Статические тиристорные компенсаторы реактивной мощности

Статические тиристорные компенсаторы реактивной мощности

В настоящее время основной нагрузкой электрических сетей являются асинхронные двигатели, различные распределительные или преобразовательные трансформаторы, полупроводниковые преобразовательные аппараты и т.д.

Подобная нагрузка в процессе работы является потребителем реактивной мощности, которая, совершая колебания между источником, расходуется на создание электромагнитных полей и создает дополнительную загрузку оборудования для производства, передачи и распределения электроэнергии. Резкопеременный характер потребления электроэнергии сопровождается колебаниями напряжения в узлах нагрузки.

Использование нагрузки с нелинейной вольт-амперной характеристикой сопровождается генерацией несинусоидальных искажений в питающую сеть, негативно влияющих на все электрооборудование энергетического объекта:

  • повышенный нагрев аппаратуры передачи и распределения электроэнергии, увеличение активных потерь в проводниковых и диэлектрических материалах;
  • вибрации, нестабильная работа двигателей;
  • ложные срабатывания устройств РЗиА;
  • электромагнитные помехи в аппаратуре измерения и устройствах управления;
  • несанкционированное срабатывание коммутационной аппаратуры;
  • возможность возникновения резонансных явлений при компенсации реактивной мощности.

Назначение

Статические тиристорные компенсаторы реактивной мощности являются одним из устройств, обеспечивающих повышение эффективности работы и энергосбережения систем передачи и распределения электрической энергии.

СТК разрабатываются в двух основных модификациях: для промышленных установок типа дуговых сталеплавильных печей (ДСП) и тиристорных приводов прокатных станов и для высоковольтных линий электропередачи. Также есть специальное исполнение СТК для применения на тяговых подстанциях электрифицированных железных дорог.

Эффективность применения СТК, в зависимости от объекта установки, определяется реализацией ими следующих функций:

Для промышленных установок и тяговых подстанций железных дорог

  • Снижение колебаний напряжения
  • Повышение коэффициента мощности
  • Балансирование нагрузки
  • Снижение токов высших гармоник

Для дуговых сталеплавильных печей

  • Существенное снижение колебаний напряжения (фликера) в питающей сети
  • Возможность подключения мощных печей к энергосистемам с низкой мощностью КЗ
  • Повышение среднего коэффициента мощности
  • Снижение токов высших гармоник, текущих в энергосистему
  • Симметрирование токов, потребляемых из сети
  • Стабилизация напряжения на шинах нагрузки
  • Повышение производительности печи
  • Снижение расхода электродов и футеровки

Для линий электропередачи

  • Повышение статической и динамической устойчивости передачи
  • Снижение отклонений напряжения при больших возмущениях в системе
  • Стабилизация напряжения
  • Ограничение внутренних перенапряжений
  • Увеличение передаточной способности электропередачи из-за улучшения устойчивости при большой передаваемой мощности
  • Фильтрация токов высших гармоник

Статический тиристорный компенсатор реактивной мощности (СТК) является одним из устройств, обеспечивающих повышение эффективности работы и энергосбережения систем передачи и распределения электрической энергии.
СТК разрабатываются для промышленных установок типа дуговых сталеплавильных печей (ДСП), тиристорных приводов прокатных станов и для высоковольтных линий электропередачи. Также есть специальное исполнение СТК для применения на тяговых подстанциях электрифицированных железных дорог.

Эффективность применения СТК, в зависимости от объекта установки, определяется реализацией ими следующих функций:

Для промышленных установок и тяговых подстанций железных дорог

  1. Снижение колебаний напряжения
  2. Повышение коэффициента мощности
  3. Балансирование нагрузки
  4. Снижение токов высших гармоник

Для дуговых сталеплавильных печей

  1. Существенное снижение колебаний напряжения (фликера) в питающей сети
  2. Возможность подключения мощных печей к энергосистемам с низкой мощностью КЗ
  3. Повышение среднего коэффициента мощности
  4. Снижение токов высших гармоник, текущих в энергосистему
  5. Симметрирование токов, потребляемых из сети
  6. Стабилизация напряжения на шинах нагрузки
  7. Повышение производительности печи
  8. Снижение расхода электродов и футеровки

Для линий электропередачи

  1. Повышение статической и динамической устойчивости передачи
  2. Снижение отклонений напряжения при больших возмущениях в системе
  3. Стабилизация напряжения
  4. Ограничение внутренних перенапряжений
  5. Увеличение передаточной способности электропередачи из-за улучшения устойчивости при большой передаваемой мощности
  6. Фильтрация токов высших гармоник

Помимо обеспечения требований действующих стандартов по основным показателям качества электроэнергии СТК осуществляют разгрузку сетевых трансформаторов и питающих линий электропередачи от реактивной мощности и, тем самым, снижают в них величину действующего тока и активных потерь, что позволяет увеличить пропускную способность без установки нового оборудования. Срок окупаемости СТК составляет от 1 до 3 лет.

