Разработка методики расчета и рекомендаций по повышению остаточных напряжений в сетях 6-10 кв систем электроснабжения металлургических предприятий

Вид материала

Подобный материал:

1 2

Таблица 3. Напряжение на секциях РУ в начальный момент КЗ в точке 3 для различных режимов работы СПЭ ОЭМК, о.е.

Узлы нагрузки (секции РУ) СПЭ ОЭМК	Исходный	Вариант 1	Вариант 2	Вариант 3	Вариант 4
6. ПС «СтарыйОскол-500»	0,375	0,625	0,625	0,613	0,818
7. РУ-330 кВ	0,163	0,588	0,588	0,577	0,766
8. РУ-110 кВ	0,343	0,569	0,572	0,519	0,744
11. ГПП 330/110 кВ W1-A2	0,037	0,565	0,566	0,555	0,734
12. ГПП 330/110 кВ W1-A1	0,037	0,565	0,566	0,555	0,734
13. РУ-110 кВ W3-B1-А1	0,114	0,068	0,068	0,068	0,070
14. РУ-110 кВ W3-А2-B2	0,114	0,628	0,628	0,618	0,786
15. РУ-110 кВ W2-B1	0,038	0,297	0,297	0,292	0,386
16. РУ-110 кВ W2- A1	0,038	0,297	0,297	0,292	0,386
18. WB1 ПС14Е1 10кВ	0,145	0,636	0,637	0,627	0,788
19. WB2 ПС14Е1 10кВ	0,147	0,103	0,103	0,103	0,105
Продолжение табл. 2
Узлы нагрузки (секции РУ) СПЭ ОЭМК	Исходный	Вариант 1	Вариант 2	Вариант 3	Вариант 4
20. WB3 ПС14Е1 10кВ	0,152	0,633	0,633	0,624	0,782
21. WB4 ПС14Е1 10кВ	0,152	0,107	0,107	0,107	0,109
22. ТП-10/0,4кВ Т1	0,233	0,193	0,193	0,193	0,195
23. ТП-10/0,4кВ Т2	0,300	0,264	0,264	0,264	0,265
24. ПС 91 Е1 1с	0,512	0,538	0,772	0,606	0,857
25. ПС 91 Е1 2с	0,578	0,845	0,845	0,840	0,926
26. ПС 95К 1с 10кВ	0,481	0,508	0,764	0,582	0,858
27. ПС 95К 2с 10кВ	0,576	0,846	0,846	0,841	0,929
28. ПС 95К 1с 6 кВ	0,517	0,542	0,772	0,609	0,855
29. ПС 95К 2с 6 кВ	0,595	0,847	0,846	0,841	0,923
30. ПС 97К 1с 6 кВ	0,529	0,551	0,771	0,614	0,850
31. ПС 97К 2с 6 кВ	0,603	0,843	0,843	0,838	0,916
32. ПС 11Е 1-1,2-1	0,117	0,170	0,593	0,293	0,753
33. ПС 11Е 1-2,2-2	0,115	0,068	0,068	0,068	0,070
34. ПС 12Е1 11с 10кВ	0,235	0,670	0,670	0,662	0,804
35. ПС 12Е1 12с	0,210	0,168	0,168	0,168	0,170
36. ПС 12Е1 22с	0,231	0,669	0,669	0,661	0,805
37. ПС 12Е1 21с	0,211	0,169	0,169	0,169	0,170
38. ПС 11Е 1Т 1с	0,315	0,277	0,277	0,277	0,278
39. ПС 11Е 2Т 2с	0,311	0,720	0,720	0,712	0,846
40. ПС 11Е 1Т 3с	0,198	0,155	0,155	0,155	0,157
41. ПС 11Е 2Т 4с	0,254	0,689	0,689	0,681	0,823
42. ПС 91К 1с 10кВ	0,317	0,279	0,279	0,279	0,281
43. ПС 91К 2с 10кВ	0,339	0,723	0,723	0,715	0,844
44. ПС 11.1К 1с 10кВ	0,199	0,156	0,156	0,156	0,158
45. ПС 11.1К 2с	0,255	0,689	0,689	0,681	0,823
46. ПС 94К 2с 10кВ	0,316	0,277	0,277	0,277	0,279
47. ПС 94К 1с 10кВ	0,254	0,689	0,689	0,680	0,823
48. ПС 94К 6кВ	0,465	0,434	0,434	0,434	0,435
51. ПС 17Е 1Т 1с	0,125	0,079	0,079	0,079	0,081
52. ПС 17E 1T 2c	0,119	0,631	0,631	0,621	0,789
53. ПС 17Е 2Т 3с	0,122	0,075	0,075	0,075	0,077
54. ПС 17Е 2Т 4с	0,118	0,632	0,632	0,622	0,790
58. ПС 16Е1 1Т 1с	0,140	0,094	0,094	0,094	0,096
59. ПС 16Е1 1Т 2с	0,125	0,632	0,632	0,622	0,788
60. ПС 16Е1 2Т 1с	0,119	0,073	0,073	0,073	0,075
61. ПС 16Е1 2Т 2с	0,118	0,628	0,628	0,618	0,786
63. ТП 10/0,4 2с	0,162	0,637	0,637	0,628	0,784
66. РУ BN-1	0,152	0,630	0,630	0,621	0,778
67. РУ BN-2	0,147	0,103	0,103	0,103	0,105
68. ТП-10/0,4 BN-2	0,187	0,637	0,637	0,628	0,777
69. ТП-10/0,4 BN-1	0,182	0,141	0,141	0,141	0,142
70. РП 98к 10кВ 1с	0,151	0,107	0,107	0,107	0,109
71. РП 98к 10кВ 3с	0,466	0,495	0,758	0,572	0,854
72. РП 98к 10кВ 2с	0,147	0,103	0,103	0,103	0,105
73. РП 100 10кВ 2с	0,474	0,502	0,763	0,578	0,858
74. РП 100 10кВ 1с	0,579	0,848	0,848	0,842	0,930

