Разработка методики расчета и рекомендаций по повышению остаточных напряжений в сетях 6-10 кв систем электроснабжения металлургических предприятий
| Вид материала | Автореферат |
- Методика расчёта остаточных напряжений при нарезании резьбы с учётом ультразвуковых, 21.57kb.
- Вестн. Самар. Гос. Техн. Ун-та. Сер. Технические науки. 2010. №4 (27) Машиностроение, 371.42kb.
- Разработка методики мониторинга качества электрической энергии в электрических сетях, 246.65kb.
- Совершенствование методики прогноза технических систем матриз, 298.93kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины "Надежность электроснабжения" Цикл, 141.8kb.
- П. В. Русаков, О. И. Шинский, Н. И. Тарасевич, 149.92kb.
- Название файла, 41.21kb.
- Примерная тематика дипломных работ по специальности 1-27 01 01-16, 39.85kb.
- Программа вступительных испытаний для поступающих в магистратуру Иргту направление, 399.96kb.
- Методика расчета нормативных (технологических) потерь электроэнергии в электрических, 479.14kb.
1 2
УДК 621.3:669.019.3.001.573(043.3)
На правах рукописи
ЕГОРОВА МАРИНА СЕРГЕЕВНА
РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ РАСЧЕТА И РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ПОВЫШЕНИЮ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В СЕТЯХ 6-10 кВ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПРЕДПРИЯТИЙ
Специальность 05.09.03 – Электротехнические комплексы и системы
А в т о р е ф е р а т
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Москва 2009
Работа выполнена на кафедре Электроснабжения промышленных предприятий Московского энергетического института (технического университета).
Научный руководитель:
канд. техн. наук, доцент Валерий Михайлович Пупин
Официальные оппоненты:
докт. техн. наук, профессор Андрей Валентинович Егоров
канд. техн. наук Евгений Зиновьевич Зайцев
Ведущее предприятие: ОАО «Оскольский электрометаллур-
гический комбинат»
Защита диссертации состоится «18» июня 2009 г. в аудитории М 611 в 16 час. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.157.02 при Московском энергетическом институте (техническом университете) по адресу: ул. Красноказарменная, д. 13.
Отзывы на автореферат (в двух экземплярах, заверенных печатью организации) просим направлять по адресу: 111250, г. Москва, ул. Красноказарменная, д. 14, Ученый Совет МЭИ (ТУ).
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского энергетического института (технического университета).
Автореферат разослан «____» _______________ 2009 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета Д 212.157.02
кандидат технических наук, доцент С.А. Цырук
Общая характеристика работы
Актуальность проблемы
За последние 10 лет в связи с увеличением в эксплуатации принципиально новых типов электроприемников повышаются требования к бесперебойности их электроснабжения. Эффективное применение таких электроприемников возможно только при соответствующем ужесточении технических требований к качеству электроэнергии (КЭЭ) и надежности питающей сети.
Вопросы повышения уровней остаточных напряжений на шинах распределительных устройств в период как кратковременных нарушений электроснабжения (КНЭ) в энергосистеме, так и переключений на подстанциях с высшим напряжением 750 и 500 кВ в новых экономических условиях очень актуальны. Анализ нарушений электроснабжения, которые привели к остановам основных производств Оскольского электрометаллургического комбината (ОЭМК), связаны с возмущениями, возникающими в энергосистемах ЕНЭС и показывают резкое снижение надежности энергосистем ФСК ЕЭС.
Передача электрической энергии от электростанций к потребителям по воздушным ЛЭП-750, 500 и 330 кВ неизбежно связана с кратко-временными нарушениями электроснабжения потребителей (в виде провалов и исчезновений напряжения), которые возникают из-за старения основных фондов, коротких замыканий (КЗ) в питающих сетях, грозовых повреждений ЛЭП, КЗ в кабельных линиях напряжением 110 и 10 кВ и т.п.
Большой вклад в решение вопросов повышения надежности работы систем промышленного электроснабжения (СПЭ) с мощными СД и АД, преобразовательными агрегатами в цепи питания приводов постоянного тока внесли П.П. Вершинин, С.И. Гамазин, И.А. Глебов, А.В. Егоров, Ф.П. Еднерал, Л.С. Линдорф, Е.К. Лоханин, В.А. Кудрин, Б.И. Кудрин, М.И. Слодарж, М.М. Соколов, В.А. Строев, И.А. Сыромятников, А.Д. Свенчанский, В.И.Тимошпольский, Г.А. Фарнасов, М.М. Фотиев, Л.Я. Хашпер, P.Anderson, Bollen M.H.J., Wagner C.F. и другие ученые.
