В даний час основним навантаженням електричних мереж є асинхронні двигуни, різні розподільні або перетворюючі трансформатори, напівпровідникові перетворювальні апарати і т.д.
Подібна навантаження в процесі роботи є споживачем реактивної потужності, яка, здійснюючи коливання між джерелом, витрачається на створення електромагнітних полів та створює додаткове завантаження устаткування для виробництва, передачі і розподілу електроенергії. Резкопеременной характер споживання електроенергії супроводжується коливаннями напруги в вузлах навантаження.
Використання навантаження з нелінійної вольт-амперної характеристикою супроводжується генерацією несинусоїдальних спотворень в мережу живлення, негативно впливають на все електрообладнання енергетичного об'єкта:
- підвищене нагрівання апаратури передачі і розподілу електроенергії, збільшення активних втрат в провідникових і діелектричних матеріалах;
- вібрації, нестабільна робота двигунів;
- помилкові спрацьовування пристроїв РЗіА;
- електромагнітні перешкоди в апаратурі вимірювання і пристроях управління;
- несанкціоноване спрацьовування комутаційної апаратури;
- можливість виникнення резонансних явищ при компенсації реактивної потужності.
ПРИЗНАЧЕННЯ
Статичні тиристорні компенсатори реактивної потужності є одним з механізмів, які забезпечують підвищення ефективності роботи та енергозбереження систем передачі і розподілу електричної енергії.
СТК розробляються в двох основних модифікаціях: для промислових установок типу дугових сталеплавильних печей (ДСП) і тиристорних приводів прокатних станів і для високовольтних ліній електропередачі. Також є спеціальне виконання СТК для застосування на тягових підстанціях електрифікованих залізниць.
Ефективність застосування СТК, в залежності від об'єкта установки, визначається реалізацією ними таких функцій:
Для промислових установок і тягових підстанцій залізниць
- Зниження коливань напруги
- Підвищення коефіцієнта потужності
- балансування навантаження
- Зниження струмів вищих гармонік
Для дугових сталеплавильних печей
- Істотне зниження коливань напруги (флікера) в мережі живлення
- Можливість підключення потужних печей до енергосистем з низькою потужністю КЗ
- Підвищення середнього коефіцієнта потужності
- Зниження струмів вищих гармонік, поточних в енергосистему
- Симетрування струмів, які споживаються з мережі
- Стабілізація напруги на шинах навантаження
- Підвищення продуктивності печі
- Зниження витрати електродів і футерування
Для ліній електропередачі
- Підвищення статичної та динамічної стійкості передачі
- Зниження відхилень напруги при великих збуреннях в системі
- стабілізація напруги
- Обмеження внутрішніх перенапруг
- Збільшення передавальної здатності електропередачі через поліпшення стійкості при великій переданої потужності
- Фільтрація струмів вищих гармонік
Статичний тиристорний компенсатор реактивної потужності (СТК) є одним з механізмів, які забезпечують підвищення ефективності роботи та енергозбереження систем передачі і розподілу електричної енергії.
СТК розробляються для промислових установок типу дугових сталеплавильних печей (ДСП), тиристорних приводів прокатних станів і для високовольтних ліній електропередачі. Також є спеціальне виконання СТК для застосування на тягових підстанціях електрифікованих залізниць.
Ефективність застосування СТК, в залежності від об'єкта установки, визначається реалізацією ними таких функцій:
Для промислових установок і тягових підстанцій залізниць
- Зниження коливань напруги
- Підвищення коефіцієнта потужності
- балансування навантаження
- Зниження струмів вищих гармонік
Для дугових сталеплавильних печей
- Істотне зниження коливань напруги (флікера) в мережі живлення
- Можливість підключення потужних печей до енергосистем з низькою потужністю КЗ
- Підвищення середнього коефіцієнта потужності
- Зниження струмів вищих гармонік, поточних в енергосистему
- Симетрування струмів, які споживаються з мережі
- Стабілізація напруги на шинах навантаження
- Підвищення продуктивності печі
- Зниження витрати електродів і футерування
Для ліній електропередачі
- Підвищення статичної та динамічної стійкості передачі
- Зниження відхилень напруги при великих збуреннях в системі
- стабілізація напруги
- Обмеження внутрішніх перенапруг
- Збільшення передавальної здатності електропередачі через поліпшення стійкості при великій переданої потужності
- Фільтрація струмів вищих гармонік
Крім забезпечення вимог діючих стандартів за основними показниками якості електроенергії СТК здійснюють розвантаження мережевих трансформаторів і живлять ліній електропередачі від реактивної потужності і, тим самим, знижують в них величину чинного струму і активних втрат, що дозволяє збільшити пропускну здатність без установки нового обладнання. Термін окупності СТК становить від 1 до 3 років.