При длительности КЗ выше критической (t_кз>T_кр) возможны сбои в работе систем управления, срабатывание защит преобразователей напряжения, отключение магнитных пускателей и контакторов в цепи питания маслонасосов, что вызовет нарушение устойчивости СД и расстройство технологического процесса.

В четвертой главе приведены результаты экспериментальных исследований режимов работы системы электроснабжения ОЭМК.

За период с августа 2004 г. по настоящее время на ГПП 330/110 кВ ведется регистрация аварийных событий по четырем вводам 330 кВ и с 2007г. по 2-м вводам 110 кВ. За время проведения экспериментальных исследований зафиксировано свыше 40 автоматических запусков регистратора аварийных событий (за не полный 2004г. - 8; за 2005г. - 14; за 2006 - 12; за 2007г. –10). Статистика инструментальных исследований показывает, что провалы напряжения являются следствием как аварийных режимов (во внешних и внутренних сетях предприятия), так и нормальных режимов при пуске высоковольтных двигателей, прочей мощной нагрузки. Из 21 случая провалов напряжения за период со 2 мая по 31 июля 2007 г.:

- в 2-х случаях длительность провала составила 0,13 сек., а глубина больше 19,1%;

- в одном случае длительность провала составила 0,12 сек., а глубина 10,5% ;

- в одном случае длительность провала составила 0,11 сек., а глубина 15,3%;

- в 6 случаях длительность провала составила 0,10 сек., а глубина от 15,7 до 28,1%;

- в 5 случаях длительность провала составила 0,08-0,09 сек., а глубина от 11,2 до 27,6%;

- в оставшихся случаях аварийных режимов глубина провалов напряжения составила 10,1-11,0%, а длительность 40-70 мс.

Статистика провалов напряжений свидетельствует, что было:

20(45,45%) однофазных провалов напряжения глубиной 9,4÷100% и длительностью 48÷146 мс;
8(18,2%) двухфазных провалов напряжения глубиной 8,4÷29,50% и длительностью 72÷184 мс;
16(36,35%) трехфазных провалов напряжения глубиной 13,3÷77,6% и длительностью 78÷203 мс.

Основные выводы

Проведенные в работе теоретические и экспериментальные исследования позволяют сделать следующие основные выводы:

Разработана математическая модель и методика расчета остаточных напряжений в различных точках распределительной сети 110-10-6-0,4 кВ сложнозамкнутой схемы системы электроснабжения металлургических предприятий для определения остаточных напряжений в СПЭ. В методике учитывается наличие собственных источников питания и исключается зацикливание при итерационных расчетах.
Сравнение расчетных и экспериментальных данных при КЗ показало, что погрешность определения остаточных напряжений при КЗ в различных точках внешней и внутренней питающей сети не превышает 3%.
На основании проведенных свыше 600 расчетов определены критические уровни напряжений для основных производств ОЭМК при внешних и внутренних КЗ в питающей сети с учетом возможного изменения структуры и конфигурации СПЭ, а также режимов работы электродвигательной нагрузки.
Для повышения устойчивости работы электрооборудования основных производств в РУ-330 кВ ГПП путем оперативных переключений коммутационных аппаратов необходимо осуществить пересоединение двух ЛЭП-330 кВ от ПС «Металлургическая-750» и ПС «Старый Оскол-500». Одну из ЛЭП-330 кВ ПС «Старый Оскол-500» подключить к секции 330 кВ автотрансформатора АТ-6, а другую - от ПС «Металлургическая-750» к секции 330 кВ автотрансформатора АТ-3. При этом будет обеспечено электроснабжение «спокойной» и «неспокойной» нагрузки комбината от двух независимых вводов.