Целью работы является разработка математических моделей и программ расчета переходных процессов в системах электроснабжения с замкнутыми контурами и большим числом ГПП-110 кВ, определение критических длительностей КЗ и разработка на основании расчетно-экспери-ментальных исследований технических решений, направленных на уменьшение влияния провалов напряжения при КЗ в питающих сетях на технологические процессы в цехах ОЭМК. Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие теоретические и прикладные задачи:
- Мониторинг аварийных режимов на вводах 330, 110, 10 кВ.
- Разработка математической модели системы электроснабжения ОЭМК (с числом ветвей 305), включающей 14 подстанций с высшим напряжением 110 кВ, восемь РП напряжением 10 кВ, 3 РП напряжением 6 кВ, 2 ПС 10/6 кВ, 40 ТП, 26 СД, 137 АД и 80 секций распределительных устройств.
- Совершенствование программного комплекса по расчету нормальных, аварийных и послеаварийных режимов работы потребителей системы промышленного электроснабжения (СПЭ) при наличии замкнутых контуров.
- Разработка методики определения остаточных уровней напряжения в различных точках распределительной сети 110-10-6-0,4 кВ.
- Расчетно-экспериментальные исследования режимов работы СПЭ ОЭМК, распространения провалов напряжений при КЗ в различных точках сети, при отключении основных автотрансформаторов АТ-2, АТ-3, отключении шиносоединительного выключателя Е-07, включении Е-09 ПС 11Е.
- Разработка технических решений, направленных на повышение надежности работы основных потребителей электросталеплавильного, сортопрокатных цехов, цеха металлизации и окомкования, кислородной и компрессорной станций.
Объектом исследования является электрооборудование электростале-плавильного, сортопрокатных цехов, цеха металлизации и окомкования, кислородной и компрессорной станций металлургических предприятий в условиях воздействия кратковременных нарушений в системе электроснабжения.
Научная новизна:
- Разработана методика расчета остаточных напряжений в различных точках распределительной сети 110-10-6-0,4 кВ сложно-замкнутой схемы СПЭ металлургических предприятий с несколькими источниками питания.
- Модернизирован программный комплекс по расчету нормальных, аварийных и послеаварийных режимов работы потребителей СПЭ при наличии замкнутых контуров и большого числа подстанций с высшим напряжением 110 кВ.
- Определены критические длительности КЗ для основных производств ОЭМК при внешних и внутренних КЗ в питающей сети комбината с учетом возможного изменения структуры и конфигурации СПЭ, а также режимов работы электродвигательной нагрузки.
- Предложен системный подход к повышению эффективности работы сетей ОЭМК, обеспечению устойчивости технологического процесса при кратковременных нарушениях в системе электроснабжения.
Практическая ценность результатов работы
Определена область устойчивости электропотребителей основных производств ОЭМК при внешних и внутренних КЗ в питающей сети при изменении коэффициентов загрузки СД, параметров внешней сети, величины и длительности провалов напряжения в энергосистеме. Проведены экспериментальные исследования провалов напряжения, которые подтвердили достоверность разработанного программного обеспечения. Разработаны концепция и мероприятия по повышению непрерывности технологических процессов при КЗ в питающих сетях, которые позволят исключить негативные последствия от КНЭ.
Реализация результатов работы
Основные результаты работы использованы при модернизации системы электроснабжения ОЭМК в ходе строительства нового завода, разработке техни-ческих мероприятий по повышению устойчивости работы электрооборудования электросталеплавильного, сортопрокатных цехов, цеха металлизации и окомкования, кислородной и компрессорной станций металлургических предприятий в условиях воздействия кратковременных нарушений в системе электроснабжения.
Основные положения, выносимые на защиту:
- Методика расчета остаточных напряжений в различных точках распре-делительной сети 110-10-6-0,4 кВ сложнозамкнутой схемы системы электро-снабжения металлургических предприятий с несколькими источниками питания.
- Математические модели и усовершенствованный программный комплекс по расчету нормальных, аварийных и послеаварийных режимов работы потребителей СПЭ при наличии замкнутых контуров и большого числа подстанций с высшим напряжением 110 кВ.
- Результаты экспериментальных исследований провалов напряжений, которые подтвердили правильность отражения физических процессов с помощью разработанной математической модели и программ TKZZK расчета переходных процессов СПЭ с электродвигательной нагрузкой.
- Критические длительности КЗ для основных производств ОЭМК при внешних и внутренних КЗ в питающей сети комбината с учетом возможного изменения структуры и конфигурации СПЭ, а также режимов работы электродвигательной нагрузки.
Апробация работы
Основные положения работы и ее результаты докладывались на Всероссийских конференциях «Практика эффективной организации энергоснабжения металлургических предприятий в условиях реструктуризации» (Москва, 15-16 ноября 2006 г.), «Эффективность электрохозяйства потребителей металлургических предприятий в условиях реструктуризации энергетики» (Москва, 13-15 ноября 2007 г.), на научных семинарах кафедры электроснабжения промышленных предприятий МЭИ.