Таким образом, по аналогии с охраной окружающей среды, СТК являются своего рода "очистными системами" для энергетической среды, восстанавливая качество электроэнергии, испорченное потребителями, и снижая активные потери на ее передачу.

Схема и принцип действия

Основная схемная конфигурация СТК включает в себя набор фильтров высших гармоник — фильтро-компенсирующих цепей (ФКЦ), постоянно подключенных к сети или коммутируемых выключателями, и включенные параллельно им в треугольник три фазы управляемых тиристорами реакторов — тиристорно-реакторная группа (ТРГ). Угол зажигания тиристоров ТРГ может быстро изменяться таким образом, чтобы ток в реакторе отслеживал ток нагрузки или реактивную мощность в энергосистеме.

Система управления и защиты СТК обеспечивает быструю компенсацию реактивной мощности нагрузки и поддержание регулируемого параметра в соответствии с заданной установкой, выполняет защиту оборудования СТК, контроль и сигнализацию отказов и может быть модифицирована под конкретные требования Заказчика. Время реакции системы регулирования СТК на изменение регулируемого параметра составляет 5 мс для нагрузок типа ДСП и 25-100 мс для общепромышленных нагрузок и сетевых подстанций.

СТК имеет уровень автоматизации, обеспечивающий его работу без постоянного присутствия персонала. Управление СТК осуществляется от пульта дистанционного управления (ПДУ СТК) или от АСУ ТП через внешний интерфейс.

Номинальная мощность и схема СТК выбирается для конкретного объекта в зависимости от параметров системы электроснабжения, вида и мощности компенсируемой нагрузки и требований по качеству электроэнергии и выполняемым функциям. Для каждого отдельного случая производится расчет требуемой мощности ТРГ и ФКЦ и определяется их состав.

Типовая схема СТК для ДСП

При использовании СТК на линиях электропередачи высокого напряжения его эффективность тем больше, чем выше точка его подключения. Оборудование СТК обычно выполняется на класс напряжения от 10 до 35 кВ и подключается либо через специальный понижающий трансформатор к шинам подстанции, либо к третичной обмотке подстанционного автотрансформатора.

Типовая схема СТК для ЛЭП и ее регулировочная характеристика

Наибольший эффект имеет место при подключении СТК непосредственно к линии электропередачи или шинам ВН подстанции — при этом он может реализовывать ряд системных функций, связанных с режимами работы линии электропередачи. В этом случае целесообразным является использование т.н. управляемого шунтирующего реактора трансформаторного типа (УШРТ), объединяющего в себе и понижающий трансформатор, и ТРГ. Обмотка высокого напряжения УШРТ (сетевая — СО) выполняется на требуемый класс напряжения, а вторичная обмотка управления (ОУ) имеет 100% магнитную связь с СО и выполняется на класс напряжения, оптимальный для загрузки тиристорного вентиля (ВТВ), включенного параллельно ОУ.

Однолинейная схема УШРТ

Типовая схема СТК (ТРГ+ФКЦ) для линий электропередачи Типовая схема СТК для дуговых сталеплавильных печей

Силовое оборудование СТК

  • используются конденсаторы мощностью 700 — 1000 кВар напряжением до 14 кВ, наружной установки, с встроенными секционными плавкими предохранителями и разрядными резисторами.
  • поставляются комплектно в виде блоков конденсаторов с необходимым набором изоляторов и ошиновки и трансформатором тока небалансной защиты.

СТК п/с ООО «УГМК-Сталь»

Комплект поставки СТК

  • Высоковольтный встречно-параллельный тиристорный вентиль
  • Система охлаждения
  • Компенсирующие реакторы
  • Конденсаторные батареи и фильтровые реакторы
  • Система автоматического управления и защиты СТК

Тиристорный вентиль (ТВ)

ТВ является основным элементом СТК, при помощи которого осуществляется регулирование тока компенсирующих реакторов и генерируемая в сеть реактивная мощность. ТВ состоит из тиристорных модулей, являющихся независимыми конструктивными узлами. Каждый такой модуль содержит группу соединенных по встречно-параллельной схеме тиристоров, количество которых определяется номинальным током и номинальным напряжением СТК. Каждая пара тиристоров имеет обособленную цепь управления и демпфирующую цепочку. Световой сигнал управления подается на управляющую ячейку, которая преобразовывает их в электрический сигнал, обеспечивающий включение тиристоров. Контроль за состоянием тиристоров так же осуществляется по световому каналу связи. В ячейках управления реализована защита тиристоров от недопустимых перегрузок.