После изменения схемы РУ-330 кВ ГПП основным режимом работы автотрансформаторов АТ-2 и АТ-6 и секций РУ-110 кВ ПС 011Е будет режим раздельной работы. При этом обеспечивается независимость вводов на ПС 110 кВ от провалов напряжения от внешних КЗ, создаются лучшие условия для эффективного использования БАВР на РП-6-10 кВ и уменьшается неравномерность загрузки основных источников питания комбината.

Внедрить БАВР на РП-98К, 100К, 95К, 91К, 11.1к, 97К на базе вакуумных выключателей для обеспечения за время до 80 мс переключения на резервный ввод и сохранения высоких остаточных напряжений на шинах 6(10) кВ и 380 В, что сохранит непрерывность технологических процессов и даст эффект в 22125 тыс. руб.
Для обеспечения непрерывности технологических процессов при кратковременных нарушениях в питающих сетях предложено внедрить ДКИН напряжением 10 кВ для комплексной защиты оборудования СПЦ-1 и СПЦ-2 с целью обеспечения непрерывности технологических процессов.
Разработаны математические модели внешней (упрощенной), внутренней, обобщенной системы электроснабжения ОЭМК с учетом замкнутых контуров, нагрузки от питающих центров напряжением 750, 500 и 110 кВ до потребителей напряжением 380 В. По результатам расчетов установившихся режимов выявлена возможность экономии электроэнергии в год по ОЭМК на сумму 52-75 млн. руб. за счет оптимизации режимов работы СПЭ, использования регулирования напряжений в узлах нагрузки и компенсации реактивной мощности.
Разработаны концепция и рекомендации по повышению непрерывности технологических процессов при КЗ во внешних и внутренних питающих сетях, которые включают системные, мало- и средне-затратные мероприятия на сумму свыше 2,8 млрд. руб. и позволяют исключить негативные последствия от КНЭ.
Основные результаты работы использованы при модернизации системы электроснабжения ОЭМК в ходе строительства нового завода, разработке технических мероприятий по повышению устойчивости электрооборудования электросталеплавильного, сортопрокатных цехов, цеха металлизации и окомкования, кислородной и компрессорной станций металлургических предприятий в условиях воздействия кратковременных нарушений нормального электроснабжения.

Список публикаций по теме диссертации

Бородин Б.Н., Пупин В.М., Егорова М.С. Системный подход к повышению надежности электроснабжения потребителей Оскольского электрометаллургического комбината //Промышленная энергетика. 2008. №11. С. 28-38.
Пупин В.М., Егорова М.С. Исследование распространения провалов напряжения для схем электроснабжения Оскольского электрометаллургического комбината // Вестник МЭИ. 2009. № 2. - С. 89-99.
Пупин В.М., Егорова М.С. Электроснабжение Оскольского электро-металлургического комбината и повышение надежности электрообеспечения основных потребителей // Электрика. 2008. № 3. - С. 21-32.
Данилов И.П., Кузьмичев А.И., Егорова М.С. Компьютерное моделирование процессов для повышения энергоэффективности систем электроснабжения //Качество и конкурентоспособность в XXI веке. Мат-лы V Всерос. научно-практ. конф. - Изд-во Чуваш. ун-та, Чебоксары, 2006. - С. 47-54.
Егорова М.С. Применение компьютерного моделирования процессов энергоснабжения при создании виртуальных лабораторных работ //Инновации в образовательном процессе. Сб. трудов Межрегион. научно-практ. конф. Вып. 5. – М.: Изд-во МГОУ. 2007. - 400 с. С. 171-174.
Егорова М.С. Программный комплекс расчета экономического ущерба от снижения качества электроэнергии на зажимах потребителей //Энерго-сбережение: теория и практика. Сб. трудов 4-й Международной школы-семинара молодых ученых и специалистов. 20-24 октября 2008 г. – М.: Изд-во МЭИ. 2008. С. 319-324.

Blog

Разработка методики расчета и рекомендаций по повышению остаточных напряжений в сетях 6-10 кв систем электроснабжения металлургических предприятий