор известных способов выполнения КН.1 в ССПЦ.

Показана неоднозначность и противоречивость .существующих методических подходов к реализагши КРГЛ в ЗСПЦ, отмочена необходимость проведения дополнительных исследований по разработке и обоснованию инженерной методики проектирования КР.М на основе использования экономлч-4

них КУ типа КБ. Показана пути решения данной задачи на основе выполнения многосторонних исследований методами математического моделирования условий возникновения и развития в СЭ ДСП резонанснных явлении с анализом условий работы КБ в несинусоидальных режимах и последующей апробацией полученных результатов в ходе натурного эксперимента. Показана недостаточней методическая проработанность вопросов анализа резонансных режимов в ЭСПЦ с КУ типа КБ, использование в ряде случаев неоправданных упрощений или чрезмерных усложнений при математическом моделировании источников гармонических возмущений и несинусоидальных' режимов в СЭ ДСП, недостаточно корректный с позиций современных научных представлений учет реальных частотных зависимостей комплексных сопротивлений элементов СЭ, прежде всего, активных со- -пртивлений на ВТ, от которых зависят амплитуды резонансных усилений гармоник, определяющие, в конечном счете, допустимость условий эксплуатации электрооборудования в несинусоидальных режимах. Отмечено недостаточное отражение в технической литературе вопросов натурных исследований резонансных режимов в ЭСПЦ с КУ типа КБ.

Показана связь производительности ДСП с уровнем напряжения в питающей сети, рассмотрены современные подхода к обеспечении рацкональ:-' ных электрических режимов ДСП по напряжению. Отмечена противоречивость известных рекомендаций по выбору мер и средств обеспечения приемлемых по производительности и условиям работы электрооборудования уровней напряжения в ЭСПЦ.

Обоснованы и сформулированы задачи исследования и разработки методических подходов и эффективных технических решений по рациональному выполнению КШ в ЭСПЦ с применением КУ" типа КБ и обеспечению требуемых по условиям технологии средних уровней напряжения в СЭ ЭСПЦ.

Во второй главе рассмотрены вопроси обеспечения рационального режима напряжения и КР?Л в системе электроснабжения электросталепла-Еильного производства. Определено понятие рациональных электрических режимов ДСП как условий функционирования дуговых электропечей, обоспо чилавдгпс максимальную производительность ДСП, мишголькцй расход

5

электроэнергии на выплаЕку стали или оптимальное сочетание объемов выплавки и электропотребления, например, по критерию дошимальной себестоимости металла.

Показана возможность применительно к условиям мощных металлургических производств поддержания средних уровней напряжения на шинах электропечных подстанций в допустимых пределах 1,0...1,1 Т/цо*только за счет соответствующего выбора отпаек понижающего трансформатора и при отказе от регулирования отпаек РПК или включения-отключения КУ.

Впервые показана зависимость изменения электропотребления ДСП при изменении текущего уровня напряжения в питающей сети от типа применяемого автоматического регулятора релспма плавки ДСП. Получены расчетные выражения для оценки регулирующих эффектов ДСП по напрякеншо для активной и реактивной мощностей с учетом действия автоматических регуляторов. -

Показано, что регулирующие эффекты ДСП по напряжению для активных мощностей правомерно оценивать величиной, близкой к 2. При этом регулирующие эффекты ДСП по напряжению для реактивной мощности существенно зависят от типа применяемого регулятора и в случае применения токового регулятора практически равны нулю, что означает неизменный уровень потребления ДСП реактивной мощности при изменениях напряжения сети, Для прочих регуляторов регулирующий эффект по напряжению для реактивной мощности близок к 2. ' -

. Обоснована технико-экономическая возмокность построения рациональ-схемы КЕ.1 на металлургическом производстве за очет пзреноса части мощности КУ из узлов подключения нелинейных нагрузок ДСП в прочие нагрузочные узлы данного предприятия с линейными потребителями /вплоть до полного отказа от выполнения КРМ непосредственно в ЭСПЦ/ при удовлетворении требованиям энергоснабжающей организации по КРД для всего предприятия в целом. Предложены критерии для оценки экономической целесообразности такого способа выполнения КРМ на основе сравнения суммарных приведенных затрат на реализацию КРМ в ЭСПЦ, в узлах с линейно:! нагрузкой и на потери активно^ мощности в СЭ предприятия при конкурентных вариантах КРМ. Приведен практический пример реализацга! данного подхода к выполнению КРМ с полным отказом от КРМ мощной электропечной нагрузки во вновь вводимом ЗСПЦ крупного про-6

мышленного про;;зродства. ,

В третьей главе выполнен анализ параллельной работы компенсирующих устройств и дуговых сталеплавильных печей в репшке расплавления, характеризующемся максимальной интенсивностью гармонического возмущения от нелинейной электрической дуги ДСП. Разработаны методические подходы к воспроизведению гармонического возмущения нелинейного дугового промежутка ДСП в задачах анализа'резонансных явлений з СЭ ДСП. Разработаны математические нмитациотте модели электропечи; а подстанций с корректным моделированием частотных зависимостей сопротивлений элементов СЭ, на которых выполнены исслодовшпм несипусоидаль-ных режимов в ЭСПЦо ' .

