Повышение эффективности управления эксплуатационными режимами систем электроснабжения промышленных предприятий с резкопеременной нагрузкой

• Автор: Тарасов, Владимир Маркелович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Магнитогорск
• Количество страниц: 179 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. СОСТОЯНИЕ И УПРАВЛЕНИЕ ПЕРЕХОДНЫМИ РЕЖИМАМИ ПРОМЫШЛЕННЫХ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ, ИМЕЮЩИХ ОБЪЕКТЫ МАЛОЙ ЭНЕРГЕТИКИ, ПРИ НАЛИЧИИ РЕЗКОПЕРЕМЕННОЙ НАГРУЗКИ
1.1. Аналитический обзор исследований по методам управления режимами промышленных систем электроснабжения
1.2. Аналитический обзор методов расчета переходных режимов промышленных систем электроснабжения при параллельной и раздельной работе с энергосистемой
1.3. Аналитический обзор трудов, посвященных исследованию влияния резкопеременной нагрузки на показатели качества электрической энергии в системе электроснабжения
1.4. Обзор программного обеспечения для расчета переходных режимов систем электроснабжения с резкопеременной нагрузкой
Цели и задачи исследования
2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОБЪЕКТОВ МАЛОЙ ЭНЕРГЕТИКИ И ЭЛЕКТРОПРИЕМНИКОВ С РЕЗКОПЕРЕМЕННОЙ НАГРУЗКОЙ
2.1. Постановка задачи моделирования объектов малой энергетики
2.2. Особенности математического моделирования синхронных генераторов с учетом рода первичного двигателя при расчете переходного режима
2.3. Математическое моделирование регулируемых газотурбинных и парогазовых установок
2.4. Математическое моделирование регулируемых газопоршневых агрегатов
2.5. Математическое моделирование регулируемых газовых утилизационных бескомпрессорных установок
2.6. Математическое моделирование электроприемников с резкопеременной нагрузкой
2.6.1. Математические модели синхронных и асинхронных двигателей с резкопеременным характером нагрузки на валу
2.6.2. Математические модели двигателей постоянного тока, питающихся от тиристорных преобразователей
2.6.3. Математическая модель двигателя переменного тока, получающего питание от преобразователей частоты с непосредственной связью
2.6.4. Математическая модель двигателя переменного тока, питающегося от тиристорного преобразователя со звеном постоянного тока
Выводы
3. МОДЕЛИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ПЕРЕХОДНЫХ РЕЖИМОВ ПРОМЫШЛЕННЫХ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ, ИМЕЮЩИХ В СВОЕМ СОСТАВЕ ОБЪЕКТЫ МАЛОЙ ЭНЕРГЕТИКИ И РЕЗКОПЕРЕМЕННУЮ НАГРУЗКУ
3.1. Постановка задачи моделирования переходных режимов промышленных систем электроснабжения при наличии резкопеременной нагрузки
3.2. Расчет установившегося режима в задаче определения параметров переходных эксплуатационных процессов
3.3. Методика расчета эксплуатационного переходного режима промышленной системы электроснабжения при параллельной работе с энергосистемой и выходе на раздельную работу
3.4. Разработка алгоритма управления эксплуатационными переходными режимами при работе резкопеременной нагрузки

3.5. Программная реализация разработанной методики расчета эксплуатационных
переходных режимов
Выводы
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ РЕЖИМОВ ПРОМЫШЛЕННОЙ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ С ПОМОЩЬЮ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА НА ПРИМЕРЕ ОАО «ММК»
4.1. Постановка задачи исследования
4.2. Техническое описание объекта исследования
4.3. Исследование динамической устойчивости синхронных генераторов, приводимых различного рода первичными двигателями
4.4. Исследование графиков электрических нагрузок ЭСПЦ ОАО «ММК»
4.5. Расчет и анализ переходных режимов при параллельной работе с энергосистемой электростанций ОАО «ММК» и наличии резкопеременной нагрузки
4.5.1. Исследование эксплуатационных переходных режимов Магнитогорского энергетического узла в целом
4.5.2. Исследование эксплуатационных переходных режимов отдельных электроприемников
4.6. Расчет и анализ эксплуатационных переходных режимов на примере ЛПЦ-4 ОАО «ММК»
4.6.1. Определение колебаний частоты в эксплуатационных переходных режимах ЛПЦ-4 ОАО «ММК»
4.6.2. Исследование и анализ эксплуатационных переходных режимов при наличии большого числа резкопеременных нагрузок в системе электроснабжения сложной конфигурации
4.6.3. Исследование влияния способов представления питающей сети на параметры переходного эксплуатационного режима
4.6.4. Исследование эксплуатационных переходных режимов на примере ЛПЦ-4 в перспективной схеме электроснабжения при наличии объектов малой энергетики
4.7. Расчет и анализ эксплуатационных переходных режимов при выходе ТЭЦ ОАО «ММК» на раздельную работу с энергосистемой и наличии резкопеременной нагрузки
4.8. Разработка рекомендаций по использованию результатов работы
4.9. Определение расчетного экономического эффекта от предложенных мероприятий
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы.
Система электроснабжения современного металлургического предприятия представляет собой комплекс сложного энергоемкого технологического оборудования и генерирующих мощностей. В настоящее время увеличивается как единичная мощность, так и общая доля электроустановок с резкопеременным характером потребления электроэнергии. В системе электроснабжения промышленного предприятия (СЭПП) к данным нагрузкам относятся электроприемники прокатного передела и электросталеплавильного производства. Наличие таких потребителей приводит к ухудшению качества напряжения в сети, качанию роторов синхронных генераторов (СГ) собственных электростанций промышленных предприятий и снижению устойчивости отдельных машин переменного тока и СЭПП в целом.
В современных рыночных условиях промышленные предприятия с целью снижения энергозатрат на производство заинтересованы в развитии собственных электростанций. Малые капитальные вложения и возможность использования вторичных энергетических ресурсов металлургического производства стимулируют использование объектов малой энергетики в виде СГ, приводимых газовыми турбинами и газопоршневыми двигателями. Это существенно усложняет конфигурацию промышленных электрических сетей, а при наличии энергоемких резкопеременных нагрузок делает актуальными проблемы обеспечения устойчивости самих генераторов и системы электроснабжения в целом.
Таким образом, параллельная работа объектов малой энергетики и мощных электроприемников с резкопеременной нагрузкой в СЭПП сопровождается эксплуатационными переходными режимами (ЭПР). Особенно утяжеляет такие переходные процессы выход электростанции с нагрузкой на раздельную работу с энергосистемой в результате срабатывания релейной защиты или противоаварийной автоматики. Управление подобными режима-

никает асинхронный ход, при этом СГ выдает асинхронную мощность, обусловленную асинхронным ходом. Определение асинхронной мощности генератора при параллельной или раздельной работе СЭПП с энергосистемой приведено в работах Б.И. Заславца, В.А. Игуменщева, A.B. Малафеева [38, 11, 61, 39, 43]. В общем случае она находится по следующему выражению:
где 5 - скольжение.
Наиболее подробно вопрос расчета асинхронной мощности СГ при параллельной работе и при выходе на раздельную работу с энергосистемой рассмотрен в работах Николаева H.A. [70, 71].
Момент паровой турбины линейно зависит от увеличения угловой скорости и с уменьшением окружной скорости увеличивается. Активная мощность в относительных номинальных единицах представляет собой произведение момента на частоту. Таким образом, изменение момента турбины может быть определено согласно диаграмме режимов с учетом пропорционального частоте сети изменения расхода пара на турбину AM и некоторого коэффициента пропорциональности AV/AМ. Анализ большого числа диаграмм режимов показал, что данный коэффициент может быть принят в относительных единицах [61, 39, 11]:
Полученный таким образом момент должен быть скорректирован по действительной частоте вращения [61, 39, 11]:
где Мт1ру - момент турбины в нормальном режиме работы, / - текущая частота, Гц.
В свою очередь, активная мощность, выдаваемая генератором в сеть, должна быть скорректирована по действительной частоте вращения.
После ряда преобразований получаем, что активная мощность, выдаваемая генераторами в сеть при пониженной частоте с учетом производи-
AF/ДМ = 0,9.
(2.7)
(2.8)