Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса и основные задачи исследования 7
1.1. Обзор литературы 7
1.2. Задачи исследования 25
2. Особенности функционирования систем электроснабжения сталеплавильных производств 27
2.1. Электропотребление электросталеплавильных производств 27
2.2. Причины, нарушающие эффективность электроснабжения 35
2.3. Математическое описание функционирования системы с резкопеременной нагрузкой 48
2.4. Изменение реактивной составляющей сопротивления короткой сети 60
3. Функционирование приемников электрической энергии электросталеплавильных производств 71
3.1. Сбор и обработка статистических параметров функционирования систем электроснабжения 71
3.2. К расчету электрических параметров короткой сети 81
3.3. Анализ режима работы системы электроснабжения 88
3.4. Оценка параметров рационального режима работы с учетом изменения, реактивного сопротивления 98
4. Способы, повышающие эффективность функционирования приемников электрической энергии 101
4.1. Симметрирование электрических параметров короткой сети системы электроснабжения дуговой печи 101
4.2. Экранирование кабелей гибкой гирлянды 105
4.3. Использование программно-аппаратного комплекса регулирования параметров короткой сети 118
4.4. Особенности защит регулирующих устройств от максимальных токов... 130
4.5. Методика построения рациональной системы электроснабжения электросталеплавильных производств 134
4.6. Технико-экономический анализ мероприятий, повышающих эффективность функционирования приемников электроэнергии электросталеплавильных производств 139
Заключение 144
Библиографический список 146
- Математическое описание функционирования системы с резкопеременной нагрузкой
- К расчету электрических параметров короткой сети
- Оценка параметров рационального режима работы с учетом изменения, реактивного сопротивления
- Использование программно-аппаратного комплекса регулирования параметров короткой сети
Введение к работе
Актуальность работы. Основным оборудованием электросталеплавильного производства являются дуговые электропечи. Их мощность составляет до 80% мощности всех приемников данного производства. Одной из основных задач эксплуатации электрооборудования таких производств является задача обеспечения эффективности функционирования систем электроснабжения совместно с дуговыми печами. Сложность обеспечения эффективности данного класса электрических систем связана с тем, что на сегодняшний день полностью не решен вопрос несимметрии электрических параметров коротких сетей. Это приводит к ограничению вводимой в печь активной мощности, недоиспользованию мощности печных трансформаторов и увеличению продолжительности плавки. При этом, учет эффекта смещения нейтрали нагрузки, влияния взаимоиндукции фаз и электрического режима работы на изменение реактивной составляющей сопротивления печного контура позволит более полно использовать,мощность трансформатора во все технологические периоды плавки. Это позволит снизить удельный расход электроэнергии, сократить продолжительность плавки и уменьшить влияние дуговой печи на электрическую систему. Поэтому разработка методов и средств, обеспечивающих симметрирование параметров систем электроснабжения электросталеплавильных производств, является одной из актуальнейших задач.
І Іелью работы является повышение эффективности функционирования систем электроснабжения электросталеплавильных производств за счет снижения расхода электроэнергии и уменьшения.времени плавки, путем рационального перераспределения параметров короткой сети между ее фазами.
Идея работы основана на симметрировании реактивного сопротивления короткой сети посредством введения емкостной составляющей по алгоритму учитывающему эффект смещения нейтрали нагрузки, влияние взаимоиндукции фаз и электрический режим работы печи.
Научная новизна заключается в разработанном математическом описании зависимости электрических параметров короткой сети системы электроснабжения от режимов работы дуговых печей переменного тока, позволяющем по парамет-
5 рам импульсного потока определять реактивное сопротивление фаз печного контура в любой момент времени, а также те периоды времени, в которые регулирование реактивной составляющей сопротивления с целью симметрирования даст наибольший эффект; в новом способе регулирования электрических параметров коротких сетей, основанном на введении в фазу печного контура с максимальным реактивным сопротивлением емкостной составляющей по закону, обеспечивающему симметрирование параметров системы для любых типов силовых токопро-водов с учетом конфигурации короткой сети, эффекта смещения нейтрали нагрузки и режима работы; в программно-аппаратном комплексе регулирования реактивного сопротивления фаз короткой сети с целью симметрирования по алгоритму, учитывающему топологию короткой сети, параметры технологического процесса и уровень возмущающих факторов в системе электроснабжения.
