5.4 Компенсация реактивной мощности в сетях со специфическими нагрузками.

К специфическим нагрузкам относятся нелинейные, несимметричные и резкопеременные нагрузки. На предприятиях такими нагрузками являются мощные станы горячего и холодного проката с вентильными преобразователями, дуговые сталеплавильные печи, мощные сварочные нагрузки, нагрузки некоторых спецустановок. Нагрузки с регулируемыми вентильными преобразователями характеризуются большим потреблением РМ, а следовательно, низким cos φ. Например, для вентильных преобразователей прокатных станов cos φ = 0,3…0,8.

Резкопеременный характер потребления РМ вызывает колебания напряжения в питающей сети как на шинах 6 и 10 кВ, так и на шинах 110 и 220 кВ. Набросы РМ могут превышать 100 Мвар, причём скорость наброса и сброса потребляемой РМ dQ/dt достигает для станов горячего проката 400 Мвар/с, для станов холодного проката эта величина достигает 2000 Мвар/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 КЗ, равной 3500 - 5000 MBА, могут превышать 1 - 3%. Частота колебаний РМ, а следовательно, и колебаний напряжения для различных прокатных станов характеризуется 100—1000 колебаний в час. Управляемые вентильные преобразователи значительно искажаю форму кривой питающего напряжения. Коэффициент несинусоидальности напряжения на шинах 6—10 кВ может достигать более 20 %

Изложенное обусловливает принципы компенсации РМ, существенно отличающиеся от

общепринятых в сетях с так называемой «спокойной» нагрузкой и заключающиеся в следующем:

1. ввиду низкого коэффициента мощности потребителей и резкопеременного характера нагрузки необходимо осу­ществлять компенсацию как постоянной, так и переменном составляющей РМ.

2. необходимо применение быстродействующие компенсирующих устройств, способных изменять регулирующую РМ со скоростью, соответствующей скорости наброса и сброса потребляемой РМ;

3. Из-за неравномерного потребления РМ по фазам необходимо и пофазное управление компенсирующими устройствами.

4. Ограничивается применение БК для компенсации постоянной составляющей РМ в сети с резкопеременной вентильной нагрузкой. Это обусловлено наличием в сети высших гармоник тока и напряжения при работе нелинейных нагрузок. Высшие гармони­ки приводят к значительным перегрузкам БК по току.

Компенсация РМ в сетях с нелиней­ной нагрузкой.

В узлах сети предприятия с нелинейными нагрузками допускается применение в качестве источника РМ конденсаторов, если выполняются следующие условия:

для вентильных преобразователей

Sк / Sнл ≥ 200;

для других нелинейных нагрузок

Sк / Sнл ≥100

где SK — мощность КЗ; Sнл – суммарная мощность нелинейной нагрузки.

При выполнении этих условий вопрос о компенсации РМ в узле сети с нелинейной нагрузкой должен решаться так же, как и в сетях со спокойной на­грузкой.

Для оценки влияния нелинейных нагрузок на сеть предприятия необходимо определить коэффициент несину­соидальности по формуле, %,

(22)

где Uv — действующее значение напряжения v-й гармони­ки; Uном — номинальное напряжение сети; п — порядко­вый номер последней из учитываемых гармоник.

Для вычисления Кнс необходимо определить уровень напряжения отдельных гармоник, генерируемых нелиней­ной нагрузкой.

Фазное напряжение гармоники в расчетной точке пита­ющей сети находится из выражения .-

U_v=I_vvUнлUном/Sк (23)

где 1v— действующее значение фазного тока v-й гармоники; Uном — номинальное напряжение сети; v — порядковый1 номер гармоники; Uнл— напряжение нелинейной нагрузки (если расчетная точка совпадает с точкой присоединения нелинейной нагрузки, то Uнл = Uном.

В зависимости от схемы выпрямления единичного преобразователя рекомендуется учитывать следующие гармоники тока:

при шестифазной схеме – 5,7,11,13;

12-фазной – 11,13,23,25;

24-фазной – 23,25,47,49.

Выбор мощности и типа компенсирующих устройств.

При коэффициенте несинусоидальности менее 5 % реко­мендуется применять в качестве устройств компенсации БК в комплекте с защитным реакто­ром или фильтры. Мощность батареи находится из условий баланса РМ.

При коэффициенте несинусоидальности Кнс=5 % и более рекомендуется применять силовые фильтры высших гapмоник. Расчет фильтров следует начинать с фильтра наименьшей гармоники Необходимо провести проверку на допустимость загрузки фильтров током соответствующих гармоник. Суммарная РМ, генерируемая фильтрами, должна выбираться из условий баланса РМ.

Для компенсации при несимметрии напряжений более 2 % рекомендуется применять симметрирующие или фильтросимметрирующие устройства.

Эквивалентные колебания напряжения для практичес­ких расчетов считаются допустимыми, если они не превы­шают 1 %.

Для резкопеременных нагрузок, когда технико-эконо­мическим анализом доказана нецелесообразность схемных решений, способных снизить до необходимого уровня вли­яние толчковой нагрузки, рекомендуется предусматривать устройства динамической и статической компенсации РМ. В отдельных случаях, когда от источ­ника РМ не требуется большого быстро­действия, можно использовать специальные СК. При выборе средств компенсации в узле сети с резкопеременными нагрузками рекомендуется предусматривал быстродействующие источники РМ, которые могут быть основаны на принципе прямой или кос­венной компенсации.