Обеспечение качества электроэнергии и надежности электроснабжения крупного промышленного предприятия

Page 1
background image

Page 2
background image

38

Обеспечение качества 
электроэнергии и надежности 
электроснабжения крупного 
промышленного предприятия

По

 

материалам

 

Научно

-

практической

 

конференции

«

СОВРЕМЕННЫЕ

 

СРЕДСТВА

 

ОБЕСПЕЧЕНИЯ

 

КАЧЕСТВА

 

ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

В

 

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

 

СЕТЯХ

 

И

 

У

 

ПОТРЕБИТЕЛЯ

»

(7 

декабря

 2017 

года

Москва

в

 

рамках

 

деловой

 

программы

XX 

Международной

 

специализированной

 

выставки

 «

Электрические

 

сети

 

России

 – 2017»)

УДК

 621.316

На

 

примере

 

реального

 

объекта

 (

крупного

 

промышленного

 

предприятия

рассмотрены

 

проблемы

 

обеспечения

 

качества

 

электроэнергии

 

и

 

надежности

 

электроснабжения

возникающие

в

 

частности

из

-

за

 

недостаточно

 

проработанных

 

проектных

 

решений

Предложены

 

технические

 

мероприятия

 

и

 

средства

позволяющие

 

устранить

 

недостатки

 

схемы

 

электроснабжения

 

и

 

показана

 

эффективность

 

данных

 

средств

 

с

 

использованием

 

средств

 

математического

 

моделирования

.

Чумаченко

 

В

.

В

.,

к

.

т

.

н

., 

ведущий

 

эксперт

Центра

 Smart Grid 

АО

 «

РТСофт

»

Вериго

 

А

.

Р

.,

к

.

т

.

н

., 

руководитель

 

Группы

 

автоматизированных

 

систем

 

технологического

 

управления

 

АО

 «

РТСофт

»

Ключевые

 

слова

:

качество

 

электроэнергии

надеж

-

ность

 

электроснабжения

гармоники

остаточное

 

напряжение

Keywords:

power quality, power supply reliability, 
harmonics, discharge voltage

ВВЕДЕНИЕ

Желание

 

собственников

 

промыш

-

ленных

 

предприятий

 

снизить

 

убытки

возникающие

 

по

 

при

-

чине

 

несоответствия

 

качества

 

электроэнергии

  (

КЭ

предъявля

-

емым

 

нормам

проявляющееся

 

во

 

множественных

 

нарушениях

 

электроснабжения

 

потребителей

 

предприятия

 

при

 

провалах

 

на

-

пряжения

 

и

 

последующих

 

оста

-

новах

 

производства

приводит

 

к

 

необходимости

 

детального

 

ана

-

лиза

 

схемы

 

внешнего

 

и

 

внутрен

-

него

 

электроснабжения

условий

 

работы

 

двигательной

 

нагрузки

гармонического

 

состава

 

как

 

соб

-

ственной

так

 

и

 

прилегающей

 

нагрузки

Разработка

 

решений

 

и

 

технических

 

мероприятий

обе

-

спечивающих

 

необходимый

 

уро

-

вень

 

качества

 

электроэнергии

 — 

сложная

 

инженерно

-

техническая

 

задача

требующая

 

комплексного

 

предпроектного

 

анализа

 

и

 

де

-

тальных

 

расчетов

 

с

 

использова

-

нием

 

средств

 

математического

 

моделирования

Кажущееся

 

оче

-

видным

 

на

 

первый

 

взгляд

 

реше

-

ние

 

проблемы

 

обеспечения

 

КЭ

 

в

 

виде

 

строительства

 

потребите

-

лем

 

объектов

 

собственной

 

гене

-

рации

позволяющее

 

устранить

 

существенные

 

недостатки

 

схемы

 

электроснабжения

 

и

 

добиться

 

определенной

 

экономической

 

вы

-

годы

 

от

 

такого

 

решения

может

 

не

 

привести

 

к

 

ожидаемым

 

результа

-

там

Опыт

 

показывает

что

 

наря

-

ду

 

с

 

очевидными

 

достоинствами

 

такое

 

решение

 

при

 

недостаточно

 

технически

 

обоснованном

 

соору

-

жении

 

объектов

 

распределенной

 

генерации

 

и

 

неполном

 

учете

 

осо

-

бенностей

 

схемы

 

внешней

 

элек

-

трической

 

сети

внутренней

 

сети

 

предприятия

 

и

 

индивидуальных

 

параметров

 

основного

 

энергопри

-

нимающего

 

оборудования

 

может

 

лишь

 

усугубить

 

и

 

даже

 

добавить

 

новые

 

проблемы

 

при

 

включении

 

собственной

 

генерации

:

 

нарушение

 

устойчивости

 

дви

-

гательной

 

нагрузки

 

потребите

-

лей

 

различной

 

категорийности

;

 

рассогласование

 

установлен

-

ных

 

устройств

 

релейной

 

защи

-

ты

 

и

 

автоматики

;

 

повреждение

 

оборудования

 

в

 

результате

 

увеличения

 

уров

-

ней

 

токов

 

короткого

 

замыкания

;

 

увеличение

 

частоты

 

отказов

 

и

 

обесточивания

 

потребителей

 

из

-

за

 

неверно

 

выбранной

 

схе

-

мы

 

выдачи

 

мощности

 

объекта

 

распределенной

 

генерации

;

 

и

 

др

.

На

 

примере

 

крупного

 

промыш

-

ленного

 

предприятия

 

рассмотрены

 

КАЧЕСТВО

ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ


Page 3
background image

39

основные

 

проблемы

возникшие

в

 

частности

из

-

за

 

неправильного

 

проектирования

 

схемы

 

электро

-

снабжения

 

объекта

и

 

предложе

-

ны

 

новые

 

решения

позволяющие

 

устранить

 

эти

 

недостатки

В

 

основе

 

таких

 

решений

 — 

подробное

 

мате

-

матическое

 

моделирование

 

раз

-

личных

 

режимов

 

работы

 

системы

 

электроснабжения

 

предприятия

 

с

 

представлением

 

в

 

ней

 

точных

 

мо

-

делей

 

как

 

силового

 

оборудования

 

(

кабельных

 

линий

асинхронных

 

и

 

синхронных

 

двигателей

генера

-

торов

), 

так

 

и

 

устройств

 

релейной

 

защиты

 

и

 

автоматики

Исследование

 

уровней

 

оста

-

точного

 

напряжения

 

и

 

динамиче

-

ской

 

устойчивости

 

промышленной

 

нагрузки

гармонический

 

ана

-

лиз

а

 

также

 

выбор

 

технических

 

средств

обеспечивающих

 

не

-

обходимый

 

уровень

 

надежности

 

схемы

 

электроснабжения

и

 

обе

-

спечение

 

требуемого

 

качества

 

электроэнергии

  (

КЭ

выполнялись

 

с

 

применением

 

современного

 

про

-

граммного

 

комплекса

 DIgSILENT 

PowerFactory 2017 [1].

ОСОБЕННОСТИ

 

СХЕМЫ

 

ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

 

ПРОМЫШЛЕННОГО

 

ПРЕДПРИЯТИЯ

Мощность

 

потребления

 

про

-

мышленного

 

предприятия

 

со

-

ставляет

 

порядка

 60 

МВт

Электроснабжение

 

рассматри

-

ваемого

 

объекта

 

спроектиро

-

вано

 

и

 

выполнялось

 

в

 40–50-

х

 

годах

 

прошлого

 

столетия

В

 

со

-

ставе

 

промышленной

 

нагрузки

 

находятся

 

потребители

 

как

 II, 

так

 

и

 I 

категории

 

надежности

Схема

 

электроснабжения

 

пред

-

приятия

 

представлена

 

на

 

рисун

-

ке

 1. 

Электроснабжение

 

нагрузок

 

промышленного

 

предприятия

 

обеспечивается

 

от

 

нескольких

 

ПС

 110 

кВ

источником

 

питания

 

которых

в

 

свою

 

очередь

явля

-

ется

 

одна

 

ПС

 220/110 

кВ

В

 

последние

 

годы

 

в

 

связи

 

с

 

особенностями

 

работы

 

ново

 

го

 

электрооборудования

 

на

 

пред

-

приятии

 

наблюдались

 

множе

-

ственные

 

нарушения

 

электро

-

снабжения

 

собственных

 

потреби

-

телей

 

при

 

провалах

 

напряжения

остановы

 

производства

 

и

соот

-

ветственно

значимые

 

финансо

-

вые

 

потери

 

от

 

недоотпуска

 

про

-

дукции

 

и

 

дополнительных

 

затрат

 

на

 

восстановление

 

производ

-

ства

 

при

 

аварийных

 

остановах

Так

за

 5-

летний

 

период

 

про

-

изошло

 62 

случая

 

провалов

 

на

-

пряжения

 

длительностью

 

от

 0,3 

до

 7 

секунд

При

 

этом

 

более

 

чем

 

в

 50 

случаев

 

это

 

приводило

к

 

отключению

 

электроснабже

-

ния

 

ключевых

 

производственных

 

участков

на

 

которых

 

повторный

 

запуск

 

оборудования

 

проводился

 

за

 3–4 

часа

Сооружение

 

мини

-

ТЭЦ

 

на

 

ос

-

нове

 

газопоршневых

 

агрегатов

 

суммарной

 

мощностью

 20 

МВт

,

что

 

составляет

 

примерно

 30% 

суммарного

 

потребления

 

пред

-

приятия

не

 

улучшило

 

сложив

-

шуюся

 

ситуацию

 

и

 

привело

к

 

дополнительным

 

отключениям

 

генерирующих

 

агрегатов

свя

-

занных

 

со

 

срабатыванием

 

устройств

 

релейной

 

защиты

 

от

 

снижения

 

напряжения

 

на

 

шинах

 

мини

-

ТЭЦ

Рис

. 1. 

