Принцип работы СТК - Motokomo.ru
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (пока оценок нет)
Загрузка...

Принцип работы СТК

Статические тиристорные компенсаторы (СТК) 6, 10, 35 кВ

Принцип действия статического тиристорного компенсатора (СТК):

Статический тиристорный компенсатор является регулируемым источником реактивной мощности, подключенным непосредственно на шины потребителя. Реактивная мощность СТК вырабатывается конденсаторами фильтров высших гармоник и равна максимальной реактивной мощности, необходимой для потребителя. Регулирование реактивной мощности производится при помощи статического тиристорного компенсатора, который управляет током реакто ров, компенсируя избыточную реактивную мощ ность конденсаторов фильтров высших гармо ник.

Система управления и защиты СТК обеспечива ет быструю компенсацию реактивной мощности нагрузки и поддержание регулируемого пара метра, выполняет защиту оборудования, контроль и сигнализацию отказов и может быть модифицирована под конкретные требования Заказчика. Время реакции системы регулирова ния СТК на изменение регулируемого параметра составляет 5 мс для нагрузок типа ДСП и 25–100 мс для общепромышленных нагрузок и сетевых подстанций.
СТК имеет уровень автоматизации, обеспечива ющий его работу без постоянного присутствия персонала.

Номинальная мощность и схема СТК выбирается для конкретного объекта в зависимости от пара метров системы электроснабжения, вида и мощ ности компенсируемой нагрузки.

Компенсация реактивной мощности позволяет:

  • снизить тепловые потери тока и общие расходы на электроэнергию за счет повышения cosφ;
  • уменьшить нагрузку на элементы распределительной сети (подводящих линий, трансформаторов и распределительных устройств), тем самым продлевая их срок службы;
  • устранить влияние высших гармоник — обеспечить повышение производительности технологического оборудования за счет снижения аварийности, связанной с нарушением работы и выходом из строя элементов сети (кабельные линии, силовые трансформаторы), микропроцессорной техники;
  • добиться большей надежности и экономичности распределительных сетей, как результат -снизить эксплуатационные издержки;
  • для дуговых электросталеплавильных печейсократить время цикла плавки, снизить расходы на электроды и футеровку, существенно уменьшить эффект фликера;
  • привести в соответствие нормам «Электрическая энергия» уровень помех в виде высших гармонических составляющих, генерируемых потребителями электроэнергии в питающую их сеть.

Экономический эффект внедрения СТК:

Работа технологического электрооборудования в условиях неноминальных режимных параме тров питающей сети и значительной несинусо идальности питающего напряжения приводит к существенному экономическому ущербу, опреде ляемому:

  • повышением энергоёмкости производ ства;
  • увеличением себестоимости продукции;
  • со кращением срока службы электрооборудования;
  • снижением надежности работы.

Компенса ция потребляемой реактивной мощности, сниже ние уровня ВГС, обеспечение постоянного уров ня напряжения и снижение провалов напряжения в условиях резкопеременной несинусоидальной нагрузки позволяют обеспечить значительное по вышение эффективности и экономичности экс плуатационных режимов технологического обо рудования.

Регулирование реактивной мощности производится при помощи статического тиристорного компенсатора, который управляет током реакторов, компенсируя избыточную реактивную мощность конденсаторов фильтров высших гармоник.

Система управления и защиты СТК обеспечивает:

  • быструю компенсацию реактивной мощности нагрузки и поддержание регулируемого параметра;
  • выполняет защиту оборудования СТК, контроль и сигнализацию отказов;
  • может быть модифицирована под конкретные требования Заказчика.

Время реакции системы регулирования СТК на изменение регулируемого параметра составляет 5 мс для нагрузок типа ДСП и 25–100 мс для общепромышленных нагрузок и сетевых подстанций. СТК имеет уровень автоматизации, обеспечивающий его работу без постоянного присутствия персонала.

Номинальная мощность и схема СТК выбирается для конкретного объекта в зависимости от параметров системы электроснабжения, вида и мощности компенсируемой нагрузки.

