Разработка и совершенствование способов компенсации неактивной мощности дуговых сталеплавильных печей

• Автор: Панова, Олеся Сергеевна
• Шифр специальности: 05.09.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 173 с. : ил.

1. ВЛИЯНИЕ ДУГОВЫХ СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫХ ПЕЧЕЙ

НА ПИТАЮ ЩУЮ СЕТЬ

1.1. Энергетические соотношения в системе «сеть-потребитель»

1.2. Результаты экспериментального исследования токов ДСП

1.3. Модуляция постоянной составляющей токов ДСП

1.4. Модуляция основной гармоники сетевого тока ДСП

1.5. Оценка негативного влияния неактивных составляющих тока печи

1.6. Обзор способов компенсации неактивной мощности ДСП

1.7. Существующая система компенсации неактивной мощности

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

2. КОМПЕНСАТОР НА ОСНОВЕ ТИРИСТОРНОРЕАКТОРНОЙ ГРУППЫ
2.1. Анализ обобщенного реактивного компенсатора
2.2. Расчет мощности обобщенного компенсатора
2.3. Спектральная модель тиристорно-реакторной группы
2.4. Анализ ТРГ в режиме компенсации реактивной мощности
2.5. Анализ ТРГ в режиме компенсации постоянной
составляющей
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
3. АКТИВНЫЕ СЕТЕВЫЕ ФИЛЬТРЫ
3.1. Принцип действия и возможности выпрямительного сетевого фильтра
3.2. Построение регулировочных характеристик идеализированного ВСФ
3.3. Спектральная модель ВСФ
3.4. Анализ ВСФ в режиме компенсации постоянной составляющей
3.5. Коммутационные процессы в ВСФ
3.6. Сравнение различных способов подавления постоянной составляющей токов печи
3.7. Перспективы применения мостовых активных фильтров с высокочастотной коммутацией
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
4. ДИНАМИКА ТИРИСТОРНЫХ КОМПЕНСАТОРОВ НЕАКТИВНОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ ПОЛНОЙ
МОЩНОСТИ
4.1. Частотные характеристики при управлении стохастическим

объектом
4.2. Компенсация постоянной составляющей по периодам
4.3. Компенсация постоянной составляющей по полупериодам
4.4. Динамика ВСФ
4.5. Компенсация реактивной мощности по полупериодам
4.6. Динамика ТРГ
4.7. Частота дискретизации системы управления
4.8. Вопросы реализации микропроцессорных систем
управления ТРГ и ВСФ
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
Приложение 1. Экспериментальный макет ВСФ
Приложение 2. Экспериментальный макет ТРГ
Приложение 3. Математическая модель ВСФ в среде МаЧаЬ8шшНпк
Приложение 4. Математическая модель ТРГ в среде МаЛаЬ-ЗнпиНпк

Актуальность проблемы. В настоящее время доля стали, выплавляемой в дуговых сталеплавильных печах (ДСП) в объеме мировой выплавки стали превышает 30%. Увеличение выплавки сопровождается ростом вместимости печей и их мощности. В настоящее время мощность ДСП, рассчитанных на питающее напряжение 35 кВ, достигает 100 - 200 MBA.
Дуговые сталеплавильные печи как нагрузки негативно влияют на качество электрической энергии питающей сети. Характер потребления активной и реактивной электроэнергии печными агрегатами соответствует их резкопеременным, повторно кратковременным режимам работы. Работа ДСП с нестабильным потреблением реактивной мощности сопровождается в электрической сети потреблением неактивной мощности и возникновением колебаний напряжения (эффект фликера). Несинусоидальность и несимметричность фазных токов, потребляемых печью, приводит к искажению формы кривой и несимметрии напряжения и появлению медленно изменяющейся постоянной составляющей тока, что в свою очередь оказывает негативное влияние на сетевое оборудование, увеличивая потери и уменьшая срок его службы.
Эффективным энергосберегающим мероприятием по повышению качества электроэнергии является установка средств компенсации неактивной мощности. Для компенсации неактивных составляющих полной мощности ДСП применяются различные сетевые компенсаторы (фильтры), подключаемые параллельно входу ДСП. Компенсаторы подразделяются на пассивные, состоящие исключительно из реактивных элементов, и активные, содержащие мощные полупроводниковые ключи (однооперационные тиристоры либо полностью управляемые ключи). Широко распространено применение гибридных фильтров, представляющих собой совокупность пассивных и активных компенсаторов.
Высокий уровень мощностей и напряжений ДСП ограничивает до настоящего применение в компенсаторах полностью управляемых полупроводниковых ключей. Поэтому главное внимание уделено бестрансформаторным компенсаторам на базе однооперационных тиристоров, успешно применяющихся в высоковольтных устройствах. Тиристорно-реакторная группа (ТРГ) в сочетании с резонансным пассивным сетевым фильтром является наиболее распространенным компенсатором реактивной мощности и давно находит применение в промышленности. Компенсация реактивного тока ДСП позволяет повысить рабочее напряжение ДСП и повысить ее производительность на 20 %.
Однако недостаточно изученными остаются вопросы выбора величины реактивных элементов компенсатора при работе на стохастическую нагрузку. Практически не рассматривался вопрос о способах компенсации низших

. ^іиг-ііиіи тііиаааіірчірчніїїііііаіаіііііі
ІІІІІІІІІІІІІІІІІІІ ІІІІІІІІІІІІІіІІН ІІІІІІІІІІІІІІІІІІІ ІІІІІІІІІІГ71ІІІІІІ ■ ІНШІ*
тії ТИГЛІ ІНШІ МтІШШІттіт

50 б)
О 10 20 ЗО
Рис. 2.8. Спектр напряжения на дросселе в линейном (а) и логарифмическом
(б) масштабах.
6. Находим ток через реактор, его спектр. Вследствие режима прерывистого тока необходимо знать начальные условия для тока и откорректировать выражение для тока дросселя так, чтобы перед
включением дросселя ток равнялся бы нулю.
іг 1(0) :=
АкСО5(к0-7) + Вк5Іп(к'0-і))
II := ігі аі 0

II = -46
коррекция тока с учетом начального условия:
іг(6) := іг1(0)
А/*
^ := —^(іг(0)-со5(к-0)) Є
Нмг*К)!
^ := ~^(іг(0) зіп(к-0))
7. Находим амплитуду первой гармоники тока, постоянную составляющую через ветвь 10 и действующее значение тока ГО:
Д^:= Сі. 11 =347.439 А
^:=іЕіг(Є) 10 = 45.575 А
0
ГО := ^Х(іг(0>)2 ГО = 385.133 А
л 0