Схема

 

электроснабжения

 

промышленного

 

предприятия

 2 (47) 2018


Page 4
background image

40

НЕСОБЛЮДЕНИЕ

 

УРОВНЕЙ

 

ОСТАТОЧНОГО

 

НАПРЯЖЕНИЯ

 

НА

 

ШИНАХ

 

ЦЕНТРОВ

 

ПИТАНИЯ

 

НАГРУЗОК

 

Согласно

 

ПУЭ

 [1] 

электроприем

-

ники

 

первой

 

категории

 

должны

 

обеспечиваться

 

электроэнергией

 

от

 

двух

 

независимых

 

взаимно

 

ре

-

зервирующих

 

источников

 

питания

при

 

этом

 

перерыв

 

их

 

электроснаб

-

жения

 

при

 

нарушении

 

электро

-

снабжения

 

от

 

одного

 

из

 

источни

-

ков

 

питания

 

может

 

быть

 

допущен

 

лишь

 

на

 

время

 

автоматического

 

восстановления

 

питания

  (

работы

 

автоматического

 

ввода

 

резерва

 

АВР

). 

В

 

качестве

 

независимых

 

источников

также

 

согласно

 

ПУЭ

могут

 

быть

 

приняты

 

секции

 

шины

связь

 

между

 

которыми

 

автома

-

тически

 

отключается

В

 

ситуации

 

рассматриваемого

 

объекта

 

секции

 

шин

 

центров

 

питания

  (

ПС

 110 

кВ

разделены

 

между

 

собой

Однако

 

все

 

центры

 

питания

 

снабжаются

 

от

 

единственной

 

ПС

 220/110 

кВ

секции

 

которой

 

замкнуты

 

как

 

на

 

стороне

 110 

кВ

так

 

и

 

на

 

стороне

 

220 

кВ

Это

 

приводит

 

к

 

тому

что

 

любое

 

короткое

 

замыкание

 

вблизи

 

шин

 110 

кВ

 

питающих

 

ПС

 

приво

-

дит

 

к

 

низким

 

уровням

 

остаточного

 

напряжения

 

на

 

шинах

 

центров

 

пи

-

тания

Как

 

следствие

 — 

массовый

 

останов

 

двигателей

в

 

том

 

числе

 

от

 

защит

 

минимального

 

напряжения

.

В

 

то

 

же

 

время

 

существуют

 

нормативные

 

требования

  (

НТП

 

ЭПП

-94. 

Нормы

 

технологическо

-

го

 

проектирования

) [2], 

которые

хотя

 

и

 

носят

 

рекомендательный

 

характер

но

 

ужесточают

 

требо

-

вания

 

ПУЭ

 

в

 

отношении

 

выбора

 

независимых

 

источников

 

электро

-

снабжения

 

при

 

проектировании

 

электроснабжения

 

промышлен

-

ных

 

предприятий

В

 

соответствии

 

с

 

ними

 

значение

 

остаточного

 

на

-

пряжения

 

на

 

источнике

 

питания

 

при

 

КЗ

 

на

 

резервируемом

 

источни

-

ке

 

питания

 

должно

 

быть

 

не

 

менее

 

0,7

U

ном

Такое

 

несоблюдение

 

требова

-

ний

 

НТП

 

ЭПП

-94 

при

 

проектиро

-

вании

 

схемы

 

электроснабжения

 

рассматриваемого

 

промышленно

-

го

 

предприятия

 

и

 

привело

 

к

 

уве

-

личению

 

количества

 

отключений

 

электрооборудования

 

и

 

остановам

 

производства

что

в

 

конечном

 

сче

-

те

потребовало

 

разработки

 

меро

-

приятий

 

по

 

увеличению

 

уровней

 

остаточного

 

напряжения

В

 

качестве

 

таких

 

мероприятий

 

рассматривались

:

1. 