Читайте также:  Обшивка стен осб плитой снаружи

Тиристорный вентиль 35 кВ

Световая система управления и контроля тиристоров

Выполняет функции передачи управляющего сигнала к тиристорам и передачи сигнала контроля состояния тиристоров в обратном направлении, что обеспечивает быстродействующую сигнализацию о неисправности тиристоров или их ячеек управления. Имеет высокую надежность и устойчивость к электромагнитным помехам.

Плата светового управления и контроля тиристорной ячейки

Система охлаждения (СО) тиристорных вентилей

СО обеспечивает отвод тепла от силовых элементов тиристорного вентиля для обеспечения заданного диапазона температуры в процессе эксплуатации. Системы охлаждения подразделяются на воздушные и водяные в зависимости от используемого теплоносителя.

Система водяного охлаждения ТВ:

  • используется для более интенсивного отвода тепла, с мощностью отводимых потерь до 300 кВт
  • осуществляет деионизацию воды
  • производит непрерывный контроль давления, расхода, температуры и проводимости воды.

Система водяного охлаждения

Система управления и защиты

Система управления и защиты СТК состоит из шкафа управления (ШУ) и шкафа релейной защиты (ШРЗ), который выполнен на базе программируемых электронных реле. Все функции ШУ реализуются в цифровом формате в плате контроллера (ПСК) при помощи высокоскоростного сигнального процессора. Высокое быстродействие системы управления достигается за счет применения программно- аппаратных алгоритмов. Система управления имеет повышенную помехозащищиенность.

В системе управления реализованы:

  • контур регулирования по реактивному току/ мощности нагрузки
  • контур управления по реактивному току/ мощности питающей линии
  • контур поддержания напряжения на шинах подстанции
  • быстродействующий канал ограничения больших отклонений напряжения
  • защита от повышения/ понижения напряжения
  • защита тиристорно- реакторной группы ТРГ от сверхтока, перегрузки
  • защита фильтро- компенсирующих цепей ФКЦ от сверхтоков, перегрузки, небаланса токов в ветвях батарей конденсаторов

СТК комплектуется фильтровыми и компенсирующими реакторами. Фильтровые реакторы подключаются последовательно батарее конденсаторов и образуют ФКЦ, настроенную на определенную резонансную частоту. Компенсирующие реакторы подключаются параллельно ФКЦ и последовательно с ТВ, образуя ТРГ для быстродействующего регулирования генерируемой в сеть реактивной мощности.
В производстве СТК используются сухие реакторы с воздушным сердечником для наружной установки.

Статический тиристорный компенсатор реактивной мощности модульного исполнения с системой воздушного охлаждения.

Конденсаторные батареи КБ

При производстве КБ для СТК используются конденсаторы мощностью до 1000 кВАр напряжением до 14 кВ, наружной установки, с встроенными секционными плавкими предохранителями и разрядными резисторами. КБ поставляются комплектно в виде блоков конденсаторов с необходимым набором изоляторов и ошиновки и трансформатором тока небалансной защиты.


СТК п/с "Абинск"


СТК п/с "УГМК-Сталь"


БСК к СТК п/с "Уралкалий"


БСК к СТК п/с "Горелое"

Тиристорный вентиль, система охлаждения и система автоматического управления СТК размещаются в помещении с автоматической поддержкой микроклимата. Компенсирующие реакторы и ФКЦ размещаются на открытом воздухе.

Эффект от внедрения СТК

  • повышение коэффициента мощности cosφ
  • снижение потерь при передаче и распределении электроэнергии
  • снижение загрузки оборудования передачи и распределения электроэнергии
  • снижение влияния высших гармонических составляющих тока и напряжения
  • улучшение производственных показателей, стабилизация технологического процесса
  • увеличение надежности работы электрических сетей
  • увеличение срока службы энергетического оборудования