По материалам разработок приняты к рассмотрению две заявки на предполагаемые изобретения (№ 2004126601 приоритет от 1 сентября 2004 г. и №2004126602 приоритет от 1 сентября 2004 г.).
Практическая ценность. Предложенная методика расчета электрических параметров печного контура при работе дуговой печи позволяет более точно выбирать параметры рационального электрического режима печного агрегата, а также периоды времени в цикле функционирования, в которые симметрирование элек-,трических параметров коротких сетей будет наиболее эффективным.
Разработанный комплекс мероприятий по симметрированию электрических параметров короткой сети обеспечивает снижение влияния возмущающих факторов на функционирование дуговой печи и электрической системы.
Созданный программно-аппаратный комплекс дает возможность оптимизировать технологический процесс за счет симметрирования электрических параметров короткой сети. В результате, повышается коэффициент мощности печи, снижается удельный расход электроэнергии, а также уровень возмущающих факторов в системе электроснабжения.
Методы и объекты исследования. В работе использован комплексный иод-ход исследования, включающий метод математической статистики, теорию случайных потоков, теорию вероятностей, теорию математического моделирования и инженерного эксперимента. Экспериментальные исследования проводились в ре-
альных условиях эксплуатации дуговых электропечей, системы электроснабжения которых выступают в качестве объекта исследования.
Достоверность результатов подтверждена: представительной выборкой опытных данных; формулировкой задач исследования, сделанной исходя из всестороннего анализа работы систем электроснабжения электродуговых печей в различных режимах; применением для теоретических исследований апробированных положений и методов теории электрических систем и теории случайных потоков; сопоставимостью результатов теоретических исследований с экспериментальными данными, полученными в реальных производственных условиях электросталеплавильного цеха ОАО "НЛМК" при помощи высокоточных измерительных приборов.
Реализация работы. Научные и практические результаты диссертационной работы использованы в сталелитейном цехе ОАО "Кулебакский металлургический завод" в виде системы регулирования электрических параметров короткой сети дуговой электропечи ДСП - ЗА. Ожидаемый годовой экономический эффект за счет сокращения продолжительности плавки на 7,2 % и уменьшения удельного расхода электроэнергии на 6,3 % для одной дуговой электропечи ДСП-ЗА составляет 280 тыс. руб.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались: на международной научно-технической конференции "Современные проблемы металлургических производств" (Волгоград, ВГТУ, 2002); всероссийской научно-технической конференции "Электроэнергетика и энергосберегающие технологии" (Липецк, ЛГТУ, 2004); всероссийской научно-технической конференции "Энергосбережение и энергоэффективные технологии — 2004" (Липецк, ЛІТУ, 2004); ежегодных научно-технических конференциях студентов и аспирантов факультета автоматизации и информатики (ЛГТУ, Липецк, 2002 - 2004 г.)
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и четырех приложений. Общий объем диссертации 175 с, в том числе 145 с. основного текста, 40 рисунков, 17 таблиц, список литературы из 102 наименований, 4 приложений на 19 страницах.