Основные компоненты СТК:

СТАТИЧЕСКИЕ ТИРИСТОРНЫЕ КОМПЕНСАТОРЫ

ОПИСАНИЕ СТК

Статический тиристорный компенсатор является устройством обеспечивающим повышение эффективности работы систем передачи и распределения электроэнергии.

ОСНОВНЫЕ МОДИФИКАЦИИ СТК:

  • Для промышленных предприятий;
  • Для электрических сетей.

Помимо обеспечения требований по основным показателям качества электроснабжения, СТК осуществляют разгрузку сетевых трансформаторов и питающих линий электропередачи от реактивной мощности, тем самым снижая в них величину действующего тока и активных потерь. В совокупности это позволяет увеличить передаваемую активную мощность без установки нового оборудования. Эти факторы определяют основной экономический эффект от применения СТК в электрических сетях. Срок окупаемости СТК составляет от 1 до 3 лет.

СТК предназначены для оптимизации режимов работы электрических сетей с целью повышения пропускной способности и устойчивости линий электропередачи, стабилизации напряжения в узлах нагрузки, уменьшения потерь электроэнергии и повышения ее качества.

ФУНКЦИИ СТК:

  • Регулирование напряжения;
  • Повышение статической и динамической устойчивости электроэнергетических систем;
  • Ограничение коммутационных перенапряжений;
  • Симметрирование напряжений.

Подключение модулей СТК к шинам подстанций осуществляется по третичной обмотке трансформатора или автотрансформатора подстанции.

Промышленное применение тиристорных электроприводов, выпрямительных электролизных установок, мощных электродуговых печей, прокатных станов и других потребителей электроэнергии с резкопеременной нагрузкой и несинусоидальным током сопровождается значительным потреблением реактивной мощности и искажением питающего напряжения, что может привести к росту потерь электроэнергии, ухудшению и нарушению нормального функционирования потребителя электроэнергии.

К таким потребителям относятся, прежде всего, металлургические заводы, химические предприятия, предприятия цветной металлургии, целлюлозно-бумажные предприятия, предприятия электрохимической обработки металлов и драгоценных камней, предприятия, имеющие электродуговую и контактную сварку, обычные предприятия, использующие для освещения газоразрядные лампы, предприятия нефтяной, газовой и угольной отраслей, ирригационные предприятия, имеющие электродвигатели различного типа, и другие предприятия.

Читайте также:  Принцип работы ВУТ

Для компенсации реактивной мощности и повышения коэффициента мощности, фильтрации высших гармоник тока, снижения колебаний напряжения и улучшения параметров качества электроэнергии (снижение несимметрии напряжения и стабилизация напряжения) применяются статические тиристорные компенсаторы реактивной мощности (КРМ).

ЭФФЕКТ ОТ ПРИМЕНЕНИЯ СТК:

  • Существенно снизить нагрузку по реактивной мощности и высшим гармоникам тока трансформаторов, питающих потребители, что дает возможность подключить дополнительную нагрузку;
  • Улучшить показатели качества напряжения и тем самым повысить качество выпускаемой продукции и производительность технологического процесса потребителя электроэнергии.

Например, применение СТК на металлургическом предприятии привело к увеличению коэффициента мощности нагрузки с 0,7 до 0,97, снижению колебания напряжения питающей сети в 3 раза, так же сокращению времени одной плавки металла (с 150 минут до 130 минут). Снизился удельный расход электроэнергии на тонну выплавленной стали на 4%, а также сократился общий расход графитовых материалов.

В целом, срок окупаемости затрат на статические компенсирующие устройства составляет в среднем 1-2 года.

Специалисты ООО «СКЗ «КВАР» проводят комплекс работ по внедрению СТК, начиная с обследования электрических сетей, выполнения необходимых измерений с целью определения типа, мощности и мест подключения СТК, выбора схем и параметров оборудования, их законов регулирования, и заканчивая поставкой оборудования СТК «под ключ». В комплекс работ так же входит монтаж, наладка, пусковые испытаниями, а также обучение персонала заказчика и дальнейшее сервисное обслуживание оборудования.

