Несимметрия реактивной мощности в системе электроснабжения ферросплавного производства

Дипломная работа - Физика

Другие дипломы по предмету Физика

питаются от трех однофазных печных трансформаторов, причем последние для мощности до 5500 кВ•А выполняются для подключения к сети 10 кВ, а более мощные - к сети 35 и даже 110 и 220 кВ. На рис. 1.3 представлена схема питания печи с тремя однофазными трансформаторами, включенными с высшей и низшей стороны в треугольник. Печные трансформаторы включаются на сеть 35 кВ. Печь снабжена аппаратом для прожига летки, подключенным к одной из фаз короткой сети. В ряде случаев, однако, питание аппарата для прожига летки осуществляется от отдельного трансформатора.

печь ферросплавный руднотермический мощность

1.2 Руднотермические печи как источник реактивной мощности

 

В руднотермических печах электрическая энергия преобразуется в тепловую при прохождении электрического тока по шихтовым материалам, расплаву и частично по электрической дуге [18]. Электроды глубоко погружены в шихту, а электрическая дуга окружена шихтой или шлаком. Такая технология процесса обеспечивает в руднотермических печах достаточную стабилизацию тока в электродах и потребляемой мощности, а также отсутствие эксплуатационных коротких замыканий, вызывающих резкие броски реактивной мощности печи. Изменение электрического режима на этих печах, как правило, может происходить только периодически в связи с изменением качества шихтовых материалов или в связи с необходимостью изменения ее мощности, что вызывается стремлением регулировать мощность печи в соответствии с оптимальным графиком нагрузки энергосистемы. Ток и напряжение руднотермической печи имеют практически синусоидальную форму. Электрическая цепь руднотермической печи может быть представлена эквивалентной звездой с сосредоточенными параметрами (рис. 1.4).

 

Рис. 1.2. Схема питания руднотермической печи малой мощности

 

 

Рис. 1.3. Схема питания руднотермической печи большой мощности

 

На этой схеме приняты следующие обозначения: - ток в электроде; - реактивное сопротивление фазы; - активное сопротивление участков потерь электроэнергии; - активное сопротивление участков полезного выделения энергии; - фаза.

Величина потребляемой реактивной мощности печи:

 

.(1.1)

 

Коэффициент мощности руднотермической печи определяется выражением [19]:

 

,(1.2)

 

где - проводимость руднотермической печи, которая определяется из выражения:

 

,(1.3)

 

где - среднее значение тока в электроде; - среднее значение фазного напряжения печи; - среднее значение полной фазной мощности печи; - среднее значение реактивного сопротивления участков потерь электроэнергии эквивалентной схемы; - среднее значение активного сопротивления участков потерь электроэнергии эквивалентной схемы; и - постоянные, характеризующие связь между полезным напряжением и полезной мощностью печи в выражении:

 

.(1.4)

 

Рис. 1.4. Эквивалентная схема электропечного контура

 

В [19, 20] показано, что величина может колебаться для различных продуктов от 0,25 до 0,33. В этих же работах приведены результаты статистической обработки данных эксплуатации руднотермических печей, из которых получены средние значения и . Для таких продуктов, как ферросплавы, чугун, карбид кальция, силикоалюминий, величины и таковы, что параметры мощных печей имеют относительно большие величины, определяющие низкие значения . Для фосфорных печей, отдельных ферросплавных печей (феррохромовых и др.) и печей цветной металлургии значение значительно меньше, и их коэффициенты мощности составляют величину 0,92 - 0,97.

По мере увеличения мощности печей, как следует из анализа выражения (1.3), величина растет, что вызывает уменьшение их коэффициента мощности. Чтобы поддержать мощных печей в требуемых пределах, необходимо соответственно уменьшить величину эквивалентного реактивного сопротивления фазы.

В работе [21] на основании изучения параметров действующих печей и специальных исследований на физических моделях коротких сетей показано, что даже применение наилучших схем и конструкций токопроводов не позволяет получить значения реактивных сопротивлений, обеспечивающих удовлетворительные значения cos j. Это объясняется в первую очередь тем, что увеличение числа проводников в фазе короткой сети сверх определенного значения не приводит к существенному уменьшению реактивного сопротивления печной установки вследствие так называемого внешнего скинэффекта (неравномерного распределения тока по отдельным проводникам короткой сети). В то же время значительную часть (40 - 60%) реактивного сопротивления составляют сопротивления электрододержателей, электродов и ванны печи, которые практически нельзя менять без нарушения нормального технологического процесса.

В диапазоне мощностей 7,5 - 30 МВ•А конструкторам удавалось по мере роста мощности печи уменьшать реактивное сопротивление. Однако при увеличении мощности печей более 30 - 40 МВ•А его величина приближается к предельному значению и остается постоянной и равной 0,75 - 0,8 мОм. Невозможность уменьшения реактивного сопротивления неизбежно приводит к уменьшению значения коэффициента мощности по мере укрупнения руднотермических печей.

 

1.3 Короткая сеть руднотермической печи

 

Короткой сетью рудотермической печи называют систему проводников, осуществляющую подвод тока от выводов трансформатора к электрододержателю [22]. Короткая сеть является частью печного электрического контура на его втор?/p>