Публикации
По теме диссертационной работы опубликовано 6 печатных статей, в которых отражены основные результаты и выводы, полученные в работе.
Структура и объем работы
Диссертационная работа содержит введение, 4 главы, заключение, список литературы из 143 наименований и 4 приложений. Общий объем работы составляет 202 страниц текста компьютерной верстки.
Основное содержание работы
Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель, задачи, научная новизна и практическая ценность работы, кратко изложено содержание материалов, рассмотренных в диссертационной работе.
В первой главе проанализированы нормативные документы по провалам напряжений, электропотребители и схемные решения электросталеплавильного, сортопрокатных производств, методы и средства обеспечения надежного и качественного электроснабжения потребителей металлургических предприятий. Выявлены достоинства и недостатки существующих схемных решений ГПП напряжением 330–110 кВ.
Во второй главе приведена разработанная методика расчета остаточных напряжений в различных точках распределительной сети 110-10-6-0,4 кВ системы электроснабжения металлургических предприятий с несколькими источниками питания и описан программный комплекс по расчету нормальных, аварийных и послеаварийных режимов работы потребителей СПЭ при наличии замкнутых контуров и большого числа подстанций с высшим напряжением 110 кВ.
Система дифференциальных уравнений СПЭ металлургических предприятий превышает порядка 500 уравнений, используемых для расчета провалов напряжения в сложнозамкнутых сетях металлургических предприятий. Для реализации расчетов использованы упрощенные уравнения Парка-Горева, получившие для подобных целей широкое распространение. Дифференциальные уравнения, описывающие переходные процессы в СД, состоят из четырех уравнений:
- электромеханических переходных процессов
, (1)
; (2)- электромагнитных переходных процессов по продольной оси
; (3)- электромагнитных переходных процессов по поперечной оси
, (4)где угол между поперечной осью ротора и синхронно вращающейся осью (в качестве которой принимаем вектор ЭДС электрической системы)
, - угол между векторами напряжения на выводах СД и ЭДС электрической системы; 
- синхронная угловая частота сети; 
- электромеханическая постоянная времени агрегата двигатель-механизм; 
- постоянные времени переходного и сверхпереходного процессов по оси 
СД при короткозамкнутой статорной обмотке; 
- угловая частота вращения ротора СД; 
- постоянная времени контура рассеяния демпферной обмотки; 
- постоянная времени переходного процесса по поперечной оси при короткозамкнутой статорной обмотке.Основные параметры режима АД определяются следующей системой дифференциальных уравнений
, (5)где
- электромеханическая постоянная времени агрегата двигатель-механизм; 
- частота вращения ротора двигателя; 
и 
- момент сопротивления механизма и электромагнитный момент; 
- частота вращения ротора в установившемся режиме, определяемая как 
; где 
- номинальное скольжение АД; 
- активная мощность, потребляемая двигателем из сети; 
- синхронная частота напряжения на выводах двигателя; 
- начальный момент сопротивления механизма, т.е. при 
; 
- показатель степени, характеризующий зависимость момента сопротивления механизма от частоты вращения; 
- коэффициент загрузки двигателя.Методика расчета характеристик провала напряжения (ПН) включает.
1. Моделирование реальной структуры и конфигурации СПЭ с учетом фактического режима работы электрооборудования, подключенного вплоть до шин 0,4 кВ. Модель исследуемой СПЭ должна отражать ее так подробно, чтобы выполненные расчеты дали возможность определять не только напряжения, токи, мощности в интересующих узлах, но и отклонения этих параметров от нормальных установившихся значений. Для этого был использован программный комплекс URRZK.
2. Математическую модель расчета переходных процессов при КЗ, основанную на системе (1)-(4) дифференциальных уравнений пятого порядка для учета каждого СД; систему из трех дифференциальных уравнений (5) для учета каждого асинхронного двигателя.
3. Программный комплекс расчетов переходных электромагнитных и электромеханических процессов в системах электроснабжения промышленных предприятий, модернизированный для СПЭ металлургических предприятий. Математическая модель энергосистемы и СПЭ предприятия должна включать все источники питания (задаваемые своими параметрами), линии, трансформаторы, реакторы, нагрузки каждой ГПП, РП, ПС напряжением 110, 10, 6 и 0,4 кВ, параметры средств защиты и автоматики,
4. Моделирование произвольного места КЗ в схеме замещения СПЭ, любой вид КЗ и сопротивление в месте КЗ. Для этого использовались программные комплексы TKZ1ZK, TKZ2ZK, TKZ3ZK, TKZ11ZK.
5. Моделирование состояния коммутационных аппаратов, работы средств РЗА, учет топологических изменений в промышленной сети в соответствии с логикой работы РЗА на этапах КЗ, выбега после отключения КЗ и при восстановлении нормального электроснабжения.
