Повышение эффективности функционирования устройств поперечной компенсации электротехнических систем электротехнологий

• Автор: Фрозинова, Татьяна Юрьевна
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 134 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ РАСЧЕТА, МОДЕЛИРОВАНИЯ
И УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ УСТРОЙСТВ ПОПЕРЕЧНОЙ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ
1.1 Условия функционирования и анализ конструктивных схем
1.2 Физические процессы в устройствах поперечной компенсации
реактивной мощности и методы их моделирования
1.3 Методы расчета параметров и надежности
1.4 Цель и задачи исследования
1.5 Выводы
ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ
ПРОЦЕССОВ В ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОМ КОМПЛЕКСЕ «ЭЛЕКТРОПИТАЮЩАЯ СИСТЕМА - ДУГОВАЯ СТАЛЕПЛАВИЛЬНАЯ ПЕЧЬ - СТАТИЧЕСКИЙ ТИРИСТОРНЫЙ КОМПЕНСАТОР»
2.1 Общие положения
2.2 Математическая модель электропитающей системы
2.3 Математическая модель системы «дуговая сталеплавильная печь -
статический тиристорный компенсатор»
2.4 Определение влияния резкопеременной, нелинейной,
несимметричной, циклической нагрузки, высокочастотных гармоник на квазистационарные переходные электромагнитные процессы.
2.5 Выводы

ГЛАВА 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ, УСЛОВИЙ
ФОРМИРОВАНИЯ ЗАКОНА И СТРУКТУРЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИМ КОМПЛЕКСОМ «ЭЛЕКТРОПИТАЮЩАЯ СИСТЕМА - ДУГОВАЯ СТАЛЕПЛАВИЛЬНАЯ ПЕЧЬ - СТАТИЧЕСКИЙ ТИРИСТОРНЫЙ КОМПЕНСАТОР»
3.1 Определение уровня надежности электротехнического комплекса
3.2 Исследование математической модели переходных процессов
в электротехническом комплексе для определения его рациональных параметров
3.3 Определение условий формирования закона и структуры
управления
3.4 Выводы
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
ПРИ ПРИМЕНЕНИИ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА
«ЭЛЕКТРОПИТАЮЩАЯ СИСТЕМА - ДУГОВАЯ СТАЛЕПЛАВИЛЬНАЯ ПЕЧЬ - СТАТИЧЕСКИЙ ТИРИСТОРНЫЙ КОМПЕНСАТОР»
4.1 Технические решения по электротехническому комплексу
4.2 Планирование эксперимента, методика и аппаратура исследований
4.3 Экспериментальные исследования переходных процессов
в электротехническом комплексе
4.4 Расчет показателей экономической эффективности
4.5 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. В условиях растущего дефицита энергетических ресурсов, динамики опережающего роста тарифов на электроэнергию возрастает роль энергоэффективности в технологических процессах и развивающейся экономике страны. Оптимизация режимов электропотребления, повышение рентабельности производства и обеспечение конкурентоспособности выпускаемой продукции - стратегическая линия экономической эффективности внедрения энергосберегающих мероприятий.
Поэтому одним из путей снижения потерь электроэнергии, улучшения режимов электроэнергетических систем и систем электроснабжения, повышения качества электроэнергии является установка устройств компенсации реактивной мощности.
Недостаточный уровень качества электрической энергии вызван электропотребителями с резкопеременной, нелинейной, несимметричной и циклической нагрузкой, что характерно для дуговых сталеплавильных печей (ДСП), которые являются составляющей электротехнологий.
Для компенсации реактивной мощности ДСП применяют в основном быстродействующие компенсаторы с тиристорно-реакторной группой, главной функцией которых, кроме компенсации постоянной составляющей реактивной мощности и подавления высших гармоник с помощью силовых фильтров, является снижение до необходимого уровня колебаний амплитуд реактивного тока прямой последовательности.
Этим вопросам посвящен ряд работ отечественных и зарубежных авторов: Веников В.А., Матур Р.М, Штейменц Ч.П., Железко Ю.С., Карташев И.И., Де-мирчан К.С., Тропин В.В. и др. В работах этих авторов успешно использованы различные методы для решения задач, связанных с обеспечением качества электроэнергии, потребляемой резкопеременной нагрузкой.
Однако неполный учет характеристик данных факторов в комплексе при расчете параметров электротехнических устройств поперечной компенсации ре-

2.3 Математическая модель системы «дуговая сталеплавильная печь — статический тиристорный компенсатор»
Дуговые сталеплавильные печи относятся к мощным нагрузкам с неодинаковым потреблением по фазам. Ток, проходящий по дуге каждой фазы определяется расстоянием между электродом и шихтой. Обвалы шихты в период ее расплава не позволяют поддерживать одинаковые расстояния во всех фазах и их токи оказываются разными.
Рассмотрим особенности схем замещения, применяемых в настоящее время для расчетов мгновенных значений электрических параметров ДСП с учетом нелинейностей (дуга, кроткая сеть) в электротехническом комплексе «элетропи-тающая система - статический компенсатор - дуговая сталеплавильная печь». Основными критериями оценки в данном случае могут служить желаемая степень адекватности расчетов или простота использования той или иной схемы замещения.
Задача имитационного моделирования сводится к учету всех нелинейностей электропечного контура и несимметрии параметров по фазам. Для адекватного расчета электрических характеристик требуется также учитывать возмущения в электропечном контуре и другие параметры. Например, в период расплавления из-за неоднородности шихты под электродами разных фаз в результате обвалов подплавляемых кусков и отработки приводом перемещения электродов коротких замыканий или обрывов дуг происходит изменение взаимного расположения токоведущих элементов фаз и следовательно потокосцепления между ними [3]. Изменение физических и геометрических параметров дугового промежутка, вызываемое процессом плавления, колебаниями торца электрода, существенно определяется характером шихты, периодом плавки, индивидуальными особенностями типа конструкции или даже конкретной установки. Поэтому ни детерминированное моделирование, ни учет случайных возмущений в случае использования стохастических моделей не позволяют адекватно описать электрические процессы