Секционирование

 

центров

 

и

 

ис

-

точников

 

питания

 

схемы

 

внешнего

 

электроснабжения

 

позволит

 «

элек

-

трически

 

удалить

» 

источники

 

пи

-

тания

 

друг

 

от

 

друга

что

 

повысит

 

уровни

 

остаточного

 

напряжения

 

на

 

питающих

 

шинах

 

промышленной

 

нагрузки

Кроме

 

того

секциониро

-

вание

 

приведет

 

к

 

ограничению

 

уровней

 

токов

 

короткого

 

замыкания

 

на

 

шинах

 

промышленной

 

нагруз

-

ки

Данное

 

мероприятие

 

является

 

наиболее

 

простым

 

и

 

экономичным

 

с

 

точки

 

зрения

 

реализации

однако

 

имеет

 

ряд

 

ключевых

 

особенностей

заключающихся

 

в

 

необходимости

 

проверки

 

загрузки

 

высоковольтного

 

оборудования

 

при

 

изменившемся

 

потокраспределении

 

во

 

внешней

 

электрической

 

сети

Следует

 

от

-

метить

что

 

зачастую

 

крупные

 

про

-

мышленные

 

предприятия

 

строятся

 

вблизи

 

крупных

 

электрических

 

стан

-

ций

Обеспечение

 

надежности

 

схе

-

мы

 

выдачи

 

мощности

 

этих

 

станций

 

может

 

не

 

позволить

 

выполнить

 

сек

-

ционирование

 

электрической

 

сети

.

В

 

этом

 

случае

 

приходится

 

исполь

-

зовать

 

другие

более

 

дорогие

 

и

 

тех

-

нически

 

сложные

 

мероприятия

.

2. 

Строительство

 

нового

 

центра

 

питания

 

позволит

 

увеличить

 

на

-

дежность

 

электроснабжения

 

про

-

мышленного

 

предприятия

 

и

 

обе

-

спечить

 

независимость

 

источников

 

питания

Однако

 

данное

 

меро

-

приятие

 

требует

 

существенных

 

денежных

 

вложений

 

и

 

имеет

 

зна

-

чительную

 

длительность

 

реализа

-

ции

Это

 

мероприятие

 

имеет

 

место

 

при

 

проектировании

 

новых

 

объек

-

тов

 

промышленной

 

нагрузки

 

с

 

це

-

лью

 

учета

 

требований

 

ПУЭ

 

и

 

НТП

 

по

 

обеспечению

 

надежности

 

про

-

мышленных

 

предприятий

3. 

Быстрое

 

выделение

 

части

 

наиболее

 

ответственной

 

нагруз

-

ки

 

промышленного

 

предприятия

 

на

 

сбалансированный

 

остров

 

по

-

зволяет

 

сохранить

 

устойчивость

 

дви

 

гательной

 

нагрузки

 

и

 

генериру

-

ющих

 

агрегатов

 

при

 

длительных

 

провалах

 

напряжения

Кроме

 

того

это

 

позволит

 

предотвратить

 

пор

-

чу

 

первичных

 

двигателей

 

мини

-

ТЭЦ

 

из

-

за

 

недопустимых

 

нагрузок

 

на

 

валу

 

при

 

скачкообразных

 

вос

-

становлениях

 

напряжения

 

после

 

длительных

 

и

 

продолжительных

 

провалов

 

напряжения

Следует

 

от

-

метить

что

 

данное

 

мероприятие

 

является

 

некоторым

 

компромис

-

сом

 

между

 

требованиями

 

ПУЭ

 

и

 

НТП

так

 

как

 

в

 

момент

 

короткого

 

замыкания

 

уровни

 

остаточного

 

на

-

пряжения

 

остаются

 

по

-

прежнему

 

низкими

однако

 

устойчивость

 

обо

-

рудования

 

сохраняется

Синхро

-

низация

 

выделившегося

 

района

 

осуществляется

 

после

 

устранения

 

возмущений

Для

 

организации

 

по

-

добного

 

меропри

 

ятия

 

необходимо

 

наличие

 

собственной

 

генерации

Также

 

это

 

потребует

 

установки

 

бы

-

стродействующей

 

автоматики

 

де

-

ления

 

сети

Для

 

рассматриваемого

 

промышленного

 

предприятия

 

был

 

выбран

 

именно

 

этот

 

вариант

 

сохра

-

нения

 

надежной

 

работы

 

электро

-

оборудования

.

НЕУСПЕШНЫЕ

 

ЗАПУСКИ

 

КРУПНЫХ

 

ДВИГАТЕЛЕЙ

Успешным

 

запускам

 

крупных

 

двигателей

 

на

 

предприятии

 

ча

-

сто

 

предшествуют

 

несколько

 

не

-

успешных

 

попыток

Так

 

как

 

при

 

их

 

запуске

 

потребляется

 

большой

 

ток

возникающие

 

вследствие

 

это

-

го

 

провалы

 

напряжения

 

в

 

свою

 

очередь

 

приводили

 

к

 

отключе

-

ниям

 

генераторов

 

собственной

 

мини

-

ТЭЦ

 (

рисунок

 2).