Нидек АСИ ВЭИ (до 2013г. АО Ансальдо-ВЭИ) является ведущей компанией в России по производству статических тиристорных компенсаторов реактивной мощности (СТК). Первые СТК были разработаны в ВЭИ в начале 80-х годов прошлого столетия и до сих пор успешно эксплуатируются на Молдавском и Белорусском металлургических заводах, ОАО «Амурметалл» и ОАО «Волжский трубный завод».
СТК производства АО Ансальдо-ВЭИ это высокотехнологичный продукт, основанный на почти 30-летнем опыте разработок и эксплуатации, современном системном инжиниринге и математическом моделировании, использовании передовых технологий и материалов, применении самых надежных компонентов, постоянном совершенствовании алгоритмов управления и сервисных функций, технической поддержке во время и после гарантийного срока эксплуатации.
В 2010 году серия «Статических тиристорных компенсаторов реактивной мощности для сетей 110-500 кВ» по ТУ 3414-002-40491410-2009 производства АО Ансальдо-ВЭИ была аттестована ОАО «ФСК ЕЭС» и рекомендована для применения на объектах ОАО «ФСК ЕЭС» и ОАО «Холдинг МРСК».
Система управления СТК сертифицирована на соответствие стандартам серии ГОСТ Р 51317.4…. по электромагнитной совместимости.
Принцип действия статического тиристорного компенсатора (СТК) и исходные данные для расчета параметров

НАЗНАЧЕНИЕ

Статические тиристорные компенсаторы реактивной мощности являются одними из устройств, обеспечивающих повышение эффективности работы и энергосбережения систем передачи и распределения электрической энергии.
СТК разрабатываются в двух основных модификациях: для промышленных установок типа дуговых сталеплавильных печей (ДСП) и тиристорных приводов прокатных станов и для высоковольтных линий электропередачи. Так же есть специальное исполнение СТК для применения на тяговых подстанциях электрофицированных железных дорог.
Эффективность применения СТК, в зависимости от объекта установки, определяется реализацией ими следующих функций:

Для промышленных установок и тяговых подстанций железных дорог

Снижение колебаний напряжения

Повышение коэффициента мощности

Снижение токов высших гармоник

Для дуговых сталеплавильных печей
Существенное снижение колебаний напряжения (фликера) в питающей сети
Возможность подключения мощных печей к энергосистемам с низкой мощностью КЗ
Повышение среднего коэффициента мощности
Снижение токов высших гармоник, текущих в энергосистему
Симметрирование токов, потребляемых из сети
Стабилизация напряжения на шинах нагрузки
Повышение производительности печи
Снижение расхода электродов и футеровки

Для линий электропередачи
Повышение статической и динамической устойчивости передачи
Снижение отклонений напряжения при больших возмущениях в системе
Стабилизация напряжения
Ограничение внутренних перенапряжений
Увеличение передаточной способности электропередачи из-за улучшения устойчивости при большой передаваемой мощности
Фильтрация токов высших гармоник

Помимо обеспечения требований ГОСТ 13109-97 по основным показателям качества электроэнергии СТК осуществляют разгрузку сетевых трансформаторов и питающих линий электропередачи от реактивной мощности и, тем самым, снижают в них величину действующего тока и активных потерь, что позволяет увеличить передаваемую активную мощность без установки нового оборудования. Этот фактор определяет основной экономический эффект от применения СТК в России в настоящее время (до введения тарифов за потребление реактивной мощности). Срок окупаемости СТК составляет от 1 до 3 лет.
Таким образом, по аналогии с охраной окружающей среды, СТК являются своего рода «очистными системами» для энергетической среды, восстанавливая качество электроэнергии, испорченное потребителями, и снижая активные потери на ее передачу.

СХЕМА И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

Основная схемная конфигурация СТК включает в себя набор фильтров высших гармоник – фильтрокомпенсирующих цепей (ФКЦ), постоянно подключенных к сети или коммутируемых выключателями, и включенные параллельно им в треугольник три фазы управляемых тиристорами реакторов — тиристорно-реакторная группа (ТРГ). Угол зажигания тиристоров ТРГ может быстро изменяться таким образом, что ток в реакторе отслеживает ток нагрузки или реактивную мощность в энергосистеме.
Система управления и защиты СТК обеспечивает быструю компенсацию реактивной мощности нагрузки и поддержание регулируемого параметра в соответствии с заданной уставкой, выполняет защиту оборудования СТК, контроль и сигнализацию отказов и может быть модифицирована под конкретные требования Заказчика. Время реакции системы регулирования СТК на изменение регулируемого параметра составляет 5 мс для нагрузок типа ДСП и 25-100 мс для общепромышленных нагрузок и сетевых подстанций.
СТК имеет уровень автоматизации, обеспечивающий его работу без постоянного присутствия персонала. Управление СТК осуществляется от пульта дистанционного управления (ПДУ СТК) или от АСУ ТП через внешний интерфейс.
Номинальная мощность и схема СТК выбирается для конкретного объекта в зависимости от параметров системы электроснабжения, вида и мощности компенсируемой нагрузки и требований по качеству электроэнергии и выполняемым функциям. Для каждого отдельного случая производится расчет требуемой мощности ТРГ и ФКЦ, и определяется их состав.

