Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время на добычу транспортировку и переработку полезных ископаемых расходуется около 20% всей производимой электроэнергии, а энергетическая составляющая в общем объеме производственных затрат достигает 30+60%. Поэтому в условиях опережающего роста цен на электроэнергию особую значимость приобретает внедрение энергосберегающих технологий и совершенствование режимов потребления, причем за счет совершенствования режима электропотребления может быть достигнуто снижение энергетической составляющей на 20+30%.
Совершенствование режимов электропотребления может быть достигнуто за счет:
регулирования режима напряжения;
регулирования режима реактивной мощности;
исключения совпадения максимумов нагрузки предприятия и энергосистемы;
управления потребителями-регуляторами.
В ряду перечисленных способов,совершенствования режимов электропотребления особое место занимает регулирование режима напряжения, т.к. оно позволяет достигнуть снижения энергетической составляющей на Ю-г-15%, обеспечить устойчивость работы электрооборудования и увеличение срока его службы.
Существующая концепция регулирования напряжения в сетях горных предприятий базируется на групповом регулировании напряжения на шинах главной понизительной подстанции (ГПП), управлении потоками реактивной мощности и в отдельных случаях изменением сопротивления системы. Однако данная концепция не позволяет обеспечить рациональный режим напряжения на всей совокупности электроприемников, подключенных к протяженным ради-ально-магистральным линиям. Поэтому представляется особенно важным разработка системы и средств управления режимом напряжения на шинах ГПП посредством автоматического изменения коэффициента трансформации силового трансформатора при отклонении напряжения от рационального уровня и регулирования напряжения у удаленных электроприемников с использованием технически и
экономически обоснованных средств.
Работа выполнена на кафедре электротехники и электроснабжения горных предприятий Санкт-Петербургского государственного горного института (технического университета) в соответствии с планами научно-исследовательских работ ГП "Роснефть", АО "Татнефть" и Государственного комитета Российской Федерации по высшему образованию.
Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы являлась разработка системы и средств регулирования режима напряжения в распределительных сетях 6(10) кВ горных предприятий, обеспечивающих рациональные уровни напряжения у электроприемников, подключенных к узлам протяженных радиально-магистраль-ных линий. Для практической реализации поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
разработать математическую модель обобщенной сети горного
предприятия, обеспечивающую оценку отклонений напряжения в
радиально-магисгральных линиях, и произвести выбор парамет
ров и мест подключения устройств регулирования режима напря
жения;
разработать методику выбора уставок устройств РПН силовых
' трансформаторов, установленных на главной понизительной под-
' станции горного предприятия, учитывающую показатели техни
ческого ресурса;
установить зависимость между режимными параметрами автоматического регулирования напряжения, характеристиками РПН и эксплуатационными технико-экономическими показателями электроснабжения горного предприятия;
разработать устройство индивидуального регулирования режима напряжения, обеспечивающее электромагнитную совместимость электроустановок и повышение качества электроэнергии в узлах нагрузки горных предприятий;
разработать микропроцессорную систему управления переключением устройств РПН;
разработать электронную систему управления устройствами индивидуального регулирования режима напряжения.
Идея работы. Заключается в выявлении параметрові создании компонентов и комплексном использовании устройств автомати-
ческого группового и индивидуального регулирования режима напряжения с целью улучшения качества электроэнергии в узлах нагрузки горных предприятий, повышения техяжо-эконрмических и эксплуатационных показателей системы электроснабжения^ уменьшения ущербов, связанных с перерывами в электроснабжении горного предприятия.
Методы исследований. В работе использованы теория электрических цепей, методы теории электромагнитных процессов в системах .электроснабжения и электрических машинах, методы математического моделирования, методы теории оптимизации, аналитические и численные методы решения нелинейных уравнений, методы обработки экспериментальных данных, решение задач моделирования с использованием вычислительной техники.