6. Автоматизация результатов расчетных исследований (путем разработки программных модулей автоматического вывода графиков напряжений всех секций РУ, параметров режима работы (активной и реактивной мощностей, токов, напряжения) задаваемых секций узлов нагрузки).
Программный комплекс TKZZK предназначен для исследований переходных процессов в системах промышленного электроснабжения с электродвигательной нагрузкой, содержащих замкнутые контуры (вызванные наличием двух и более источников питания и линий связи между ними) при возникновении кратковременных возмущающих воздействий произвольного характера (короткие замыкания, отключения) и места их приложения (рис. 1).
Комплекс TKZZK состоит из отдельных программ и предназначен для:
- моделирования систем электроснабжения предприятия при наличии замкнутых контуров, расчета исходного установившегося режима;
- расчета режима двигателей и СПЭ, наступившего в результате однофазных, двухфазных, двухфазных на землю и трехфазных КЗ в питающих сетях напряжением 110-750 кВ с моделированием произвольного места КЗ (TKZ1ZK, TKZ2ZK, ТKZ1_1, TKZ3ZK). Комплекс состоит из подпрограмм, основное назначение которых (рис. 1):
- ввод данных по параметрам исходного установившегося режима нормальной схемы электроснабжения СПЭ, загрузке двигателей, характери-стикам приводимых ими механизмов, состоянию выключателей в режиме КЗ;
- ввод данных по месту, сопротивлению и номинальному напряжению в точке КЗ;
- расчет матрицы пути и идентификации подключения секций;
- расчет узловых сопротивлений от узла КЗ;
- определение базисного напряжения ветви для узла КЗ;
- определение узловых напряжений и сопротивлений нулевой (обратной) последовательности;
- нахождение параметров секций и двигателей для режима выбега на КЗ для заданной длительности аварийного режима;
- расчета режима восстановления электроснабжения всех подключенных узлов нагрузки, включая двигатели и потребители СПЭ;
Программы комплекса TKZZK написаны на языке Visual Fortran, функционируют в операционной системе WINDOS XP, не требуя для своей работы никаких научных программ. В программном комплексе TKZ устранены зацикливания и ошибки при расчете параметров установившегося режима, активных и реактивных мощностей узлов нагрузки, обеспечен выбор начальных параметров и коэффициентов ускорения при расчете методом последовательных приближений. Максимальный объем исследуемых систем электроснабжения: 200 узлов нагрузки; 999 ветвей схемы замещения; 450 выключателей; 250 АД; 125 СД различных типов. Программа TKZ2ZK занимает 2,68 Мб памяти, программа TKZ3ZK занимает 2,57 Мб памяти, программа SZZK занимает 3,93 Мб памяти.
Для автоматизации расчетных исследований разработаны программные модули вывода напряжений всех секций СПЭ в виде графиков, автоматиче-ского формирования кривых напряжений для режимов выбега на КЗ, выбега после отключения КЗ и самозапуска электродвигательной нагрузки, а также параметров режимов работы задаваемых узлов нагрузки.
Расчетно-экспериментальные исследования выполнены на примере ОЭМК. Электроснабжение ОЭМК осуществляется от двух основных питающих подстанций – «Металлургическая 750» (ПС 750/500/330/110) и «Старый Оскол 500» (ПС 500/330 и 500/110), являющимися центрами питания первого уровня. Основное питание ПС «Металлургическая 750» осуществляется по ВЛ напряжением 750 кВ от Курской АЭС (КАЭС). На подстанции установлено 2х(3х333 МВА) автотрансформатора напряжением 750/330 кВ. Распределительное устройство (РУ) напряжением 330 кВ выполнено по схеме с двумя системами шин и числом выключателей на присоединении 3/2.
Автотрансформаторы работают параллельно, а к РУ-330 кВ подключены: две воздушные ЛЭП-330 кВ до ГПП 330/110 кВ и два автотрансформатора 2х200 МВА с трансформацией напряжения 330/110 кВ. К автотрансформаторам со стороны напряжения 110 кВ подключены воздушные ЛЭП напряжением 110 кВ до ПС «Голофеевка» на напряжении 110 кВ, являющейся центром питания второго уровня.
ПС «Старый Оскол 500» (500/330/110 кВ) основное питание получает по ЛЭП-500 кВ от Нововоронежской АЭС (НВАЭС). На подстанции установлены два автотрансформатора АТ-1 и АТ-2 мощностью (3х167 МВА) напряжением 500/330 кВ, работающих параллельно. Каждый из четырех вводов по 330 кВ на ГПП 330/110 кВ комбината выполнен проводами 2хАС-500, позволяющими передавать 2х950А, т.е. около 900 МВт по каждой ЛЭП. От «спокойной» системы шин 110 кВ осуществляется электроснабжения остальных потребителей ОЭМК, которые имеют глубокие, кабельные вводы напряжением 110 кВ: ПС 11Е, называемая также ПС 24.11 или 17Е(СПЦ-2). Часть потребителей подстанции 11Е (один трансформатор ПС 91Е) питается от системы РП «Голофеевка» напряжением 110 кВ.