Рис

. 2. 

Осциллограммы

 

напряжения

 

и

 

тока

 

при

 

запуске

 

крупного

 

двигателя

КАЧЕСТВО

ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ


Page 5
background image

41

Для

 

облегчения

 

режима

 

запуска

 

двигателей

 

понижающие

 

транс

-

форматоры

 

питающей

 

ПС

 

завода

 

включались

 

на

 

параллельную

 

ра

-

боту

что

 

обеспечивало

 

дополни

-

тельный

 

риск

 

останова

 

основного

 

производства

 

в

 

случае

 

короткого

 

замыкания

Для

 

обеспечения

 

необходимой

реактивной

 

мощности

потребляе

-

мой

 

при

 

запусках

 

и

 

самозапусках

 

двигателей

были

 

предложены

 

устройства

 

динамической

 

ком

-

пенсации

 

реактивной

 

мощности

 

(

ДКРМ

). 

За

 

счет

 

быстродействую

-

щих

 

тиристорных

 

ключей

 

устрой

-

Рис

. 3. 

Запуск

 

двигателя

 

без

 (

вверху

)

и

 

с

 (

внизу

работой

 

ДКРМ

Рис

. 4. 

Баланс

 

реактивной

 

мощности

 

схемы

 

электроснабжения

 

промышленного

 

предприятия

Рис

. 5. 

Коле

-

бания

 

уровня

 

напряжения

 

у

 

потребителей

 

промышленного

 

предприятия

торы

 

мини

-

ТЭЦ

 

работали

 

на

 

под

-

держание

 

нормированной

 

вели

-

чины

 

cos

При

 

этом

 

возможности

 

мини

-

ТЭЦ

 

позволяют

 

обеспечить

 

около

 90% 

требуемой

 

реактивной

 

мощности

 (

рисунок

 4).

Кроме

 

того

наблюдается

 

завы

-

шенный

 

уровень

 

среднего

 

напря

-

жения

 

в

 

течение

 

суток

который

 

невозможно

 

регулировать

 

ввиду

 

морально

 

и

 

физически

 

устарев

-

шего

 

трансформаторного

 

обору

-

дования

Таким

 

образом

изме

-

нения

 

напряжения

 

на

 

суточном

 

интервале

 

времени

 

составляли

 

около

 4,5% 

от

 

величины

 

номи

-

нального

 

напряжения

Дополни

-

тельно

 

уровень

 

нерегулярных

 

колебаний

 

на

 

малом

 

интервале

 

времени

 

мог

 

составлять

 

порядка

 

3% 

от

 

величины

 

номинального

 

на

-

пряжения

 (

рисунок

 5). 

ство

 

ДКРМ

 

генерирует

 

в

 

сеть

 

не

-

обходимую

 

реактивную

 

мощность

 

при

 

провалах

 

напряжения

тем

 

самым

 

поддерживая

 

его

 

необхо

-

димый

 

уровень

На

 

рисунке

 3 

по

-

казан

 

расчет

 

процесса

 

запуска

 

двигателя

 

с

 

учетом

 

и

 

без

 

учета

 

ра

-

боты

 

ДКРМ

Как

 

видно

установка

 

устройства

 

позволяет

 

компенсиро

-

вать

 

большую

 

часть

 

требуемой

 

ре

-

активной

 

мощности

значительно

 

сокращая

 

длительность

 

провала

что

 

позволит

 

отказаться

 

от

 

вклю

-

чения

 

трансформаторов

 

питаю

-

щей

 

ПС

 

на

 

параллельную

 

работу

.

НЕОПТИМАЛЬНЫЙ

 

БАЛАНС

 

РЕАКТИВНОЙ

 

МОЩНОСТИ

 

Основная

 

потребность

 

реактив

-

ной

 

мощности

 

нагрузки

 

обеспе

-

чивалась

 

за

 

счет

 

потребления

 

из

 

внешней

 

сети

тогда

 

как

 

генера

-

 2 (47) 2018


Page 6
background image

42

В

 

первую

 

очередь

была

 

реко

-

мендована

 

замена

 

устаревших

 

трансформаторов

 110/6 

кВ

 

на

 

но

-

вые

 

с

 

устройствами

 

РПН

которые

 

позволят

 

регулировать

 

уровень

 

среднего

 

напряжения

 

в

 

течение

 

суток

Кроме

 

того

рекомендо

-

ванные

 

устройства

 

ДКРМ

 

позво

-

лят

 

снизить

 

уровни

 

нерегуляр

-

ных

 

кратковременных

 

колебаний

 

и

 

обеспечить

 

более

 

ровный

 

гра

-

фик

 

на

 

малых

 

интервалах

 

вре

-

мени

Наконец

на

 

генераторах

 

мини

-

ТЭЦ

 

было

 

рекомендовано

 

перевести

 

регуляторы

 

возбужде

-

ния

 

в

 

положение

 

регулирования

 

напряжения

Результаты

 

модели

-

рования

 

предлагаемых

 

решений

 

проиллюстрированы

 

последо

-

вательностью

 

действий

 

на

 

ри

-

сунке

 6.