Математическое описание функционирования системы с резкопеременной нагрузкой
При расчетах индуктивности предполагается, что магнитная проницаемость среды, в которой замыкаются магнитные линии потоков самоиндукции и взаимоиндукции, не зависит от величины напряженности магнитного поля. Принятое условие предполагает, что потоки \/L и vj/M пропорциональны обуславливающим их токам. В этом случае значения L и М не зависят от токов. Они определяются лишь формой и геометрическими размерами контуров, магнитной проницаемостью проводов и окружающей среды, а также характером распределения токов по сечению проводников. Для системы электроснабжения дуговых сталеплавильных печей эти допущения не всегда корректны. Наличие в конструкциях печи массивных стальных деталей вблизи проводников силового токопровода приводит к тому, что магнитная проницаемость среды, в которой замыкаются магнитные линии потоков самоиндукции и взаимоиндукции проводников короткой сети, напрямую зависит от напряженности магнитного поля. Такими магнитными массами в дуговых печах являются стальные и чугунные охлаждающие кольца, стальные электрододержатели, полупортал, свод печи, механизмы перемещения электродов. Они образуют вокруг электродов и элементов короткой сети замкнутые магнитные контуры. Напряженность магнитного поля определяется токами в проводниках. Все это вызывает при магнитном насыщении изменение индуктивности контура. Существенное влияние на величину реактивной составляющей сопротивления печного контура оказывают гармоники тока. Анализ результатов, полученных в производственных условиях, показывает, что значение высших гармоник в большей степени проявляется при малых рабочих токах. Именно при таких токах индуктивность кон 50 тура существенно возрастает. Предварительные расчеты и анализ результатов статистических исследований для печи ДСП-100 показали, что вертикальное перемещение электродов и силового токопровода определяет основную часть взаимной индуктивности проводников. Она оказывает доминирующее влияние ча сопротивление короткой сети при рабочих токах в 40 — 50 кЛ. Индуктивность, а соответственно и реактивная составляющая сопротивления силового токопровода всегда будет отличаться в период простоя и при работе дуговой сталеплавильной печи. При расчетах электрических параметров короткой сети, основанных на использовании классических формул Максвелла [97J или метода обобщающих выражений [98], можно рассчитать лишь индуктивность короткой сети дуговой сталеплавильной печи в период простоя. Реальный эксплуатационный реактанс печного контура будет значительно ниже расчетного. Он определяется уровнем токов в фазах короткой сети и уровнем несинусоидальности этих токов. Учесть влияние данных факторов при работе дуговой печи позволяет теория случайных импульсных потоков. Импульсный поток описывает прерывные и изменяющиеся во времени физические процессы, к которым относится протекание токов в силовом токопроводе ДСП. Токи в фазах короткой сети, наряду с прерывистостью во времени, характеризуются переменной интенсивностью. Такой поток I(t) может быть представлен расчетным эквивалентным суммарным потоком I (t). На рис. 2.8 — рис.2.12 представлены усредненные как по времени, так и по амплитуде коррелированные данные рабочего тока при выплавке углеродистой стали на печи ДСП-100 при завалке шихты без тяжеловеса. Длительности t, и высоты i3 импульсов суммарного потока I (t) случайны. Работа дуговой сталеплавильной печи в общем случае может быть представлена потоком, состоящим из пяти (а в некоторых случаях и более) импульсов совпадений. Каждый из импульсов совпадений суммарного потока соответствует работе электропечного агрегата, а его параметры связаны с технологическим процессом производства и в какой то мере определяются технологическими инструкциями, главной из которых является "Электрический режим работы дуговой печи".
Однако, несмотря на всю определенность (т.е. цикличность проведения технологических операций и поддерживаемый график электрического режима), процесс плавления шихты и доводки металла вероятностный. Он зависит от большого количества факторов. Каждая пауза эквивалентного потока соответствует простою печи, который определяется как технологическими мероприятиями, так и возможными аварийными ситуациями.
Рассмотрим переход от характеристик функционирования системы электроснабжения дуговой сталеплавильной печи к суммарному потоку. Для этого переменную часть графика (рис. 2.9) относительно протекающих токов разделим на уровни изменения нагрузки. Принимаем четыре уровня нагрузки, которые на графике обозначены буквами I с индексами 1 - 4. Уровню 4 соответствует самая высокая нагрузка, а уровню 1 — наименьшее значение переменной составляющей нагрузки. Динамическое изменение нагрузки заменим ступенчатым, с тем условием, что площади прямоугольных импульсов равны площади ограниченной графиком изменения тока нагрузки. Импульсы любого суммарного потока состоят из импульсов совпадений. Импульсы совпадения характеризуются средними параметрами и законами распределения.
К таким параметрам относятся средняя длительность, частота следования, средняя высота (интенсивность), вероятность появления. Законами распределения характеризуются длительности и интенсивности импульсов совпадения. Для различия импульсов совпадения между собой их параметрам и законам распределения припишем двойные индексы. Цифра первого индекса соответствует числу уровней аппроксимации графика нагрузки, а цифра второго индекса соответствует интенсивности импульсов совпадений. Первоначально определим параметры для импульсов совпадения самой высокой интенсивности (4-го уровня интенсивности).