Читайте также:  Русский сувенир своими руками

Типовая схема СТК для дуговых сталеплавильных печей

При использовании СТК на линиях электропередачи высокого напряжения его эффективность тем больше, чем выше точка его подключения. Оборудование СТК обычно выполняется на класс напряжения от 10 до 35 кВ и подключается либо через специальный понижающий трансформатор к шинам подстанции, либо к третичной обмотке подстанционного автотрансформатора.

Типовая схема СТК (ТРГ + ФКЦ) для линий электропередачи и ее регулировочная характеристика

Наибольший эффект имеет место при подключении СТК непосредственно к линии электропередачи или шинам ВН подстанции – при этом он может реализовывать ряд системных функций, связанных с режимами работы линии электропередачи. В этом случае целесообразным является использование т.н. управляемого шунтирующего реактора трансформаторного типа (УШРТ), объединяющего в себе и понижающий трансформатор, и ТРГ. Обмотка высокого напряжения УШРТ (сетевая — СО) выполняется на требуемый класс напряжения, а вторичная обмотка управления (ОУ) имеет 100% магнитную связь с СО и выполняется на класс напряжения, оптимальный для загрузки тиристорного вентиля (ВТВ), включенного параллельно ОУ.

Однолинейная схема УШРТ

УШРТ имеет следующие преимущества перед традиционными сетевыми СТК:

  • Возможность выполнения на любой требуемый класс напряжения;
  • Снижение габаритов, стоимости и потерь в СТК, в целом;
  • Высокая надежность схемы, так как режим КЗ для УШРТ является номинальным.

Общий вид УШРТ 220 кВ 60 Мвар на ПС Camama (Ангола)

НОМИНАЛЬНЫЕ ПАРАМЕТРЫ И ОТЛИЧИТЕЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ

  • Номинальное напряжение: от 6 до 500 кВ
  • Номинальная мощность: от 10 до 200 Мвар
  • Водяное принудительное охлаждение тиристоров, воздушная изоляция
  • Передача импульсов управления и контроля тиристоров в виде световых импульсов по волоконно-оптическим каналам
  • Избыточные тиристоры в каждой фазе
  • Резервирование ключевых компонентов
  • Модульная конструкция для легкого обслуживания

ТИРИСТОРНЫЙ ВЕНТИЛЬ

Тиристорный вентиль является основным элементом СТК, регулирующим ток компенсирующих реакторов и, соответственно, мощность СТК. Он состоит из тиристорных модулей, каждый из которых является независимым электрическим и конструктивным узлом. Каждый модуль содержит несколько последовательно соединенных встречно-параллельных тиристоров, количество которых выбирается в соответствии с номинальным напряжением СТК. Каждая пара встречно-параллельных тиристоров имеет собственную ячейку управления и демпфирующую RC-цепочку. Ячейки управления получают световые сигналы управления и преобразуют их в электрические импульсы зажигания, обеспечивающие включение тиристоров. При появлении на тиристоре положительного напряжения ячейка управления формирует контрольные световые импульсы и передает их в шкаф управления по индивидуальному световоду. Ячейки управления также реализуют защиту тиристора от перенапряжений, выполненную на лавинных диодах (BOD) и обеспечивающую принудительное включение тиристора при отсутствии импульса зажигания. Охлаждение тиристоров и демпфирующих резисторов осуществляется с помощью деионизованной воды.
Используемые в вентилях тиристоры:

  • Диаметр кремниевой шайбы: от 56 до 100 мм
  • Рабочее напряжение (Vdrm, Vrrm): от 4.2 до 8.0 кВ
  • Номинальный ток (Itav): от 500 до 2500 А

Широкий выбор тиристоров позволяет оптимизировать конструкцию вентиля для каждого конкретного применения. При токе ТРГ до 1000 А используются двунаправленные тиристоры (ВCT), что снижает габариты и стоимость вентиля. Для применений на линиях электропередачи используются фототиристоры (LTT). Управляемые непосредственно световым сигналом фототиристоры не требуют наличия питания на высоком потенциале и могут быть включены в любой требуемый момент независимо от величины приложенного напряжения. Тем самым обеспечивается возможность включения вентиля в диодном режиме на первой полуволне восстанавливающегося напряжения при включении линии на холостой ход и, соответственно, выполнение СТК функций шунтирующего реактора.