 

Опыт

 

внедрения

 

систем

 

ав

-

томатизации

 

на

 

промпредприя

-

тиях

 

убедительно

 

показал

что

 

нескоординированная

 

работа

 

устройств

 

регулирования

 

напря

-

жения

  (

АРВ

 

синхронных

 

генера

-

торов

РПН

 

трансформаторов

ДКРМ

), 

установленных

 

в

 

элек

-

трической

 

сети

 

потребителя

в

 

отдельных

 

случаях

 

приводит

 

к

 

несогласованному

 

регулиро

-

ванию

 

и

в

 

конечном

 

счете

к

 

не

-

оптимальному

 

режиму

 

по

 

ре

-

активной

 

мощности

 

и

 

уровням

 

напряжения

Решение

 

таких

 

про

-

блем

 

обеспечивает

 

централи

-

зованная

 

автоматизированная

 

система

 

комплексного

 

регули

-

рования

 

напряжения

  (

АСКРН

), 

координирующая

 

совместное

 

функционирование

 

локальных

 

устройств

 

автоматических

 

регу

-

ляторов

АСКРН

 

реализует

 

сле

-

дующие

 

базовые

 

функции

 

авто

-

матизации

:

 

положение

 

регулирующих

 

от

-

паек

 

трансформаторов

  (

РПН

ВДТ

);

 

уровень

 

напряжения

 

АРВ

 

на

 

шинах

 

генерирующих

 

агрега

-

тов

;

 

уровень

 

компенсируемой

 

мощ

-

ности

 

устройств

 

ДКРМ

;

Рис

. 6. 

Процесс

 

выравнивания

 

про

-

филя

 

напряжения

 

у

 

потребителей

 

промышленного

 

предприятия

Рис

. 7. 

Кривые

 

тока

 

искажающих

 

нагрузок

 

управление

 

дискретными

 

ис

-

точниками

 

реактивной

 

мощно

-

сти

 (

БСК

реакторы

).

Перечень

 

функций

 

АСКРН

 

мо

-

жет

 

быть

 

дополнен

 

для

 

конкрет

-

ных

 

условий

 

применения

.

АСКРН

 

может

 

контролировать

 

следующие

 

параметры

 

для

 

обе

-

спечения

 

оптимального

 

баланса

 

реактивной

 

мощности

:

 

уровни

 

напряжения

 

на

 

шинах

 

потребителей

 

в

 

каждый

 

момент

 

времени

;

 

величина

 

потребления

 

реактив

-

ной

 

мощности

 

из

 

внешней

 

сети

;

 

регулировочный

 

диапазон

 

генерирующих

 

агрегатов

 

в

 

каж

-

дый

 

момент

 

времени

;

 

загрузка

 

линейного

 

оборудо

-

вания

контроль

 

перетоков

 

во

 

внутренней

 

схеме

 

электро

-

снабжения

;

 

оперативный

 

уровень

 

резерва

 

по

 

всем

 

источникам

 

реактив

-

ной

 

мощности

;

 

вид

 

возмущения

определяю

-

щий

 

реакцию

 

системы

  (

запуск

 

двигателей

аварийное

 

собы

-

тие

отключение

 

генераторов

 

и

 

др

.).

В

 

нормальных

 

режимах

 

ра

-

боты

 

наличие

 

такой

 

системы

 

по

-

зволит

 

обеспечить

 

оптимальный

 

баланс

 

реактивной

 

мощности

 

с

 

контролем

 

уровня

 

ее

 

потре

-

бления

снизить

 

величину

 

не

-

регулярных

 

колебаний

 

и

 

стаби

-

лизировать

 

уровни

 

напряжения

 

на

 

шинах

 

энергопринимающих

 

устройств

 

собственника

а

 

также

 

поддержать

 

необходимый

 

ре

-

зерв

 

реактивной

 

мощности

Это

 

обеспечит

 

не

 

только

 

требуемый

 

уровень

 

качества

 

электриче

-

ской

 

энергии

но

 

также

 

позволит

 

снизить

 

стоимость

 

покупаемой

 

электроэнергии

 

из

 

внешней

 

сети

В

 

аварийных

 

и

 

особых

 

режи

-

мах

 

работы

 

система

 

обеспечит

 

совместную

 

работу

 

устройств

 

регулирования

 

напряжения

 

и

 

обеспечит

 

максимальное

 

бы

-

стродействие

 

и

 

восстановление

 

нормальных

 

параметров

 

режима

.