К расчету электрических параметров короткой сети
Технологический процесс плавки требует регулирования электрического режима печи. В результате независимо друг от друга осуществляется перемещение электродов в активной зоне, а вместе с ними и изменение всех параметров элементов короткой сети. Максимальное вертикальное перемещение электродов составляет для печей емкостью 12 — 200 тонн величину 2250 — 4500 мм [100]. Этот параметр сопоставим с линейными размерами короткой сети. Предварительные расчеты и анализ результатов статистических исследований для печи ДСП-100 показали, что вертикальное перемещение электродов и силового токопровода определяет основную часть взаимной индуктивности проводников. Она оказывает доминирующее влияние на сопротивление короткой сети при рабочих токах в 40 - 50 кЛ. Реактивная составляющая сопротивления печного контура при вертикальном перемещении электрода одной из фаз стотонной печи в верхнее положение изменяется на величину порядка 40%. Основными факторами, влияющими на динамику перемещения электродов, являются следующие: марка выплавляемой стали; состав, равномерность распределения плотности шихты; технические и электрические параметры печи; изменение скорости износа электродов; быстродействие времени отклика регулятора мощности на изменение силовых параметров фаз, а также эффект смещения нейтральной точки. Анализ результатов проведенных исследований на дуговых печах ДСП-100 в ЭСПЦ ОАО "НЛМК" показал существенные различия в по-фазном распределении излучения дуг (табл. 3.6), а так же изменения номера "мертвой" фазы в процессе плавки. Коэффициент относительного распределения излучений дуг по фазам печи можно определялся по формуле где Рді — мощность электрической дуги і-той фазы; ид] — напряжение на электрической дуге і-той фазы; Рд - суммарная мощность электрических дуг печи; идср - среднее напряжение на электрических дугах печи.
Изменение номера "мертвой" фазы связано с изменением реактивной составляющей сопротивления при вертикальном перемещении электродов. Перемещение электродов, приводящее к изменению расстояния между фазами, необходимо для регулирования мощности печи. В результате изменяется взаимная индуктивность между проводниками. Реактивная составляющая сопротивления двух из трех фаз относительно одинаковы.
Незначительное перемещение электродов одной из фаз приводит к тому, что то одна, то другая фаза становится "мертвой", а мощность излучения этой фазы снижается. Поэтому коэффициенты излучения за плавку для фаз А и В печи 1 и фаз В и С печи 2 в табл. 3.8 близки. Повышенный коэффициент излучения "дикой" фазы (фаза С печи і и фаза А печи 2) вызывает увеличение производительности. Увеличение мощности способствует более быстрому заглублению электрода, которое ускоряется с повышением мощности печи при экранировании длинных дуг шихтой. Происходит повышенный износ электрода "дикой" фазы. Это способствует большему удалению проводников "дикой" фазы. Мощность же "мертвой" фазы снижается, поэтому заглубление в шихту происходит медленнее. Естественно, все это приводит к изменению расстояния между фазами короткой сети. В процессе образования колодцев нарастает скорость плавления. Осуществляется это до соответствующего уровня, определяемого скапливанием расплавленного металла на дне печи. За одну плавку такая ситуация наблюдается несколько раз. Если в шихте используется большое количество легковесного лома, то печь расплавляет три и более завалки за одну плавку. Расплавление шихты в ДСП сопровождается смещением нейтральной точки нагрузки относительно нейтральной точки трансформатора. Именно это, в основном, приводит к изменению реактивной составляющей сопротивления печного контура; усилению несимметрии электрических параметров короткой сети (кас увеличивается до 35 — 40%); уменьшению производительности печи; увеличению потребляемой из сети мощности; снижению коэффициента мощности и электрического КПД печного агрегата.
Основным методом определения электрических параметров короткой сети при проектировании дуговых сталеплавильных печей является метод физического моделирования. Он заключается в создании макетов из тех же материалов, что и короткая сеть электропечного агрегата, и требует соблюдения критериев подобия. Наличие магнитных масс рядом с сильноточными проводниками короткой сети усложняет процесс моделирования, снижая точность расчетов.