На рис. 1 показана упрощенная эквивалентная схема электропечной подстанции с ДСП и Ю\ Реальные схемы СЭ ЭСПЦ, которые воспроизводились в ходе выполнения диссертационной работы на имитационных моделях, более слоены и разнообразны, однако одно-j, линейная схема piro. 1 дает представ-

Í 7 Прочая ле,ше 0(5 основных особенностях сгрук-Нагру^ка ТУР^ СЗ ЭСГЩ и отвечаем расчетное

случаю работы одиночной ДСП на соот-ветствутаей секши электропзчной подстанции, питающейся по схеме глубокого ввода через понижающий трансформатор.

а

КБ

/¡СП

Рис.1.

В разработанных трехфазных матема-тичвских моделях на основе действующих программ цифрового имитационного моделирования гармоническое возмущение дуги ДСП воспроизводилось путем корректного моделирования нелинейных дуговых промежутков, представляемых в виде нелинейных активных сопротивлений , включаемых в коядуга фазу печного контура ДСП, параметры которых определя-

SZ^OM Оэ

RSJ

0

I

го «a

Ряс.2.

яись по соответствующим мгновенным значениям вольт-амперной характеристики /ВАХ/ дуги ДСП. На рис.2 показана ВАХ одной фазы дуги ДСП с лечным трансформатором 40 МВА и определенная по ней зависимость ^¿¿д), принятая при моделировании резонансных режимов в СЭ ЭСПЦ одного из металлургических предприятий.

В результате проведенных на трехфазных имитационных моделях исследований определена методика расчета резонансных частот в СЭ ДСП. Получено следующее расчетное выражение

= \

Хк(Хе + )Сп«)

Хс Х„к » /1/

пк ' л г *Хкс - сопротивление эквивалентного печного контура ДСП на основной частоте сети, Ху - сопротивление печного трансформатора ДРП, Хкс ~ сопротивление "короткой сети", Хс - эквивалентное .сопротивление внешней питающей сети по 1-й гармонике /определяемое, в основном, сопротивлением понижающего сетевого трансформатора -рис.1/, Хн - сопротивление КБ по 1-й гармонике. Учет активных сопротивлений и частотных зависимостей дая элементов электрической сети позволяет определить частоту свободных колебаний более точно. Исследования показали, что неучет параметров печного контура ДСП /представление ДСП в виде источника тока ВГ с бесконечным внутренним сопротивление«.;/ при расчете резонансных частот в ЭСПЦ может привести к погрешности -0,6... 1,0 и более в зависимости от соотношения между. параметрами схемы замещения. Получены расчетные выражения для оценки резонансных усилений ВГ напряжения в узле подключения ДСП и тока КБ в зависимости от добротности контура на резонансной частоте О — ХчкЗ * Xcj

Уконгу ~

- эквивалентное активное сопротивление контура на резонансной часто-то, X и Y с соответствующими индексами - сопротивления элементов СЭ на резонансной частоте т) . В резонансном -режиме напряжение возрастет до уровня

Цргз- U, 'Wv (

в

где - напряжение гармоншот в исходном режиме при отключенной КБ. Загрузка КБ током резонирующей гармоники относительно номинального тока КБ

■} =

Ьнон инаЛ* '

ИСКГу

>3 ¡0

9

8

1

6

5

3

1

\ \

\\

\ V 3

Ч ч,г

ч.

где УИшА номинальное напряжение КБ.

