Робота дугових сталеплавильних печей (ДСП) може призвести до перешкод в системах електропостачання споживачів, приєднаних до загальних з ДСП ЦП ( «загальним точкам»): відхилення і коливання напруги, несиметрію струмів і напруг, несинусоидальность форми кривої напруги і ін. Основний перешкодою є коливання напруги , внаслідок коливань струмів дуг ДСП. При цьому коливання реактивної потужності печі значно перевищують коливання активної потужності.
Найбільш чутливими до коливань напруги електроприймачами є освітлювальні прилади, телевізійна апаратура, рентгенівські установки, ЕОМ, приводи папероробних машин і ін.
Коливання струмів ДСП діляться на два види: нерегулярні з частотою до 1 Гц і щодо регулярні з частотою 2-10 Гц. Розмір кидка струму нерегулярних коливань з вірогідністю 0,95 не перевищує номінальний струм пічного трансформатора. Розміри регулярних коливань в більшості випадків не більше 50% номінального струму.
У ГОСТ 13109-87 наведені значення допустимих коливань напруги на входах приймачів електричної енергії для наступних трьох випадків:
1. На входах освітлювальних установок з лампами розжарювання в приміщеннях, де потрібна значна зорова напруга.
2. На входах освітлювальних установок з лампами розжарювання в приміщеннях, де не потрібна значна зорова напруга.
3. На входах освітлювальних установок з люмінесцентними лампами.
При приєднанні до мережі потужних ДСП слід перевірити відповідність коливань в мережі загального користування вимогою для випадку 2. При недотриманні вимог ГОСТ зниження впливу ДСП на якість електроенергії в мережі може бути досягнуто за рахунок цілого ряду заходів, в тому числі шляхом переходу замість ламп розжарювання на люмінесцентне освітлення (випадок 3). Тому нижче розглядаються умови, при яких коливання напруги в «спільної точки», викликані роботою одиночних ДСП, не перевищують допустимі по ГОСТ для випадків «2» і «3».
Відповідно до ГОСТ допустимі коливання напруги складають:
Коливання напруги в «спільної точки» при роботі одиночних ДСП можуть бути визначені наступним чином:
З урахуванням вимог ГОСТ отримуємо умови:
Для нерегулярних коливань до 1 Гц
Для регулярних коливань 2-10 Гц
З лампами розжарювання:
з люмінесцентними лампами:
На входах приймачів електричної енергії з лампами розжарювання умова, при якому коливання напруги в «спільної точки», викликані роботою одиночній ДСП, не перевищують допустимі по ГОСТ
Аналогічно для приймачів з люмінесцентними лампами
Для групи з «n» печей оцінка коливань напруги виконується з урахуванням наступних чинників.
1. Кожен цикл плавки, що триває кілька годин, складається з трьох технологічних періодів (розплавлення, окислення і рафінування) і короткочасних експлуатаційних простоїв.
Найбільший вплив на мережу ДСП надає в період розплавлення, коли мають місце нестійке горіння дуг, КЗ електродів з шихтою, обриви дуг при обвалах, різкі переміщення електродів. В інші періоди ток ДСП стабілізується. Тому для групи з «n» ДСП необхідно враховувати тільки «m» печей, одночасно працюючих в режимі розплавлення.
Імовірність Pm, n збігу періодів розплавлення «m» печей з «n» спільно працюючих визначається:
З формули (5.5) необхідно визначити найбільше значення «m», при якому Pm. n ≥ 0,05.
Для груп з числом ДСП n ≤ 6 розрахункові значення «m», при яких ймовірності Pm. n ≥ 0,05 (для середнього Р = 0,35), наведені нижче:
Для інших значень «Р» і «n» значення «m» визначається за формулою (5.6).
2. У групі «m» печей, одночасно працюючих в режимі розплавлення, кидки струмів окремих ДСП за часом, як правило, не збігаються.
У загальному випадку для «m» печей
Звідси умова виконання вимог ГОСТ 13109-87 (при α = 1 і δu ≤ 1,27%):
У разі однотипних печей:
На одиночній ДСП-100 встановлюється пічної трансформатор 80 МВА. Визначити мінімально допустиму потужність КЗ в «спільної точки».
За формулою (5.4) визначаємо:
Те ж, що в прикладі 1 - для 6 спільно працюють печей.
По таблиці або формулою (5.5) визначаємо:
За формулою (5.9) отримуємо:
Якщо потужність КЗ в «спільної точки» недостатня, необхідно при виборі схеми електропостачання передбачити заходи з метою підвищення потужності КЗ, або зниження впливу ДСП на якість електроенергії в мережі.
Підвищення потужності КЗ в «спільної точки» може бути досягнуто шляхом застосування наступних заходів:
перенесення вузла приєднання ДСП в точку, розташовану електрично ближче до енергоджерел (харчування через окремі трансформатори від РУ більш високої напруги, застосування глибоких вводів і ін.);
зменшення індуктивного опору ліній живлення, поздовжньої компенсації ВЛ, що з'єднують «спільну точку» з джерелами, шляхом включення на паралельну роботу ліній живлення і трансформаторів, якщо це допустимо за умовами роботи мережі.
Зменшення впливу роботи ДСП на якість електроенергії в мережі може бути досягнуто за рахунок наступного:
застосування пристроїв динамічної компенсації, що знижують поштовхи струму ДСП;
заходів технологічного характеру: стабілізації дуги, вибору раціонального режиму роботи печі, впровадження графіків узгодження роботи груп ДСП (зі зсувом у часі циклів плавки).
Здійснення зазначених заходів обмежує розміри коливань напруги в «спільної точки»; при цьому зменшується «а» в виразах (5.3) і (5.7), що призводить до зниження мінімально допустимого значення Sк.