Регулирование

 

напряжения

 

ВДТ

 

или

 

РПН

Включение

 

ДКРМ

Комплексное

 

регулирование

 

напряжения

Печная

 

нагрузка

Плавильный

 

цех

Компьютерная

 

нагрузка

 (

ЦОД

)

НЕУДОВЛЕТВОРИТЕЛЬНЫЙ

 

ГАРМОНИЧЕСКИЙ

 

СОСТАВ

 

НАПРЯЖЕНИЯ

Неудовлетворительный

 

гармони

-

ческий

 

состав

 

напряжения

 

связан

 

прежде

 

всего

 

с

 

наличием

 

резкопе

-

ременной

 

нагрузки

возникающей

 

при

 

работе

 

электродуговых

 

печей

 

и

 

плавильных

 

цехов

Кроме

 

того

дополнительный

 

вклад

 

в

 

искаже

-

ние

 

кривой

 

напряжения

 

вносит

 

крупный

 

центр

 

диспетчеризации

 

производства

 

с

 

центром

 

обра

-

ботки

 

данных

 — 

ЦОД

  (

рисунок

 7). 

Совокупное

 

влияние

 

нелинейной

 

нагрузки

 

приводило

 

к

 

перегора

-

КАЧЕСТВО

ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ


Page 7
background image

43

ниям

 

предохранителей

 

на

 

транс

-

форматорах

 

напряжения

а

 

также

 

ложному

 

срабатыванию

 

устройств

 

релейной

 

защиты

Гармонический

 

анализ

 

профиля

 

напряжения

 

показал

что

 

долевой

 

состав

 

гармоник

 

высшего

 

поряд

-

ка

 

не

 

удовлетворяет

 

требованиям

 

ГОСТ

 13109-87 [3] (

рисунок

 8).

Как

 

показали

 

результаты

 

моде

-

лирования

ввод

 

фильтрокомпен

-

сирующих

 

устройств

установлен

-

ных

 

непосредственно

 

на

 

шинах

 

с

 

резкопеременной

 

нагрузкой

по

-

зволит

 

снизить

 

влияние

 

высших

 

гармоник

 

и

 

выровнять

 

кривую

 

на

-

пряжения

 (

рисунок

 9).

ВЫВОДЫ

1. 

Сооружение

 

собственной

 

ге

-

нерации

 

не

 

позволяет

 

полностью

 

решить

 

проблемы

 

от

 

нарушения

 

качества

 

электроэнергии

 

и

 

на

-

дежности

 

электроснабжения

 

соб

-

ственных

 

потребителей

 — 

крупно

-

го

 

промышленного

 

предприятия

что

 

приводит

 

к

 

крупным

 

финансо

-

вым

 

издержкам

.

2. 

При

 

проектировании

 

систем

 

электроснабжения

 

промышленных

 

предприятий

 

и

 

анализе

 

устойчиво

-

сти

 

их

 

двигательной

 

нагрузки

 

необ

-

ходимо

 

учитывать

 

не

 

только

 

требо

-

вания

 

ПУЭ

а

 

также

 

НТП

 

ЭПП

-94, 

ужесточающих

 

требования

 

в

 

части

 

обеспечения

 

уровней

 

остаточного

 

напряжения

.

3. 

Для

 

оптимизации

 

уровней

 

на

-

пряжения

 

и

 

баланса

 

реактивной

 

мощности

 

с

 

учетом

 

предложенных

 

комплексных

 

мероприятий

 

обеспе

-

чения

 

надежности

 

электроснаб

-

жения

 

и

 

качества

 

электроэнергии

 

необходима

 

координирующая

 

авто

-

матизированная

 

система

 

комплекс

-

ного

 

регулирования

 

напряжения

.

4. 

При

 

проектировании

 

элек

-

троснабжения

 

промпредприятий

 

крайне

 

важен

 

учет

 

возрастаю

-

щей

 

доли

 

нелинейной

 

и

 

резко

-

переменной

 

нагрузки

приводя

-

щей

 

к

 

искажениям

 

питающего

 

напряжения

 

и

 

негативно

 

влияю

-

щей

 

на

 

остальных

 

потребителей

 

предприятия

Гармонический

 

анализ

 

на

 

математической

 

мо

-

дели

 

сети

 

потребителя

 — 

наи

-

более

 

эффективное

 

средство

 

выбора

 

фильтрокоменсирующих

 

устройств

  (

ФКУ

для

 

обеспече

-

ния

 

КЭ

 

как

 

на

 

этапе

 

проектиро

-

вания

так

 

и

 

при

 

обследовании

 

уже

 

существующих

 

объектов

5. 