Разработана и обоснована инженерная методика выбора рабочих мощностей КУ типа КБ по критерию минимума гармонических искажений с гарантированной "отстройкой" от опасных резонансных усилений ВГ в СЭ ДОП. Данную методику поясняет рис.3, где показаны зависимости резонансных частот в СЭ ДСП при различных режимах функционирования ДСП /кривая 1 - работа одной ДСП в ЭСПЦ при минимальной мощности короткого замыкания /КЗ/ на шинах питающей подстанции ВН, кривая 2 - работа трех ДСП в режиме расплава при максимальной мощности КЗ в сети ВН, кривые для прочих режимов функционирования ДСП занимают промежуточное положение, значение кривой 3 поясняется ниже/ и разной мощности присоединенных КБ - рис.1. Выбор рабочих мощностей КБ осуществляется по критерию минимума гармонических искажений в СЭ ДСП при параллельной работе КУ и печей, то еоть при зыборе мощности КБ из диапазона ^д-Д««]' где ^к

- гармоники, на котопет возможно возникновение недопустимых резонано-ных., усилений токов и напряжений, , необходимые изменения

резонансных частот в ЭСГЩ, при которых уровни гармонических искажений в СЭ ДСП становятся приемлемыми с позиций, длительной нормальной эксплуатации электрооборудования при любых режимах функционирования ДСП. На рис.3 показано определение-рабочего диапазона допустимых мощ-

о ю го ю

Рис.3.

» 60 Она,

М&ар

ностей КБ при + л -5,2 Д

-а) =6,8 ми

Проведена натурная апробация совместной эксплуатации КБ, выбранных по критерию минимальных гармонических искажений, и ДСП в услови-действукщего металлургического производства. Обоснованы рекомендации по экспериментальной "подстройке" мощности КБ путем целенаправленного изменения емкости КБ в условиях эксплуатации

В четвертой гладе выполнен анализ переходных резонансных режимов в системах электроснабжения электросталеплавильных производств, обусловленных гармоническим воздействием токов намагничивания мощных печных трансформаторов, включаемых на холостом ходу.

Разработаны трехфазные математические имитационные модели для исследования переходных резонансных процессов с корректны?.! воспроизведением нелинейности магнитных характеристик трансформаторов на основе нелинейных магнитных сопротивлений и нелинейных индуктивностей шунтов намагничивания. В результате проведенных исследований доказана неправомерность представления БИТ в задачах анализа резонансных явлений в .СЭ в виде источника тока ВГ с бесконечным внутренним сопротивлением. Определена методика расчета резонансных частот в ЭСПЦ в переходном процессе БИТ. Получено следующее расчетное выражение

=4

ХкПГс+Уп

/2/

Ус Апт •

где Хгп-яХт +Х/и ~ эквивалентное сопротивление включаемого трансформатора на основной частоте, Хт ~ сопротивление рассеяния печного трансформатора, X^ ~ динамическое сопротивление шунта намагничивания трансформатора в режиме насыщения.

Разработана методика корректного учета частотных зависимостей комплексных сопротивлений элементов СЭ в расчетах переходных процессов на основе использования эквивалентных схем замещения силовых элементов СЭ, эквивалентные частотные характеристики которых с минимальной погрешностью аппроксимируют экспериментально полученные, либо аналитические зависимости реальных сопротивлений на ВГ моделируемого электрооборудования. • -10

Рис.4.

Рекомендовано использование лестничных схем замещения для воспроизведения частотных зависимостей высокодобротных силовых трансформаторов /рио.4/, обеспечивающих удовлетворительную точность расчетов той небольшом числе учитываемых звеньев. Разработан эффективный алгоритм параметрической идентификации эквивалентных схем замещения на основе анализа частотных свойств лестничных схем с разложением входного комплексного сопротивления схемы рис.4 на составляющие

= (у + SZM f)>)

Cm »

TJ&lJQ- сопротивление схемы замещения при . член старше-

го порядка малости при J-»oo • Учитывая, что при исследовании гармонических процессов в СЭ интерес представляет ограниченный диапазон

частот ) , при выборе

= ,

где ZfVr аппрксимируемая частотная характеристика, удается уменьшить число идентифицируемых параметров заданной эквивалентной схемы замещения и обеспечить более точную аппроксимацию заданной частотной характеристики в интересующем диапазоне частот.

Выполнен анализ условий работы КБ в переходных резонансных процессах ЕНТ на основе динамического контроля рабочей температуры изоляции КБ, оценки допустимости перенапряжений и интенсивности развития чао-тичггых разрядов в диэлектрике КБ. Показана опасность развития резонансных перегрузок КБ при неудачном выбрре рабочей емкости КБ.

На рис.5 приведены расчетные осциллограммы развития переходных резонансных процессов БЬТ в ЭСПЦ при выборе мощности КБ, отвечающей резонансной частоте в сети ^ре3 =5,0 /рис.5а/ и мощности КБ, соответствующей резонансной частоте -Jpej =5,5'/рис.56/. На рисунке показаны токи включения печного транпформатора 1внт ■ токи в КБ lus . линейное напряжение на шинах 35 кВ ЭСПЦ и амплитуды 5-й гармоники /по отношению к 1-й гармонике/ токов КБ. Данные рисунки демонстрируют опасные для электрооборудования резонансные усиления ВТ в процессе ЕНТ с недопустимой перегрузкой КБ токами резонирующей гармоники и возможность существенного снижения уровня гармонических искажений в СЭ ДСП при выборе рабочей мощности КБ рациональным образом.