Существуют аналитические методы расчета короткой сети. Расчет реактивных сопротивлений осуществляется либо классическим методом, либо методом обобщающих выражений. Во всех методах расчета короткая сеть разбивается на п последовательных участков. Индуктивная составляющая сопротивления контура может быть выражена через собственную индуктивность участков и взаимную индуктивность между ними:
Рассмотренный подход позволяет получить результаты расчета с определенной степенью точности. Однако такой подход может быть использован при расчетах короткой сети электропечного агрегата лишь в статическом режиме. В реальной ситуации регулирование электрического режима, а также технологический процесс плавки ведут к независимому друг от друга перемещению электродов в активной зоне, а вместе с ними и элементов короткой сети относительно друг друга. Перемещение элементов приводит к изменению электрических параметров силового токопровода. Не учет этих изменений приводит к значительным погрешностям. Большую часть реактивной составляющей сопротивления короткой сети ДСП вызывает реактивность гирлянды гибких кабелей. Кабельные гирлянды состоят из прямолинейных и криволинейных по форме участков проводников (рис. 3.3). Результаты выполненных исследований показывают, что отступления от формы дуг проводников, которые имеют место в процессе эксплуатации, практически не изменяют величину реактивной составляющей сопротивления. Алгоритм расчета включал определение действующей индуктивности прямолинейных и криволинейного участков кабелей с последующим их суммированием. С учетом фазности кабелей рассчитывались индуктивные сопротивления фаз.
Оценка параметров рационального режима работы с учетом изменения, реактивного сопротивления
Подставив полученное значение в (4.17), найдем, что масса экранирующей оболочки равна 28,2 кг для одного кабеля. Поскольку гибкие кабели одним концом закреплены в набате печи, а другой конец присоединен к подвижным башмакам, то добавочная масса, которую будет поднимать механизм перемещения электродов, составит величину для шести кабелей в среднем 84,6 кг. Эта масса составляет менее 2 % от массы водонаполненных кабелей и труб элек-трододержателей, поэтому она не окажет влияние на работу подъемных механизмов дуговой электропечи.
Экранирующую оболочку следует выполнять в виде оплетки кабеля из проволоки сечения порядка 0,5 мм . В этом случае кабели сохранят гибкость. При экранировании фаз короткой сети можно снизить асимметрию трехфазной системы до 80%. Потери активной мощности от вихревых токов в стальных конструкциях печи становятся меньше на 5 - 7%.
В динамическом режиме работы дуговой печи электрические параметры элементов короткой сети значительно изменяются, при этом затрудняется ее симметрирование. Непосредственный контроль этих параметров во время плавки не возможен. Изменения сопротивлений короткой сети можно контролировать по разнице токов фаз, или по разнице коэффициентов излучения дуг. Разница гоков "мертвой" и "дикой" фаз показывает глубину эффекта смещения нейтральной точки нагрузки. Эффект определяется асимметрией электрических параметров короткой сети.
Для контроля электрического режима и наиболее эффективного управле 119 ния изменением электрических параметров короткой сети дуговой печи был
разработан программно-аппаратный комплекс (ПАК). Он позволяет контролировать основные характеристики работы электропечного агрегата. Входными данными являются мгновенные значения токов и напряжений контролируемые но шести каналам с частотой измерений 4 кГц за анализируемый период времени. Характеристики, необходимые для рационального контроля электрического режихма, такие как действующие значения токов и напряжений фаз, вводимая в печь активная и реактивная мощность (по фазам), коэффициент мощности, коэффициент излучения дуг (по фазам), мощность дуг (по фазам), напряжения на дугах (по фазам) и несимметрия напряжений фаз реализованы в комплексе программно. Это позволяет более эффективно контролировать процесс плавки и управлять электрическими и технологическими режимами.