Таким чином, за аналогією з охороною навколишнього середовища, СТК є свого роду "очисними системами" для енергетичної середовища, відновлюючи якість електроенергії, зіпсоване споживачами, і знижуючи активні втрати на її передачу.
Схема і принцип дії
Основна схемна конфігурація СТК включає в себе набір фільтрів вищих гармонік - фільтро-компенсуючих ланцюгів (ФКЦ), постійно підключених до мережі або комутованих вимикачами, і включені паралельно їм в трикутник три фази керованих тиристорами реакторів - тиристорно-реакторна група (ТРГ). Кут запалювання тиристорів ТРГ може швидко змінюватися таким чином, щоб струм в реакторі відстежував струм навантаження або реактивну потужність в енергосистемі.
Система управління і захисту СТК забезпечує швидку компенсацію реактивної потужності навантаження і підтримання регульованого параметра відповідно до заданої установкою, виконує захист обладнання СТК, контроль і сигналізацію відмов і може бути модифікована під конкретні вимоги Замовника. Час реакції системи регулювання СТК на зміну регульованого параметра становить 5 мс для навантажень типу ДСП і 25-100 мс для загальнопромислових навантажень і мережевих підстанцій.
СТК має рівень автоматизації, що забезпечує його роботу без постійної присутності персоналу. Управління СТК здійснюється від пульта дистанційного керування (ПДУ СТК) або від АСУ ТП через зовнішній інтерфейс.
Номінальна потужність та схема СТК вибирається для конкретного об'єкта в залежності від параметрів системи електропостачання, виду і потужності компенсується навантаження і вимог щодо якості електроенергії та виконуваних функцій. Для кожного окремого випадку проводиться розрахунок необхідної потужності ТРГ і ФКЦ і визначається їх склад.
Типова схема СТК для ДСП
При використанні СТК на лініях електропередачі високої напруги його ефективність тим більше, чим вище точка його підключення. Устаткування СТК зазвичай виконується на клас напруги від 10 до 35 кВ і підключається або через спеціальний понижуючий трансформатор до шин підстанції, або до третинної обмотці підстанційного автотрансформатора.
Типова схема СТК для ЛЕП і її регулювальна характеристика
Найбільший ефект має місце при підключенні СТК безпосередньо до лінії електропередачі або шинам ВН підстанції - при цьому він може реалізовувати ряд системних функцій, пов'язаних з режимами роботи лінії електропередачі. У цьому випадку доцільним є використання т.зв. керованого шунтирующего реактора трансформаторного типу (УШРТ), що об'єднує в собі і понижуючий трансформатор, і ТРГ. Обмотка високої напруги УШРТ (мережева - СО) виконується на необхідний клас напруги, а вторинна обмотка управління (ОУ) має 100% магнітну зв'язок з СО і виконується на клас напруги, оптимальний для завантаження тиристорного вентиля (ВТВ), включеного паралельно ОУ.
Однолінійна схема УШРТ
Типова схема СТК (ТРГ + ФКЦ) для ліній електропередачі Типова схема СТК для дугових сталеплавильних печей
Силове обладнання СТК
СТК п / с «Абінск»
конденсаторні батареї
- використовуються конденсатори потужністю 700 - 1000 квар напругою до 14 кВ, зовнішньої установки, з вбудованими секційними плавкими запобіжниками і розрядними резисторами.
- поставляються комплектно у вигляді блоків конденсаторів з необхідним набором ізоляторів і ошиновки і трансформатором струму небалансних захисту.
СТК п / с ТОВ «УГМК-Сталь»
КОМПЛЕКТ ПОСТАВКИ СТК
- Високовольтний зустрічно-паралельний тиристорний вентиль
- Система охолодження
- компенсуючі реактори
- Конденсаторні батареї і фільтрові реактори
- Система автоматичного управління і захисту СТК
Тиристорний вентиль (ТБ)
ТВ є основним елементом СТК, за допомогою якого здійснюється регулювання струму компенсуючих реакторів і генерується в мережу реактивна потужність. ТВ складається з тиристорних модулів, які є незалежними конструктивними вузлами. Кожен такий модуль містить групу з'єднаних по зустрічно-паралельною схемою тиристорів, кількість яких визначається номінальним струмом і номінальною напругою СТК. Кожна пара тиристорів має відокремлену ланцюг управління і демпфуючу ланцюжок. Світловий сигнал управління подається на керуючу осередок, яка перетворює їх в електричний сигнал, який би включення тиристорів. Контроль за станом тиристорів так само здійснюється по світловому каналу зв'язку. В осередках управління реалізований захист тиристорів від неприпустимих перевантажень.