Рис.56.

Разработана комплексная инженерная методика выбора рабочих мощностей КУ типа КБ в ОЭ ДСП с гарантированной "отстройкой" от опасных резонансных процессов как при параллельной работе ДСП и КБ, так и при возникновении ЕНТ. На рис.3 приведена кривая 3, построенная для случая включения печного трансформатора на холостом ходу при наличии двух уде работающих под нагрузкой ДСП и КУ типа КБ. Соответствующая коррекция допустимого диапазона рабочих мощностей КБ такие показана на рис.3.

В диссертационной работе приведени результаты натурных экспериментов по включению на холостом ходу печных трансформаторов при наличии работающих КБ в условиях действующего металлургического производства, показывающие на допустимость этих частых штатных операций и СЭ ДСП при выбранных рабочих мощностях КУ типа КБ по критерию минимума гармонических искажений.

ЗАМШЕ! ЕЕ

На основании проведенных в ходе выполнения диссертационной работы теоретических и экспериментальных исследований получены следующие результаты.

1. Обоснована возможность применительно к условиям мощных металлургических производств поддержания среднего напряжения на шинах

35 кВ ЭСПЦ в допустима пределах 1,0.. .1,1 Х/цом только за счет соответствующего выбора.отпаек понижающего трансформатора элактро-печной подстанции и при отказе от регулирования отпаек РПН или от-ключения-иипочения ¡С.

2. Показана и обоснована зависимость изменения электропотребления ДСП при текущих изменениях уровня напряжения'в сети от типа применяемого автоматического регулятора режима плавки. Показано, что регулирующие »ЬТдктн по напряжению для реактивной мощности ДСП зависят от типа применяемого регулятора. При этом для токового регулятора регулирующий акт близок к нулю, что означает неизменный уровень потребления ДСП реактивной мощности при.изменении уровня напряжения в сети. Для прочих типов регуляторов регулирующие эффекты по реактивной мощности близки к 2. Показано, что регулирующие эффекты по напряжению чля активной мощности, потребляемой ДСП правомерно оцени-

13

вать величиной, близкой к 2.

3. Обоснованы технико-экономические подходы к рациональному выполнению КИЛ на металлургическом предприятии при допустимости перекоса части мощности КУ из узлов подключения нелинейной нагрузки ДСП в прочие узлы предприятия со "спокойной" нагрузкой / вплоть до полного отказа от КМ непосредственно на электропечной подстанции / при удовлетворении требованиям по КРИ для всего предприятия в целом. Обоснованы критерии оценки технико-экономической целесообразности такого способа выполнения КШ на основе сравнения суммарных приведенных затрат на реализацию КШ по стоимостным составляющим затрат

на КУ в ЭСПЦ, затрат на КУ в узлах линейной нагрузки, затрат на потери активной мощности в СЭ предприятия при конкурентных вариантах КШ. Показана зависимость относительного увеличения затрат на ФКУ в сравнении с КБ при максимальной величине относительных удельных затрат на квар генерируемой мощности для фильтров 2-й и 3-й гармоник.

4. На основе анализа результатов математического моделирования несинусоидалышх квазистационарных процессов в ЭСПЦ при параллельной ' работе ДСП и КБ с корректным воспроизведением гармонического воздействия от нелинейного дугового промежутка ДСП доказана неправомерность представления гармонического возмущения ДСП в задачах анализа несинусоидальных режимов в виде источника тока БГ с бесконечным внутренним сопротивлением. Предложена методика воспроизведения гармонического возмущения ДЗП в виде источника ЭДС БГ за реальным сопротивлением печного контура. Разработана методика расчета частот свободных колебаний в СЭ ДСП с КУ, учитывающая влияние параметров печного контура ДСП, получены соответствующие расчетные выражения, позволяющие оценить резонансную перегрузку КБ и-резонансное повышение напряжения в СЭ, а также резонансные частоты л ЭСПЦ, являющиеся более точными по сравнению с описанными в технической литературе. Показано существование областей параметров КБ, при которых уровни гармонических искажений в СЭ ДСП при параллельной работе ДСП и КБ приемлемы как с позиций качества электроэнергии, так и по условиям работы электрооборудования .