Программно-аппаратный комплекс подключается к печному агрегату при помощи датчиков, включенных в систему электроснабжения. Входной величиной для платы сбора данных комплекса является напряжение. Преобразование «ток — напряжение», необходимое для получения данных о токах фаз печи, осуществляется при помощи шунта, включенного во вторичную цепь трансформатора тока. В качестве шунта используется входная цепь автоматического регулятора мощности. Датчики тока включаются во вторичную цепь трансформатора тока. Подключение датчиков осуществлялось в соответствии со схемой управления, защиты и сигнализации печных выключателей, представленной на рис. 4.7. Для первой фазы включение датчиков тока производится между точ-ка.ми 151 и 052. Для двух других фаз подключение осуществляется между точками 251 - 052 и 351 - 052. Датчики напряжения подключаются между фазным и нулевым проводом без использования понижающего трансформатора. Датчик первой фазы соединяется с точкахми 189 и 088. Для других фаз подключение датчиков осуществляется к точкахМ 289, 088 и 389, 088. Подключение датчиков напряжения производится на пульте управления печным агрегатом. ТребуехМый диапазон напряжений обеспечивается делителех напряжения. , защиты и сигнализации печных выключателей
Активные сопротивления делителя выбираются из условия исключения влияния программно-аппаратного комплекса на измеряемый сигнал. Условием при выборе сопротивлений делителя является где RBblx - выходное сопротивление датчика; RBX - входное сопротивление программно-аппаратного комплекса. Защита входных цепей программно-аппаратного комплекса от перенапряжений, возникающих при коммутациях и обрывах дуг во время работы дуговой печи, осуществляется путем использования стабилитронов, включенных встречно-параллельно входу. Стабилитроны выбираются так, чтобы диапазон изменения входного сигнала платы сбора данных программно-аппаратного комплекса входил в пределы изменения напряжения стабилизации стабилитрона. Сигнал от датчиков тока и напряжения через экранированные кабели подается на вход программно-аппаратного комплекса. Экранирование кабеля измерительной цепи значительно снижает влияние электромагнитных помех, которые возникают при работе дуговой печи. Сопротивление кабелей во всем диапазоне измеряемых частот является незначительным по сравнению с входным сопротивлением ПАК. Структурная схема программно-аппаратного комплекса приведена на рис.4.8. На рис. 4.9. представлена мнемосхема работы системы регулирования электрических параметров короткой сети дуговой сталеплавильной печи. Программно-аппаратный комплекс создан на базе IBM-совместимого компьютера, дополнительно укомплектованного платой сбора данных (ПСД) фирмы ЗАО "Рушел" с аналого-цифровым преобразователем (АЦП) и контроллером. Компьютер на базе процессора Intel, оснащенный оперативной памятью, накопителем на жестких магнитных дисках (НЖМД), работающий под управлением операционной системы (ОС) Microsoft Windows 98/ NT/ ХР.
Использование программно-аппаратного комплекса регулирования параметров короткой сети
В реальных системах электроснабжения электросталеплавильных производств данное соотношение не выполняется. Объясняется это, с одной стороны, тенденцией роста единичных мощностей дуговых сталеплавильных печей, а, с другой стороны, недостаточной мощностью электрической системы. Анализ систем электроснабжения показывает, что питание электропечных агрегатов в большинстве случаев осуществляется от сети напряжением 35 кВ. Однако, для выполнения условия (4.32), особенно при одновременной работе нескольких крупных дуговых печей, мощность системы должна более чем в сто раз превосходить суммарную мощность печных агрегатов. Выполнение этого условия возможно лишь при глубоком вводе высокого напряжения. В этом случае питание электропечные установки получают от сетей напряжением 110 — 220 кВ без промежуточного трансформаторного оборудования.
В случае несоблюдения условия (4.32), для ограничения колебаний напряжения необходимо проводить дополнительные мероприятия. Колебания напряжения в сети определяются увеличенным потреблением приемниками реактивной мощности. Для мощных сталеплавильных печей средний cos(cp) за плавку равен 0,75 - 0,80. В динамическом режиме он может быть еще ниже. Естественный коэффициент мощности крупнотоннажных сталеплавильных печей лежит значительно ниже оптимального уровня. Величина коэффициента мощности дуговых сталеплавильных печей зависит от значения реактивного сопротивления печного контура. Проведенные исследования показали, что регулирование реактивной составляющей сопротивления короткой сети в динамическом режиме повышает коэффициент мощности электропечной установки. Резкое нарастание тока в динамическом режиме вызывает значительное потребление реактивной мощности. Путем регулирования реактивной составляющей сопротивления короткой сети можно снизить потребляемую электропечной установкой реактивную мощность. Производится это по следующему алгоритму. При броске тока в фазе короткой сети резко увеличивается реактивная составляющая сопротивления печного контура индуктивного характера. Уменьшить влияние индуктивности можно путем введения в цепь реактивной составляющей емкостного характера. Изменяя величину емкости, можно регулировать реактивную составляющую сопротивления печного контура. Это позволяет контролировать потребление реактивной мощности печным агрегатом.