Тиристорний вентиль 35 кВ
Світлова система управління і контролю тиристорів
Виконує функції передачі сигналу до тиристорам і передачі сигналу контролю стану тиристорів в зворотному напрямку, що забезпечує швидкодіючу сигналізацію про несправності тиристорів або їх осередків управління. Має високу надійність і стійкість до електромагнітних завад.
Плата світлового управління і контролю тиристорної осередки
Система охолодження (СО) тиристорних вентилів
СО забезпечує відведення тепла від силових елементів тиристорного вентиля для забезпечення заданого діапазону температури в процесі експлуатації. Системи охолодження підрозділяються на повітряні і водяні залежно від використовуваного теплоносія.
Система водяного охолодження ТВ:
- використовується для більш інтенсивного відводу тепла, з потужністю відводяться втрат до 300 кВт
- здійснює Деионизация води
- виробляє безперервний контроль тиску, витрати, температури і провідності води.
Система водяного охолодження
Система управління і захисту
Система управління і захисту СТК складається з шафи управління (ШУ) і шафи релейного захисту (ШРЗ), який виконаний на базі програмованих електронних реле. Всі функції ШУ реалізуються в цифровому форматі в платі контролера (ПСК) за допомогою високошвидкісного сигнального процесора. Висока швидкодія системи управління досягається за рахунок застосування програмно апаратних алгоритмів. Система управління має підвищену помехозащіщіенность.
В системі управління реалізовані:
- контур регулювання по реактивному струму / потужності навантаження
- контур управління по реактивному струму / потужності живильної лінії
- контур підтримки напруги на шинах підстанції
- швидкодіючий канал обмеження великих відхилень напруги
- захист від підвищення / пониження напруги
- захист тірісторно- реакторної групи ТРГ від сверхтока, перевантаження
- захист фільтро компенсуючих ланцюгів ФКЦ від надструмів, перевантаження, небалансу струмів в гілках батарей конденсаторів
реактори СТК
СТК комплектується фільтрову і компенсують реакторами. Фільтрові реактори підключаються послідовно батареї конденсаторів і утворюють ФКЦ, налаштовану на певну резонансну частоту. Компенсуючі реактори підключаються паралельно ФКЦ і послідовно з ТВ, утворюючи ТРГ для швидкодіючого регулювання генерується в мережу реактивної потужності.
У виробництві СТК використовуються сухі реактори з повітряним сердечником для зовнішньої установки.
Статичний тиристорний компенсатор реактивної потужності модульного виконання з системою повітряного охолодження.
Конденсаторні батареї КБ
При виробництві КБ для СТК використовуються конденсатори потужністю до 1000 кВАр напругою до 14 кВ, зовнішньої установки, з вбудованими секційними плавкими запобіжниками і розрядними резисторами. КБ поставляються комплектно у вигляді блоків конденсаторів з необхідним набором ізоляторів і ошиновки і трансформатором струму небалансних захисту.
СТК п / с "Абінск"
СТК п / с "УГМК-Сталь"
БСК до СТК п / с "Уралкалий"
БСК до СТК п / с "Горіле"
КОМПОНОВКА ОБЛАДНАННЯ
Тиристорний вентиль, система охолодження і система автоматичного управління СТК розміщуються в приміщенні з автоматичною підтримкою мікроклімату. Компенсуючі реактори і ФКЦ розміщуються на відкритому повітрі.
ЕФЕКТ ВІД ВПРОВАДЖЕННЯ СТК
- підвищення коефіцієнта потужності cosφ
- зниження втрат при передачі і розподілі електроенергії
- зниження завантаження устаткування передачі і розподілу електроенергії
- зниження впливу вищих гармонійних складових струму і напруги
- поліпшення виробничих показників, стабілізація технологічного процесу
- збільшення надійності роботи електричних мереж
- збільшення терміну служби енергетичного обладнання
Завантажити каталог продукції