5Л1а основе результатов исследований переходных резонансных режимов включения печных трансформаторов на холостом ходу на трехфазных математических моделях с корректным воспроизведенном нелинейности 14

магнитной системы трансформатора как источника гармонического возмущения ЕНТ доказана некорректность представления в задачах анализа переходных резонансных режимов гармонического воздействия ЕНТ в виде источника тока с бесконечным внутренним сопротивлением. Предложена методика воспроизведения гармонического возмущения БИТ в виде источника ЭДС ЕГ за комплексным сопротивлением, включающим динамическую индуктивность нелинейного шунта намагничивания включаемого трансформатора. Получены соответствующие расчетные выражения для определенш резонансных частот в переходных процессах в ЭСПЦ, являющиеся более точными в сравнении с традиционно используемыми.

6. Для корректного учета частотных зависимостей элементов СЭ в переходных процессах при математическом моделировании поставлена и решена задача параметрической идентификации схем замещения ряда силовых элементов СЭ, эквивалентные частотные характеристики которых отвечают задаваемым в качестве расчетных экспериментальным или аналитическим зависимостям. Предложен эффективный алгоритм определения параметров эквивалентных схем замещения высокодобротных силовых трансформаторов в задачах расчета переходных процессов.

7. Разработана комплексная инженерная методика согласованного выбора рабочих мощностей КУ типа КБ в ЭСПЦ, позволяющая исключить возникновение опасных резонансных режимов при обеспечении приемлемых по техническим условиям уровней гармонических искажений как при нормальной работе ДСП с относительно маломощным, но длительным гармоническим возмущением от дуги ДСП, так и в условиях мощного гармонического воздействия БИТ. Разработаны приемы "подстройки" рабочих емкостей КБ в соответствии с реальным состоянием частотной характеристики сети в условиях эксплуатации.

8. В ходе натурных: испытаний на действующей электропечной подстанции подтверждена корректность принятой методики математического моделирования несинусоидальных процессов в ХПЦ. Экспериментально выявлены диапазоны мощностей КУ, в которых гармонические искажения при совместной работе ДСП и КБ являются допустимыми. Показана практическая возможность "подстройки" мощности КБ в условиях эксплуатации за счет целенаправленного изменения емкости КБ, выбранной по критерию минимума гармонических искажений в СЭ ДСП.

Основные положения диссертации отражены в следующих работах:

1. Еижмор Я.И., Кучумов Л.А., Новицкий A.C. К проблеме компенсации реактивной мощности мощных ДСГГ. - В кн. : Повышение эффективности электроснабжения на промышленных предприятиях. Тезисы докладов научно-технической конференции. - М.-Челябинск: УДНТП, 1930. - c.67-G9.

2. Электроснабжение электродугових печей района ГПП-7 и цеха IS5 ПО "Ижорский завод". Отчет по НИР ЛПУ. № гос.регистр. 0189.0066875 Л., 1990. - 250 с.

3. Кучумов Л.А., Новицкий A.C. Переходные-резонансы в системах электроснабжения, обусловленные гармоническим воздействием токов намагничивания и их математическое моделирование. - В кн.: Моделирование электроэнергетических систем. X научная конференция. Тезисы докладов. -Каунас: КТУ, 1991. - с. 148-150.

. 4. Кучумов Л.А., Картасиди Н.Ю., Новицкий A.C. Применение ПЭВМ для решения задач компенсации реактивной мощности и повышения качества электроэнергии в электрических сетях с нелинейной нагрузкой, -В кн.: Автоматизированные системы диспетчерского управления /АСДУ/ и автоматизированные системы управления предприятием /АСУП/ в городских электрических сетях и на сетевых предприятиях. Краткие тезисы докладов научно-технического совещания. - СПб.: ЛНТОЭ, 1991. - с. 41 - 42.

5. Кучумов Л.А., Новицкий A.C. Исследование переходных резонансных процессов в электрических сетях, вызванных гармоническим воздействием токов намагничивания силовых трансформаторов. - В кн.: Проблемы развития электроэнергетических систем. Материалы научно-технической конференции молодых ученых и специалистов.-СПб.: СПбГТУ, 1992. -с. 40-44.

'"6. Коровкин Н.В., Новицкий,А.С., Романова Е.О. Моделирование частотных характеристик силовых трансформаторов. -'В кн.: Г5]. - с.45-46

7. Кучумов Л.А., Картасиди Н.В., Новицкий A.C., Пахомов A.B. Резонансные явления при КШ в СЭ с нелинейной нагрузкой. - В кн.: Проблемы экономии топливно-энергетических ресурсов на промпредпркятиях и ТЭС. Межвузовский сборник научных трудов. Часть 2. - СПб., 1992. -с. В5-90. •