Научная новизна работы:
установлена зависимость показателей режимов напряжения узлов нагрузки горных предприятий от параметров радиально-магист-ральных линий, от параметров распределения электрических нагрузок вдоль линии и их статических характеристик по напряжению, параметров и характеристик устройств автоматического группового и индивидуального регулирования режима напряжения;
разработана математическая модель обобщенной сети горного предприятия, позволяющая произвести выбор параметров и мест подключения устройств регулирования напряжения в радиально-магистральных сетях;
установлена зависимость между режимными параметрами автоматического регулирования напряжения, характеристиками РЇІН. и эксплуатационными технико-экономическими показателями горного предприятия,
установлены зависимости массогабаритных показателей, энергетических и рабочих характеристик вольтодобавочньгх трансформаторов с регулируемым магнитным потоком, обеспечивающих индивидуальное регулирование напряжения на электроустановках горных предприятий, от режимных параметров электроснабжения, характеристик нагрузки и управляющих воздействий.
Обоснованность научных положении базируется на применении известных положений теории электрических цепей, теории
электромагнитных процессов в системах электроснабжения и электрических машинах, методов математического моделирования и теории оптимизации.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается достаточным объемом теоретических исследований, близкой сходимостью расчетных и опытных данных, а также положительными результатами внедрения разработок в АО "Татнефть".
Практическая ценность работы заключается в следующем:
разработана методика выбора уставок устройства РПН силовых трансформаторов, установленных на главной понизительной подстанции горного предприятия, учитывающая показатели технического ресурса;
разработана методика расчета вольтодобавочных трансформаторов с регулируемым магнитным потоком;
разработана микропроцессорная система управления переключением устройств РПН;
разработана система автоматического индивидуального регулирования режима напряжения с помощью вольтодобавочного трансформатора с регулируемым магнитным потоком.
Реализация выводов и рекомендаций работы.
Обоснована и реализована система автоматического группового регулирования на электроподстанциях нефтегазодобывающего управления "Бавлынефть". За счет использования результатов диссертационной работы при внедрении микропроцессорной системы управления переключением коэффициента трансформации силового трансформатора достигнуто снижение потребления активной и реактивной мощности и электроэнергии электрооборудованием и потерь в радиально магистральных линиях, получен фактический экономический эффект в размере 255.458 тыс.руб.
За счет использования результатов диссертационной работы при внедрении систем автоматического индивидуального регулирования напряжения на электрооборудовании, установленном на двух нефтегазодобывающих скважинах, получен фактический экономический эффект в размере 5.385 тыс.руб.
Суммарный фактический экономический эффект от внедрения результатов диссертационной работы составил 260.843 тыс.руб.
На защиту выносится:
закономерности и параметры, характеризующие системы группового и индивидуального регулирования режима напряжения в распределительных сетях горных предприятий, имеющих протяженные радиально-магистральные линии;
комплекс технических средств автоматического регулирования режима напряжения в распределительных сетях 6(10) кВ горных предприятий, обеспечивающих рациональные уровни напряжения у электроприемников, подключенных к узлам протяженных ради-ально-магистральных линий.
Апробация.
Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и получили положительную оценку на семинарах ученых кафедры электротехники н электроснабжения горных предприятий СП6ТГИ (ТУ), конференциях молодых ученых СПбГГИ(ТУ) в 1990-1996 годах, на Российско-Финляндском семинаре "Автоматизированные системы управления электроснабжением", С-Петербург, 1994, международном симпозиуме "Минерально-энергетические ресурсы СНГ", С.-Петербург, 1995, международном симпозиуме "Энергосберегающие технологии добычи, транспортировки и переработки твердых, жидких и газообразных полезных ископаемых", С-Петербург, 1996, IV международной выставке-конгрессе "Минерально-сырьевые ресурсы стран СНГ', С.-Петербург, 1995.
Публикации. Основные результаты работы опубликованы в 11 печатных работах.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 168 страницах. Содержит 36 рисунков, 11 таблиц, список литературы из 102 наименований и 3 приложения. Общий объем работы 192 страницы.