Для моделирования нормальных, аварийных и послеаварийных режимов работы разработаны математические модели системы электроснабжения, в которой отражены (модель внешней сети рис. 2): элементы СПЭ в количестве 291; выключатели в количестве 306, задающие конфигурацию схемы; секции РУ (узлы нагрузки), от
Рис. 1. Блок-схема расчета режима короткого замыкания в СПЭ
которых питается электродвигательная и прочая (не двигательная) нагрузка, в количестве 77; синхронные 26 и асинхронные 137 двигатели; трансформаторы и автотрансформаторы 39; линии электропередачи (воздушные, кабельные и токопроводы); реакторы – 4.
За расчетный принят режим, когда включены все высоковольтные электрические двигатели с максимальной нагрузкой (за исключением резервных), а прочая нагрузка представлена максимальными мощностями. Этот режим может отличаться от реальных нагрузок, но именно по нему проводят проверку загрузки по отношению к допустимой элементов СПЭ.
Расчеты установившихся режимов нагрузок показали, что суммарные потери активной мощности ∆Pсум= 10.168 МВт (в электрической сети ∆Pсети=8.78 МВт); реактивной ∆Qсум=178.05 Мвар (все в электрической сети). Это свидетельствует о потенциале энергосбережения, обеспечивающим экономию электроэнергии 52-75 млн. руб./год.
В третьей главе определены критические длительности КЗ для существующей схемы СПЭ ОЭМК, а также для предлагаемых схемных и технических решений. Приведены результаты расчетных исследований переходных процессов при КЗ во внешней и внутренней питающей сети.
Для выявления глубины и влияния длительности провалов напряжения, их распространения по системе электроснабжения ОЭМК, а также для проверки влияния КЗ во внешней питающей сети на режимы работы электрооборудования (на ступенях 110/10/6/0.4 кВ СПЭ комбината) проведены следующие расчетно-экспериментальные исследования (рис. 2): КЗ вблизи шин 750 кВ ПС «Металлургическая-750» (точка 1); КЗ вблизи шин РУ 330 кВ ПС «Металлургическая-750» (точка 3); КЗ на РУ 110 кВ ПС «Металлургическая-750» (точка 6); КЗ вблизи шин РУ 110 кВ ПС «Голофеевка» (точка 7); КЗ вблизи шин РУ 500 кВ ПС «Старый Оскол-500» (точка 8); КЗ вблизи шин РУ 330 кВ ПС «Старый Оскол-500» (точка 9); КЗ вблизи шин РУ 110 кВ ПС «Старый Оскол-500» (точка 13) (табл. 1). Так, при КЗ в точке 1 (рис. 3) и увеличении длительности до 250 мс, напряжение на шинах некоторых секций в режиме восстановления достигают значения 0,85Uном за 1,1 сек. (рис. 4), а не 0,55с (как при КЗ длительностью 200мс), что приводит к остановке технологических процессов.
Рис. 3. Изменения напряжений после КЗ в точке 1 длительностью 250 мс
Рис. 2. Предлагаемая схема замещения внешней энергосистемы ОЭМК с распределением потоков мощностей
 | - ветвь; |  | - узел схемы замещения; |  | - узел нагрузки (секции РУ) |  | - выключатель включен |