Для устранения влияния асимметрии трехфазной системы при работе в системе электроснабжения нескольких однотипных дуговых сталеплавильных печей необходимо оптимально распределить по фазам электрической системы несимметричные по электрическим характеристикам фазы печных агрегатов. При подключении нескольких агрегатов к шинам питающей энергосистемы необходимо учитывать чередование номеров "мертвых" и "диких" фаз одновременно работающих ДСП. Наиболее распространенным видом несимметрии является такой, при котором электрические характеристики одной из фаз значительно отличаются от двух других. Подключение к системе электроснабжения каждого из печных агрегатов следует проводить так, чтобы отличающиеся по значениям реактивной составляющей сопротивления фазы различных печей были равномерно распределены по фазам питающей системы. В реальных системах электроснабжения это не всегда возможно, поскольку число одновременно работающих в цехе печных агрегатов не всегда кратно числу фаз системы электроснабжения. Кроме того, проведенный в работе анализ функционирования электрической части печи показал, что изменение реактивной составляющей сопротивления фаз короткой сети зависит как от технических характеристик электропечного агрегата, так и от технологических характеристик производственного процесса. Основным влияющим фактором в этом случае являются эффект "мертвой" и "дикой" фаз. При работе печи этот эффект может быть
учтен. Изменение сопротивления печного контура, вызванные механическими колебаниями гирлянд гибких кабелей под действием динамических бросков токов, оценке не поддается. Вариации реактивного сопротивления различны для каждой из фаз ДСП. В общем случае этот процесс вероятностный. Поэтому даже равномерное распределение по фазам системы "мертвых" и "диких" фаз электропечных агрегатов не обеспечит оптимальное функционирование электрической системы.
Для решения этой проблемы необходим комплексный подход. Он заключается в снижении случайных изменений сопротивления печного контура и регулировании реактивной составляющей короткой сети в соответствии с электрическими характеристиками режима работы печи. Для снижения асимметрии параметров трехфазной системы электроснабжения электросталеплавильных производств, вследствие колебаний кабельных гирлянд, необходимо применять метод электромагнитного экранирования фаз короткой сети. Заключение кабелей в гибкую экранирующую оболочку позволит снизить взаимное влияние фаз друг на друга. Кроме того, в системе электроснабжения электросталеплавильного производства с дуговыми электропечами необходимо производить регулирование реактивной составляющей сопротивления печного контура. Его следует проводить по следующему алгоритму. При работе печи вследствие возникновения эффекта смещения нейтральной точки нагрузки происходит изменение значения тока в фазах при неизменной мощности электропечной установки. Ток в "мертвой" фазе снижается, а в "дикой" —увеличивается. Происходит это из-за различного по фазам сопротивления печного контура. Введение в печной контур емкостной составляющей параллельно фазе с наибольшим индуктивным сопротивлением позволяет снизить реактивное сопротивление данной фазы. Подбор величины вводимой емкости следует проводить так, чтобы минимизировать разницу фазных токов дуговой печи. Это позволит повысить эффективность работы не только каждой отдельной электропечной установки, но и системы электроснабжения в целом.
Необходимо обеспечить возможность работы печных агрегатов в оптимальном электрическом режиме. Он характеризуется непрерывным горением электрических дуг, отсутствием несимметрии мощности дуг, рациональным соотношением сопротивлений силового токопровода, оптимальным использованием мощности печного трансформатора во все периоды плавки. Контроль и регулирование электрических параметров в динамическом режиме работы электропечного агрегата необходимо осуществлять с высокой скоростью. Необходимым быстродействием и точностью обладает разработанная автоматическая система на базе программно-аппаратного комплекса. Работа системы построена так, что при возникновении разницы фазных токов электропечной установки происходит изменение реактивной составляющей сопротивления электропечного контура. Регулирование осуществляется путем включения параллельно фазе с максимальным сопротивлением батареи статических конденсаторов. Быстродействие системы обеспечивается за счет сбора и обработки контролируемых параметров в режиме реального времени. Алгоритм выбора значения регулирующей емкости в короткой сети построен так, что при резком изменении тока за один шаг итерации в регистры порта LPT программно-аппаратного комплекса записываются биты, соответствующие максимальному значению емкостной составляющей сопротивления.