Тиристорный вентиль на напряжение 35 кВ и мощность 200 МВА

СВЕТОВАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ И КОНТРОЛЯ ТИРИСТОРОВ

  • Выполняет передачу световых импульсов управления с потенциала земли на высокий потенциал и передачу световых контрольных сигналов в обратном направлении по индивидуальным волоконно-оптическим световодам
  • Обеспечивает высоковольтную изоляцию
  • Имеет высокую надежность и помехоустойчивость
  • Обеспечивает контроль исправности тиристоров и ячеек управления

Плата светового управления и контроля тиристорной ячейки

СИСТЕМА ВОДЯНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ ТИРИСТОРНЫХ ВЕНТИЛЕЙ

Обеспечивает высокоинтенсивный отвод тепла от элементов тиристорного вентиля: тиристоров, резисторов, насыщающихся реакторов

Осуществляет деионизацию воды до удельного сопротивления не ниже 2 МОм/см

Производит непрерывный контроль давления, расхода, температуры и проводимости воды

В зависимости от требований потребителя используются два основных типа системы охлаждения: "вода-воздух" и "вода-вода"

Размещается в стандартном шкафу с односторонним обслуживанием

Мощность отводимых потерь – до 300 кВт

Система водяного охлаждения

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ И ЗАЩИТЫ


Система управления и защиты СТК состоит из шкафа управления (ШУ) и шкафа релейных защит (ШРЗ). ШРЗ выполнен на базе универсальных электронных программируемых реле.
Все функции ШУ реализуются в цифровой форме в плате специализированного контроллера (ПСК) при помощи высокоскоростного сигнального процессора, мощной логической матрицы и СОЗУ объемом 512 Мбайт. Сочетание сигнального процессора с логической матрицей позволяет повысить быстродействие системы управления за счет применения программно-аппаратных алгоритмов (например, для фазоимпульсного преобразования), упростить обмен информацией с внешними устройствами.

Система управления и защиты СТК

Система имеет повышенную помехозащищенность, так как обмен информацией, прием и выдача сигналов в ПСК осуществляются по волоконно-оптическим световодам через 24 опто-приемника и 48 опто-передатчиков. Логические сигналы, не требующие мгновенной реакции от системы управления, передаются/принимаются по уплотненным цифровым каналам. Аналоговые сигналы преобразуются в цифровые в плате ППСД и также передаются в ПСК по световодам. Дискретность съема информации с аналоговых датчиков — 100 мкс с одновременной фиксацией информации на всех АЦП.
Структура построения системы управления позволяет легко ее адаптировать для СТК любого применения путем установки необходимого количества плат связи с объектом (ПКВ, ПРВ, ППСД, ПСУ) и выбора требуемого алгоритма регулирования.

Функциональная схема шкафа управления

В системе управления реализованы:

  • контур регулирования по реактивному току/мощности нагрузки,
  • контур регулирования по реактивному току/мощности питающей линии,
  • контур поддержания напряжения на шинах подстанции с возможностью задания требуемой величины статизма регулировочной характеристики,
  • быстродействующий канал ограничения больших отклонений напряжения,
  • защиты от повышения/понижения напряжения,
  • защиты ТРГ от сверхтока, перегрузки, от отклонения тока от расчетных значений,
  • защиты ФКЦ от сверхтоков, перегрузки и небаланса токов в ветвях конденсаторных батарей.

Система содержит большой объем сервисного программного обеспечения, организованного в виде иерархического меню, которое выводится на дисплей. Главные ветви меню включают:

  • автоматический вывод событий, приводящих к изменению режима системы (срабатывание защит, действия оператора и т.п.),
  • просмотр параметров объекта и системы управления,
  • изменение параметров системы управления и защиты,
  • аварийный осциллограф, использующий СОЗУ на 512 Мбайт,
  • 6 программируемых выходов для подключения 6-ти канального осциллографа для вывода в реальном времени аналоговых осциллограмм в заданных точках системы.

Для связи с АСУ объекта в системе управления предусмотрено 2 (два) Ethernet канала передачи данных. Реализован интерфейс SCADA, позволяющий визуализировать процессы, происходящие на объекте, и облегчить дистанционное управление и просмотр текущих параметров СТК. Опционально может быть использован канал удаленного управления (доступа) через интернет.

СИЛОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ СТК
РЕАКТОРЫ

  • Сухие, наружной установки, без магнитопровода
  • Материал обмоток – алюминий
  • Материал основной изоляции – стекловолокно
  • Класс температурного диапазона – F
Читайте также:  Как украсить классическую кухню

Компенсирующие реакторы ТРГ

КОНДЕНСАТОРНЫЕ БАТАРЕИ

  • используются конденсаторы мощностью 600 — 700 квар напряжением до 12 кВ, наружной установки, с встроенными секционными плавкими предохранителями и разрядными резисторами
  • поставляются комплектно в виде блоков конденсаторов с необходимым набором изоляторов ошиновки и трансформатором тока небалансной защиты

СИСТЕМНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Каждое применение СТК требует проведения специальных технических и экономических расчетов: выбор номинальной мощности ТРГ, количества и мощности ФКЦ, расчет потерь, определение электрических воздействий на оборудование СТК в стационарных и переходных режимах, проверки каналов регулирования и алгоритмов работы системы управления и т.д.
АО Нидек АСИ ВЭИ имеет в своем распоряжении соответствующую техническую базу и следующие средства моделирования:

  • комплект специальных программ для выбора мощности оборудования СТК для ДСП, расчета частотных характеристик, расчета параметров конденсаторных батарей и реакторов, расчета потерь в оборудовании СТК
  • физическую модель – аппаратный имитатор СТК для проверки функционирования системы управления и защиты
  • цифровую модель – программный имитатор СТК и объекта (схемы электроснабжения энергосистемы) для отработки функционирования системы управления и защиты в нормальных и аварийных режимах работы.

КОМПЛЕКТ ПОСТАВКИ СТК

  • Высоковольтный встречно-параллельный тиристорный вентиль
  • Система водяного охлаждения
  • Компенсирующие реакторы
  • Конденсаторные батареи и реакторы фильтров
  • Система автоматического управления и защиты СТК

Возможна поставка фильтрокомпенсирующих устройств (ФКУ) в виде набора коммутируемых выключателями ФКЦ. В объем поставки ФКУ входят:

  • Конденсаторные батареи и реакторы ФКЦ
  • Шкаф автоматического управления и защиты

КОМПОНОВКА ОБОРУДОВАНИЯ

Тиристорный вентиль, система охлаждения и система автоматического управления СТК размещаются в закрытом отапливаемом помещении. Компенсирующие реакторы и фильтры высших гармоник размещаются вне здания на открытой площадке.

ОПЫТ РАЗРАБОТКИ И ЭКСПЛУАТАЦИИ

Разработка СТК была начата в компании в 1981 г. Два первых отечественных СТК находятся в постоянной эксплуатации на Молдавском (г. Рыбница) и Дальневосточном (г. Комсомольск-на-Амуре) металлургических заводах с 1986 г. Каждый СТК состоит из ТРГ мощностью 160 Мвар и 8-ми ФКЦ суммарной мощностью 138 Мвар при рабочем напряжении 35 кВ. Компенсируемая нагрузка — две ДСП-100 мощностью 80 МВА. Результатами работы этих СТК являются:

  • полная компенсация реактивной мощности нагрузки;
  • снижение уровня колебаний напряжения (фликера);
  • стабилизация напряжения на шинах нагрузки;
  • обеспечение требуемых коэффициентов несинусоидальности

повышение производительности ДСП.
Установка этих компенсаторов обеспечила возможность подключения указанных металлургических заводов к энергосистемам с крайне низкой мощностью короткого замыкания (2000 МВА) без ухудшения условий работы других энергопотребителей.

С 1989 года ТРГ мощностью 160 Мвар на напряжение 33 кВ с системой водяного охлаждения эксплуатируется на Волжском трубном заводе в составе СТК, поставленного по заказу фирмы "Italimpianti".
С 1991 г. ТРГ мощностью 109 Мвар на напряжение 33 кВ с системой водяного охлаждения эксплуатируется на Белорусском металлургическом заводе в составе СТК, поставленного по заказу фирмы "Voest Alpine" (Австрия).
В 1999 г. были смонтированы и введены в эксплуатацию два СТК 10 кВ 7,5 Мвар для прокатного стана Молдавского металлургического завода. Специально для этого объекта были разработаны тиристорные вентили с воздушным охлаждением и новый шкаф управления, включающий в себя, как систему автоматического управления СТК, так и световую систему управления и контроля тиристоров.
В 2000 г. на ММЗ была произведена замена старой системы управления СТК на дублированный комплект принципиально новой системы управления, информация о которой приведена выше.
За последние 5 лет нами были изготовлены и введены в эксплуатацию 19 СТК общей мощностью 1170 Мвар, еще 8 СТК находятся в производстве или монтаже – см. наш референс-лист.

РОССИЯ, 121170, г. Москва, ул. Неверовского 10 строение 4
тел.: +7(495) Приемная: 640-9005, Сервис : 640-9003,
Технический отдел: 640-1563, 640-9010,
Продажи: 640-9004(Высоковольтные преобразователи частоты, устройства компенсации реактивной мощности), 640-0483(двигатели и генераторы).