| Узлы нагрузки (секции РУ) СПЭ ОЭМК | Места точек 3-х фазного короткого замыкания (узел схемы замещения СПЭ) | ||||||
| 1 | 3 | 6 | 7 | 8 | 9 | 13 | |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| 1. Металлургическая 750 кВ | 0 | 0,343 | 0,829 | 0,866 | 0,400 | 0,430 | 0,835 |
| 2. РУ-330 кВ | 0,137 | 0 | 0,734 | 0,790 | 0,259 | 0,192 | 0,780 |
| 3. РУ-110кВ | 0,183 | 0,072 | 0 | 0,238 | 0,237 | 0,225 | 0,667 |
| 4. ПС «Голофеевка» 110кВ | 0,199 | 0,101 | 0,070 | 0 | 0,224 | 0,235 | 0,607 |
| 5. РУ-500 кВ | 0,215 | 0,364 | 0,825 | 0,858 | 0,143 | 0,351 | 0,771 |
| 6. ПС «СтарыйОскол-500» | 0,334 | 0,375 | 0,822 | 0,854 | 0 | 0,307 | 0,735 |
| 7. РУ-330 кВ | 0,223 | 0,163 | 0,772 | 0,817 | 0,150 | 0 | 0,762 |
| 8. РУ-110 кВ | 0,323 | 0,343 | 0,727 | 0,744 | 0,037 | 0,307 | 0 |
| 9. ГПП-330/110 кВ W1-B1 | 0,157 | 0,037 | 0,742 | 0,795 | 0,238 | 0,154 | 0,776 |
| 10. ГПП-330/110 кВ W1-B2 | 0,157 | 0,037 | 0,742 | 0,795 | 0,238 | 0,154 | 0,776 |
| 11. ГПП 330/110 кВ W1-A2 | 0,157 | 0,037 | 0,742 | 0,795 | 0,238 | 0,154 | 0,776 |
| 12. ГПП 330/110 кВ W1-A1 | 0,157 | 0,037 | 0,742 | 0,795 | 0,238 | 0,154 | 0,776 |
| 13. РУ-110 кВ W3-B1-А1 | 0,227 | 0,114 | 0,783 | 0,834 | 0,305 | 0,226 | 0,816 |
| 14. РУ-110 кВ W3-А2-B2 | 0,227 | 0,114 | 0,783 | 0,834 | 0,305 | 0,226 | 0,816 |
| 15. РУ-110 кВ W2-B1 | 0,163 | 0,038 | 0,769 | 0,825 | 0,247 | 0,160 | 0,805 |
| 16. РУ-110 кВ W2- A1 | 0,163 | 0,038 | 0,769 | 0,825 | 0,247 | 0,160 | 0,805 |
| 18. WB1 ПС14Е1 10кВ | 0,252 | 0,145 | 0,784 | 0,833 | 0,000 | 0,251 | 0,816 |
| 19. WB2 ПС14Е1 10кВ | 0,252 | 0,147 | 0,772 | 0,820 | 0,326 | 0,252 | 0,803 |
| 20. WB3 ПС14Е1 10кВ | 0,257 | 0,152 | 0,778 | 0,825 | 0,325 | 0,256 | 0,809 |
| 21. WB4 ПС14Е1 10кВ | 0,258 | 0,152 | 0,783 | 0,832 | 0,330 | 0,257 | 0,815 |
| 22. ТП-10/0,4кВ Т1 | 0,324 | 0,233 | 0,778 | 0,820 | 0,331 | 0,324 | 0,805 |
| 23. ТП-10/0,4кВ Т2 | 0,383 | 0,300 | 0,793 | 0,831 | 0,387 | 0,383 | 0,818 |
| 24. ПС 91 Е1 1с | 0,562 | 0,512 | 0,496 | 0,462 | 0,440 | 0,583 | 0,775 |
| 25. ПС 91 Е1 2с | 0,635 | 0,578 | 0,919 | 0,945 | 0,577 | 0,635 | 0,936 |
| 26. ПС 95К 1с 10кВ | 0,535 | 0,481 | 0,463 | 0,427 | 0,675 | 0,558 | 0,770 |
| 27. ПС 95К 2с 10кВ | 0,633 | 0,576 | 0,923 | 0,950 | 0,553 | 0,634 | 0,941 |
| 28. ПС 95К 1с 6 кВ | 0,566 | 0,517 | 0,501 | 0,468 | 0,674 | 0,586 | 0,775 |
| 29. ПС 95К 2с 6 кВ | 0,648 | 0,595 | 0,916 | 0,942 | 0,581 | 0,649 | 0,933 |
| 30. ПС 97К 1с 6 кВ | 0,574 | 0,529 | 0,514 | 0,484 | 0,686 | 0,594 | 0,773 |
| 31. ПС 97К 2с 6 кВ | 0,654 | 0,603 | 0,909 | 0,933 | 0,590 | 0,655 | 0,925 |
| 32. ПС 11Е 1-1,2-1 | 0,213 | 0,117 | 0,086 | 0,021 | 0,689 | 0,250 | 0,613 |
| 33. ПС 11Е 1-2,2-2 | 0,228 | 0,115 | 0,783 | 0,834 | 0,239 | 0,226 | 0,816 |
| 34. ПС 12Е1 11с 10кВ | 0,330 | 0,235 | 0,800 | 0,843 | 0,305 | 0,330 | 0,828 |
| 35. ПС 12Е1 12с | 0,309 | 0,210 | 0,796 | 0,841 | 0,395 | 0,308 | 0,825 |
| 36. ПС 12Е1 22с | 0,327 | 0,231 | 0,800 | 0,844 | 0,377 | 0,326 | 0,828 |
| 37. ПС 12Е1 21с | 0,309 | 0,211 | 0,798 | 0,843 | 0,392 | 0,309 | 0,827 |
| 38. ПС 11Е 1Т 1с | 0,403 | 0,315 | 0,840 | 0,880 | 0,377 | 0,403 | 0,866 |
| 39. ПС 11Е 2Т 2с | 0,400 | 0,311 | 0,841 | 0,881 | 0,464 | 0,400 | 0,867 |
| 40. ПС 11Е 1Т 3с | 0,300 | 0,198 | 0,802 | 0,848 | 0,462 | 0,299 | 0,832 |
| 41. ПС 11Е 2Т 4с | 0,349 | 0,254 | 0,819 | 0,862 | 0,370 | 0,348 | 0,847 |
| 42. ПС 91К 1с 10кВ | 0,405 | 0,317 | 0,840 | 0,880 | 0,414 | 0,405 | 0,866 |
| 43. ПС 91К 2с 10кВ | 0,421 | 0,339 | 0,838 | 0,877 | 0,465 | 0,422 | 0,864 |
| 44. ПС 11.1К 1с 10кВ | 0,300 | 0,199 | 0,802 | 0,848 | 0,479 | 0,300 | 0,832 |
| 45. ПС 11.1К 2с | 0,350 | 0,255 | 0,819 | 0,862 | 0,370 | 0,350 | 0,846 |
| 46. ПС 94К 2с 10кВ | 0,403 | 0,316 | 0,839 | 0,879 | 0,415 | 0,403 | 0,865 |
| 47. ПС 94К 1с 10кВ | 0,349 | 0,254 | 0,818 | 0,861 | 0,464 | 0,348 | 0,846 |
| Продолжение табл. 1 | |||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| 48. ПС 94К 6кВ | 0,529 | 0,465 | 0,853 | 0,883 | 0,414 | 0,530 | 0,872 |
| 51. ПС 17Е 1Т 1с | 0,237 | 0,125 | 0,786 | 0,836 | 0,436 | 0,235 | 0,818 |
| 52. ПС 17E 1T 2c | 0,231 | 0,119 | 0,785 | 0,836 | 0,313 | 0,230 | 0,818 |
| 53. ПС 17Е 2Т 3с | 0,234 | 0,122 | 0,786 | 0,837 | 0,308 | 0,233 | 0,819 |
| 54. ПС 17Е 2Т 4с | 0,231 | 0,118 | 0,787 | 0,837 | 0,311 | 0,230 | 0,819 |
| 58. ПС 16Е1 1Т 1с | 0,249 | 0,140 | 0,788 | 0,837 | 0,334 | 0,248 | 0,820 |
| 59. ПС 16Е1 1Т 2с | 0,237 | 0,125 | 0,785 | 0,835 | 0,324 | 0,235 | 0,817 |
| 60. ПС 16Е1 2Т 1с | 0,231 | 0,119 | 0,782 | 0,833 | 0,313 | 0,230 | 0,815 |
| 61. ПС 16Е1 2Т 2с | 0,230 | 0,118 | 0,782 | 0,832 | 0,308 | 0,229 | 0,815 |
| 62. ТП 10/0,4 1с | 0,277 | 0,175 | 0,784 | 0,830 | 0,307 | 0,277 | 0,814 |
| 63. ТП 10/0,4 2с | 0,265 | 0,162 | 0,780 | 0,827 | 0,348 | 0,265 | 0,810 |
| 66. РУ BN-1 | 0,256 | 0,152 | 0,774 | 0,821 | 0,331 | 0,256 | 0,805 |
| 67. РУ BN-2 | 0,251 | 0,147 | 0,769 | 0,816 | 0,328 | 0,251 | 0,799 |
| 68. ТП-10/0,4 BN-2 | 0,285 | 0,187 | 0,772 | 0,817 | 0,323 | 0,284 | 0,801 |
| 69. ТП-10/0,4 BN-1 | 0,280 | 0,182 | 0,767 | 0,812 | 0,352 | 0,280 | 0,796 |
| 70. РП 98к 10кВ 1с | 0,256 | 0,151 | 0,777 | 0,825 | 0,348 | 0,256 | 0,808 |
| 71. РП 98к 10кВ 3с | 0,523 | 0,466 | 0,447 | 0,409 | 0,329 | 0,546 | 0,764 |
| 72. РП 98к 10кВ 2с | 0,251 | 0,147 | 0,766 | 0,814 | 0,540 | 0,250 | 0,797 |
| 73. РП 100 10кВ 2с | 0,530 | 0,474 | 0,455 | 0,418 | 0,322 | 0,553 | 0,769 |
| 74. РП 100 10кВ 1с | 0,636 | 0,579 | 0,924 | 0,951 | 0,547 | 0,637 | 0,941 |
Одним из тяжелых расчетных режимов является режим, возникающий при 3-х фазном КЗ вблизи шин РП-110 кВ ПС «Голофеевка» (узел 7 схемы замещения), и после его отключения (рис. 4).
Рис. 4. Осциллограммы напряжений ПС 95К, 97К, 91Е1 при КЗ в точке 7 длительностью Tкз=180мс>Ткр и после его отключения
Как видно из расчетов, наиболее чувствительны к КНЭ подстанции: 97К 1с, 2с напряжением 6 кВ; 95К 1с, 2с напряжением 6 кВ; 91 Е1 1с, 2с; 95К 1с, 2с напряжением 10 кВ; 94К напряжением 6 кВ; РП 100 1с, 2с напряжением 10 кВ; РП 98К 3с напряжением 10 кВ; 91К 2с, 1с напряжением 10 кВ; 94К 2с напряжением 10 кВ; 011Е 1Т 1с; 011Е 2Т 2с и ТП, запитанные от указных выше подстанций.
Низкий уровень напряжения (U<0,8Uном) в течение времени 100÷750мс с момента начала процесса восстановления напряжения, способный вызвать отключения отдельных машин и механизмов наблюдается для секций ПС 12Е1 12с, ПС 12Е1 22с, ПС 12Е1 21с, ПС 011Е 2Т 4с, ПС 011Е 1Т 3с, ПС 11.1К 2с, ПС 94К 1с 10кВ, ТП-10/0,4 BN-1, BN-2 и др. (табл. 1, рис. 5).
Для подстанций и распределительных устройств напряжением 330-750 кВ напряжение во время переходного процесса восстановления режима системы электроснабжения ОЭМК не снижается ниже 0,96Uном.
Результаты расчетно-экспериментальных исследований при изменении конфигурации СПЭ комбината и схемы внешнего электроснабжения сведены в табл. 2, где определено допустимое (критическое) время нарушения электроснабжения по каждому моделируемому режиму.
Рис.5. Параметры неуспешного восстановления напряжения на шинах СДКП2-17-26-16 (привода кислородного компрессора 4М10) после КЗ в точке 3 длительностью 150 мс (tкз>Tкр)
Таблица 2. Критическая длительность трехфазных провалов напряжения, мс
| Вид схемы электроснабжения | Длительность при трехфазном КЗ в узле схемы замещения СПЭ | ||||||
| 1 | 3 | 6 | 7 | 8 | 9 | 13 | |
| Исходная схема | 180 | 150 | 180 | 130 | 180 | 150 | 600 |
| Отключение ВЛ-500 (ветвь 23) | 200 | | | | 200 | | |
| Отключение ВЛ-500 и ВЛ-110 Голофеевка (ветвей 23 и 127) | | | | 120 | | |  |
| Отключение ВЛ-500 и СВ-330 (ветви 23 и Q128) | | 140 | | | | | |
| Отключение ВЛ-500, СВ-330 и СВ-110 на ГПП (ветви 23, Q128, Q231) | | 140 | | | | | |
| Отключение ВЛ-500 и АТ-2 (ветви 23 и Q13) | | 120 | | | 200 | 150 | |
| Отключение ВЛ-500 и АТ-3(ветви 23 и Q15) | | 150 | | | | 200 | |
| Отключение Е-07 и вкл. Е-09 | | 140 | | | | 140 | |
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.
Для повышения устойчивости работы электрооборудования СПЦ-1, СПЦ-2, ЭСПЦ и др. проблемных ПС предлагается осуществить переключения в схеме электроснабжения на ГПП, построить и ввести в работу ВЛ напряжением 110 кВ: вариант 1- раздельный режим работы автотрансформаторов АТ-2 и АТ-6 ГПП на стороне 330 кВ и на стороне 110 кВ. АТ-6 питается от подстанции «Старый Оскол-500», АТ-2 – от подстанции «Металлургическая-750»; вариант 2 - раздельный режим работы автотрансформаторов АТ-6 и АТ-2 с отключенной ВЛ-110 кВ РП «Голофеевка» - ПС 11Е, включение в работу построенной линия 110 кВ «Старый Оскол-500» - ПС 11Е; вариант 3 - раздельный режим работы автотрансформаторов АТ-6, АТ-2, и включение линий 110 кВ существующей РП «Голофеевка» - ПС 11Е и построенной «Старый Оскол-500»- ПС 11Е; вариант 4 - раздельный режим работы автотрансформаторов АТ-6, АТ-2, отключение ВЛ-110 кВ РП «Голофеевка» - ПС 11Е и ВЛ-500, включение в работу построенной линии 110кВ «Старый Оскол-500» -ПС 11Е.
Обобщенные результаты расчетов начального момента КЗ даны в табл. 3, в которой для каждого узла нагрузки системы электроснабжения ОЭМК приведены значения напряжений в указанной точке. При КЗ в точках 1, 3, 8, 9 остаточные напряжения на шинах секций не превышают (0,6-0,7)Uном.