Предложенный

 

комплекс

 

меро

-

приятий

 

позволит

 

снизить

 

количе

-

ство

 

остановов

 

производства

 

от

 

нарушений

 

надежности

 

электро

-

снабжения

 

и

 

качества

 

электро

-

энергии

 

на

 

величину

 

до

 90%.  

ЛИТЕРАТУРА

1.  DIgSILENT PowerFactory — 

Комплексная

 

система

 

рас

-

чета

 

и

 

планирования

 

электрических

 

режимов

. URL: 

http://www.rtsoft.ru/catalog/soft/branch/detail/2242/.

2. 

Правила

 

устройства

 

электроустановок

 (

ПУЭ

). 

Утвержде

-

ны

 

Приказом

 

Минэнерго

 

России

 

от

 08.07.2002 

г

 204.

3. 

Проектирование

 

электроснабжения

 

промышленных

 

предприятий

НТП

 

ЭПП

-94. 

М

.: 

ВНИКПИ

 

Тяжпромэлек

-

тропроект

, 1994. 67 

с

.

4. 

ГОСТ

 13109-97. 

Электрическая

 

энергия

.

Совместимость

 

технических

 

средств

 

электромагнитная

Нормы

 

каче

-

ства

 

электрической

 

энергии

 

в

 

системах

 

электроснабже

-

ния

 

общего

 

назначения

М

.: 

Международный

 

совет

 

по

 

стандартизации

метрологии

 

и

 

сертификации

, 1997.

Рис

. 8. 

Гармонический

 

состав

 

напряжения

 

промышленного

 

предприятия

Печная

 

нагрузка

 1 

с

Печная

 

нагрузка

 2 

с

Плавильный

 

цех

 1 

с

Плавильный

 

цех

 2 

с

Компьютерная

 

нагрузка

 1 

с

Компьютерная

 

нагрузка

 2 

с

Рис

. 9. 

Гармонический

 

состав

 

напряжения

 

промышленного

 

предприятия

 

после

 

ввода

 

ФКУ

Печная

 

нагрузка

 1 

с

Печная

 

нагрузка

 2 

с

Плавильный

 

цех

 1 

с

Плавильный

 

цех

 2 

с

Компьютерная

 

нагрузка

 1 

с

Компьютерная

 

нагрузка

 2 

с

REFERENCES
1.  DIgSILENT PowerFactory — complex system for electrical 

modes calculating and planning. Available at: http://www.rtsoft.
ru/catalog/soft/branch/detail/2242/ (accessed April 01, 2018).

2.  Electrical installation code. Russian Ministry of Energy Publ., 

2002. (in Russian)

3.  NTP EPP-94. Power supply designing for industrial enter-

prises. Moscow, VNIKPI Tyazhpromelektroproekt Publ., 1994. 
67 p. (in Russian)

4.  State Standard 13109-97. Electric energy. Electromagnetic 

compatibility of technical equipment. Power quality limits in 
public electrical systems. Moscow, Mezhdunarodnyy sovet 
po standartizatsii, metrologii i serti

 katsii Publ., 1997. 33 p. 

(in Russian)

 2 (47) 2018


Читать онлайн

На примере реального объекта (крупного промышленного предприятия) рассмотрены проблемы обеспечения качества электроэнергии и надежности электроснабжения, возникающие, в частности, из-за недостаточно проработанных проектных решений. Предложены технические мероприятия и средства, позволяющие устранить недостатки схемы электроснабжения и показана эффективность данных средств с использованием средств математического моделирования.

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 2(71), март-апрель 2022

О предельных значениях отклонения частоты напряжения генерирующих установок ТЭЦ и гистограммах ее распределения

Учет электроэнергии / Тарифообразование / Качество электроэнергии
Тукшаитов Р.Х. Семенова О.Д. Иванова В.Р.
Спецвыпуск «Россети» № 1(24), март 2022

Эффективность различных мероприятий по повышению качества электрической энергии

Учет электроэнергии / Тарифообразование / Качество электроэнергии
Тимур Данник, Виктория Дубровская (АО «Россети Тюмень» Сургутские электрические сети)
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 1(70), январь-февраль 2022

Обзор функциональности интеллектуальных приборов учета электроэнергии «МИРТЕК» с комбинированным GSM-модулем с поддержкой GPRS и NB-IoT

Учет электроэнергии / Тарифообразование / Качество электроэнергии
ГК «МИРТЕК»