ОПИСАНИЕ СТК

Статический тиристорный компенсатор является устройством обеспечивающим повышение эффективности работы систем передачи и распределения электроэнергии.

ОСНОВНЫЕ МОДИФИКАЦИИ СТК:

  • Для промышленных предприятий;
  • Для электрических сетей.

Помимо обеспечения требований по основным показателям качества электроснабжения, СТК осуществляют разгрузку сетевых трансформаторов и питающих линий электропередачи от реактивной мощности, тем самым снижая в них величину действующего тока и активных потерь. В совокупности это позволяет увеличить передаваемую активную мощность без установки нового оборудования. Эти факторы определяют основной экономический эффект от применения СТК в электрических сетях. Срок окупаемости СТК составляет от 1 до 3 лет.

СТК предназначены для оптимизации режимов работы электрических сетей с целью повышения пропускной способности и устойчивости линий электропередачи, стабилизации напряжения в узлах нагрузки, уменьшения потерь электроэнергии и повышения ее качества.

ФУНКЦИИ СТК:

  • Регулирование напряжения;
  • Повышение статической и динамической устойчивости электроэнергетических систем;
  • Ограничение коммутационных перенапряжений;
  • Симметрирование напряжений.

Подключение модулей СТК к шинам подстанций осуществляется по третичной обмотке трансформатора или автотрансформатора подстанции.

Промышленное применение тиристорных электроприводов, выпрямительных электролизных установок, мощных электродуговых печей, прокатных станов и других потребителей электроэнергии с резкопеременной нагрузкой и несинусоидальным током сопровождается значительным потреблением реактивной мощности и искажением питающего напряжения, что может привести к росту потерь электроэнергии, ухудшению и нарушению нормального функционирования потребителя электроэнергии.

К таким потребителям относятся, прежде всего, металлургические заводы, химические предприятия, предприятия цветной металлургии, целлюлозно-бумажные предприятия, предприятия электрохимической обработки металлов и драгоценных камней, предприятия, имеющие электродуговую и контактную сварку, обычные предприятия, использующие для освещения газоразрядные лампы, предприятия нефтяной, газовой и угольной отраслей, ирригационные предприятия, имеющие электродвигатели различного типа, и другие предприятия.

Для компенсации реактивной мощности и повышения коэффициента мощности, фильтрации высших гармоник тока, снижения колебаний напряжения и улучшения параметров качества электроэнергии (снижение несимметрии напряжения и стабилизация напряжения) применяются статические тиристорные компенсаторы реактивной мощности (КРМ).

ЭФФЕКТ ОТ ПРИМЕНЕНИЯ СТК:

  • Существенно снизить нагрузку по реактивной мощности и высшим гармоникам тока трансформаторов, питающих потребители, что дает возможность подключить дополнительную нагрузку;
  • Улучшить показатели качества напряжения и тем самым повысить качество выпускаемой продукции и производительность технологического процесса потребителя электроэнергии.

Например, применение СТК на металлургическом предприятии привело к увеличению коэффициента мощности нагрузки с 0,7 до 0,97, снижению колебания напряжения питающей сети в 3 раза, так же сокращению времени одной плавки металла (с 150 минут до 130 минут). Снизился удельный расход электроэнергии на тонну выплавленной стали на 4%, а также сократился общий расход графитовых материалов.

В целом, срок окупаемости затрат на статические компенсирующие устройства составляет в среднем 1-2 года.

Специалисты ООО «СКЗ «КВАР» проводят комплекс работ по внедрению СТК, начиная с обследования электрических сетей, выполнения необходимых измерений с целью определения типа, мощности и мест подключения СТК, выбора схем и параметров оборудования, их законов регулирования, и заканчивая поставкой оборудования СТК «под ключ». В комплекс работ так же входит монтаж, наладка, пусковые испытаниями, а также обучение персонала заказчика и дальнейшее сервисное обслуживание оборудования.

СОСТАВ СТК:

  • Тиристорно-реакторные группы (компенсирующие реакторы с тиристорными вентилями)
  • Фильтро-компенсирующие устройства;
  • Конденсаторные батареи

Применение устройств компенсации реактивной мощности (УКРМ) позволяет существенно снизить нагрузку по реактивной мощности и высшим гармоникам тока трансформаторов, что дает возможность подключить дополнительную нагрузку, а так же улучшить показатели качества напряжения и тем самым повысить качество выпускаемой продукции и производительность технологического процесса потребителя электроэнергии.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector