Защита электроприёмников металлургических предприятий от провалов напряжения в системе электроснабжения с помощью электроприводов

• Автор: Басов, Павел Михайлович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Липецк
• Количество страниц: 182 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 ВЛИЯНИЕ ПРОВАЛОВ НАПРЯЖЕНИЯ НА РАБОТУ ЭЛЕКТРОПРИЁМНИКОВ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПРЕДПРИЯТИЙ
1.1 Анализ литературных источников и постановка задач
исследования
1.2 Анализ статистики отключений потребителей вследствие провалов напряжения на металлургических предприятиях
1.3 Разработка рекомендаций по снижению влияния провалов напряжения на работу технологических агрегатов с помощью схемотехнических
решений
ВЫВОДЫ
2 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОВАЛОВ НАПРЯЖЕНИЯ И РАСЧЁТ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ
2.1 Разработка методики эксперимента по исследованию провалов напряжения в распределительных сетях металлургических предприятий
2.2 Разработка классификации типов потребителей по степени чувствительности к провалам напряжения
2.3 Анализ зависимости уровня остаточных напряжений от параметров системы электроснабжения
2.4 Анализ влияния двигательной нагрузки на уровень остаточного
напряжения при провале
ВЫВОДЫ
3 РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВА ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ НА МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПРЕДПРИЯТИЯХ
В КАЧЕСТВЕ КОМПЕНСАТОРОВ ПРОВАЛОВ НАПРЯЖЕНИЯ
3.1 Требования к электродвигателю, используемому в качестве компенсатора провалов напряжения
3.2 Исследование системы «компенсатор-потребитель» на базе

асинхронного электропривода
3.3 Исследование системы «компенсатор-потребитель» на базе
синхронного электропривода
ВЫВОДЫ
4 РАЗРАБОТКА СХЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ УСТРОЙСТВОМ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ПОТРЕБИТЕЛЕЙОТ ПРОВАЛОВ НАПРЯЖЕНИЯ НА БАЗЕ СИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА
4.1 Требования к системе управления
4.2 Разработка логической схемы управления системой
«компенсатор-потребитель»
4.3 Апробация устройства для защиты потребителей металлургических предприятий от провалов напряжения на базе синхронного
электропривода
ВЫВОДЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Статистика простоев агрегатов Производства
холодного проката и покрытий Новолипецкого металлургического
комбината вследствие провалов напряжения
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Проверка адекватности модели асинхронного
двигателя
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 Практическое применение результатов
диссертационной работы

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. В последние десятилетия активным образом происходит повышение степени автоматизации технологических процессов на металлургических предприятиях. В этой связи всё большую долю среди потребителей электроэнергии на металлургических предприятиях занимают устройства на базе силовой электроники (частотно-регулируемые привода, тиристорные преобразователи и т.п.), а также микропроцессорной техники (промышленные контроллеры, устройства релейной защиты и автоматики, системы телемеханики и учёта электроэнергии), предъявляющие повышенные требования к качеству электроэнергии и электромагнитной совместимости [2, 3, 5, 10, 12].
В силу конструктивных и схемных особенностей данные потребители реагируют на кратковременные нарушения электроснабжения (КНЭ) длительностью порядка нескольких десятых секунды. Классические устройства автоматического включения резерва (АВР) и автоматического повторного включения (АПВ), предназначенные для восстановления питания потребителей, имеют время срабатывания порядка нескольких секунд. В результате при провалах напряжения нарушается работа чувствительных потребителей.
Вследствие нарушения работы отдельных чувствительных элементов происходят сбои в работе технологических агрегатов с высокой степенью автоматизации. Нарушение условий технологического процесса приводит к браку и недоотпуску продукции. В отдельных случаях возможно повреждение данных в системе автоматического управления технологическим процессом (АСУ ТП), что может привести к крупным авариям и повреждению дорогостоящего оборудования.
В связи с вышеперечисленным весьма актуальными являются вопросы повышения надёжности электроснабжения ответственных потребителей металлургических предприятий за счёт мер по защите от провалов напряжения, вызванных повреждениями в распределительной сети.

В результате анализа данных о расследовании инцидентов, связанных с остановкой АНО и АНГЦ-1 из-за КНЭ было выявлено, что наиболее критичными являются: оборудование силовой части и цепей управления электродвигателей воздуходувок печей АНО и АНГЦ-1, а также устройства КИП и А. Отключение агрегата при сохранении питания данных устройств позволит сократить длительность простоя до 30-40 мин., требуемых для сбора схемы.
На основании анализа провалов напряжения, вызвавших нарушение работы агрегатов ПХПП, можно заключить, что для сохранения возможности стабильной работы к устройствам защиты от КНЭ должны предъявляться высокие требования, которые превосходят требования ГОСТ 13109-97 к показателям качества электроэнергии. Защита ответственных потребителей должна осуществляться от провалов напряжения, при которых остаточное напряжение составляет 80% от номинального и ниже. Полное время срабатывания устройств защиты не должно превышать 0,1-0,15 с. Очевидно, что эти требования невозможно выполнить с применением электромеханических устройств РЗА, что приводит к необходимости перехода на использование микропроцессорных устройств РЗА совместно с быстродействующими выключателями, а также применению специальных устройств, направленных непосредственно на защиту чувствительных электропотребителей от КНЭ.
1.3 Разработка рекомендаций по снижению влияния провалов напряжения на работу технологических агрегатов с помощью схемотехнических решений
Проблема защиты ответственных потребителей от КНЭ является достаточно многоуровневой, поэтому для её решения необходимы комплексные меры. Вместе с тем требования, предъявляемые к способам решения данной проблемы достаточно специфичны. Любое решение по защите ответственных потребителей от воздействия КНЭ должно обеспечивать низкий уровень потребления ресурсов в холостом режиме, который может длиться несколько недель.