6-5. КОМПЕНСАЦИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ В СЕТЯХ С РЕЗКОПЕРЕМЕННОЙ И ВЕНТИЛЬНОЙ НАГРУЗКОЙ.
Характерными резкопеременными нагрузками современных промышленных предприятий являются в настоящее время нагрузки мощных станов горячего и холодного проката и дуговых печей на металлургических заводах, мощные сварочные нагрузки на машиностроительных предприятиях, нагрузки некоторых специальных установок.
Главные приводы современных прокатных станов оснащаются за последнее время в большинстве случаев регулируемыми вентильными преобразователями.
Нагрузки с регулируемыми вентильными преобразователями характеризуются большим потреблением реактивной мощности, а следовательно, низким cosφ. Например, для вентильных преобразователей прокатных станов cosφ=0,3-0,8.
Резкопеременный характер потребления реактивней мощности вызывает колебания напряжения в питающей сети как на шинах 6 и 10 кВ, так и на шинах 110 и 220 кВ. Набросы реактивной мощности могут превышать 100 000 квар, причем скорость наброса и сброса потребляемой реактивной мощности dQ/dt достигает для станов горячего проката 400000 квар в секунду, для станов холодного проката 2000000 повар/с. При питании таких электроприводов колебания напряжения в сети 6—10 кВ могут достигать более 20%, а в сети 110—220 кВ даже при мощности к. з. 3500—5000 МВ·А могут превышать 2-3%.
Частота колебаний реактивной мощности, а следовательно, и колебаний напряжения для различных прокатных станов характеризуется 100—1000 колебаний в час. В соответствии с ГОСТ 13109-67 допустимое колебание напряжения в общей точке питания вентильных преобразователей и осветительных ламп и радиоприборов должно составлять 1%. Управляемые вентильные преобразователи, кроме того, значительно искажают форму кривой питающего напряжения. Коэффициент несинусоидальности напряжения на шинах 6—10 кВ может достигать более 20%.
Аналогичные параметры имеют нагрузки дуговых сталеплавильных печей, причем частота колебаний нагрузки, например в период расплавления металла (шихты) и в начале окисления, находится в диапазоне 0,1—25 Гц. Кроме того, нагрузки дуговых печей ввиду неравномерности потребления тока по фазам могут вызывать значительную несимметрию напряжения.
Все изложенное обусловливает принципы компенсации реактивной мощности, существенно отличающиеся от общепринятых в сетях с так называемой «спокойной» нагрузкой.
Особенности компенсации реактивной мощности в сетях с резкопеременной и вентильной нагрузкой заключаются в следующем:
- Ввиду низкого коэффициента мощности потребителей и резкопеременного характера нагрузки необходимо осуществлять компенсацию как постоянной, так и переменной составляющей реактивной мощности. Компенсация постоянной составляющей реактивной мощности необходима для улучшения cos φ и для уменьшения отклонений напряжения в питающей сети. Компенсация переменной составляющей реактивной мощности преследует цель уменьшения колебаний напряжения в питающей сети.
- Ввиду быстрых изменений потребляемой реактивной мощности необходимо применение быстродействующих компенсирующих устройств, способных изменять регулирующую реактивную мощность со скоростью, соответствующей скорости наброса и сброса потребляемой реактивной мощности. Необходимое быстродействие таких компенсирующих устройств можно ориентировочно определить dQ/dt=100-2000 Мвар/с.
- Ограничивается применение батарей конденсаторов для компенсации постоянной составляющей реактивной мощности в сети с резкопеременной вентильной нагрузкой. Это обусловлено наличием в сети высших гармоник тока и напряжения при работе вентильных преобразователей (см. § 5-3). Высшие гармоники приводят к значительным перегрузкам батарей конденсаторов по току.
На стадии проектирования электроснабжения резкопеременных и вентильных нагрузок расчет средств компенсации реактивной мощности должен осуществляться на основании графиков потребляемой активной и реактивной мощности. Графики активной и реактивной мощности различных электроприводов могут быть построены расчетным путем на стадии проектирования или по результатам замеров непосредственно на действующих объектах.