СОСТАВ СТК:

  • Тиристорно-реакторные группы (компенсирующие реакторы с тиристорными вентилями)
  • Фильтро-компенсирующие устройства;
  • Конденсаторные батареи

Применение устройств компенсации реактивной мощности (УКРМ) позволяет существенно снизить нагрузку по реактивной мощности и высшим гармоникам тока трансформаторов, что дает возможность подключить дополнительную нагрузку, а так же улучшить показатели качества напряжения и тем самым повысить качество выпускаемой продукции и производительность технологического процесса потребителя электроэнергии.

Сайт для электриков

Статические тиристорные компенсаторы реактивной мощности (СТК) широко используются для решения различных проблем передачи и распределения электрической энергии, связанных с большими и быстрыми колебаниями реактивной мощности.

СТК являются высоконадежным продуктом, основанным на длительных исследованиях, современной технологии и опыте эксплуатации на различных промышленных объектах.

Основная схемная конфигурация СТК включает в себя конденсаторные батареи, настроенные как фильтры высших гармоник – фильтрокомпенсирующие цепи (ФКЦ), постоянно подключенные к сети или коммутируемые выключателями в соответствии с требованиями Заказчика, и включенные параллельно им в треугольник три фазы управляемых тиристорами реакторов — тиристорно-реакторная группа (ТРГ).

Угол зажигания тиристоров может быстро изменяться таким образом, чтобы ток в реакторе отслеживал ток нагрузки или реактивную мощность в энергосистеме.

Номинальная мощность и схема СТК выбирается для каждого конкретного объекта в зависимости от параметров схемы электроснабжения, вида компенсируемой нагрузки и требований по качеству электроэнергии. Для каждого отдельного случая производится расчет требуемой мощности ТРГ и ФКЦ и определяется их состав.

Система автоматического управления СТК обеспечивает быструю компенсацию реактивной мощности нагрузки и поддержание регулируемого параметра в соответствии с заданной уставкой, выполняет защиту оборудования СТК, контроль и сигнализацию отказов и может быть модифицирована под конкретные требования Заказчика.

Шкаф управления тиристорных вентилей: преобразует электрические импульсы управления тиристоров в световые и передает их на высокий потенциал посредством волоконно-оптических световодов, принимает контрольные световые импульсы с каждой тиристорной ячейки и регистрирует количество и расположение отказавших тиристоров.

СТК разрабатываются в двух основных модификациях — для линий электропередач и для промышленных установок типа дуговых сталеплавильных печей (ДСП) и тиристорных приводов прокатных станов.

    Основные преимущества применения СТК заключаются в следующем:
    Линии электропередач

  • Повышение статической и динамической устойчивости передачи
  • Снижение отклонений напряжения при больших возмущениях в системе
  • Стабилизация напряжения
  • Ограничение внутренних перенапряжений
  • Увеличение передаточной способности электропередачи из-за улучшения устойчивости при большой передаваемой мощности
  • Фильтрация токов высших гармоник
  • Промышленные установки
  • Снижение колебаний напряжения
  • Повышение коэффициента мощности
  • Снижение токов высших гармоник
  • Снижение искажений напряжения
  • Дуговые сталеплавильные печи
  • Существенное снижение возмущений в питающей сети
  • Возможность подключения мощных печей к энергосистемам с низкой мощностью КЗ
  • Повышение среднего коэффициента мощности
  • Снижение токов высших гармоник, текущих в энергосистему
  • Компенсация несимметрии токов фаз ДСП
  • Повышение производительности печи
  • Увеличение вводимой в печь мощности за счет стабилизации напряжения
  • Снижение расхода электродов
  • Предотвращения резонансных явлений за счет установки фиксированных фильтров высших гармоник
  • Срок окупаемости компенсатора составляет 1 – 1,5 года.

      Номинальные параметры и отличительные особенности

  • Номинальное напряжение: от 6 до 35 кВ
  • Номинальная мощность: от 10 до 360 Мвар
  • Водяное или воздушное принудительное охлаждение тиристоров, воздушная изоляция
  • Передача импульсов управления тиристоров в виде световых импульсов по волоконно-оптическим каналам
  • Избыточные тиристоры в каждой фазе
  • Резервирование ключевых компонентов
  • Модульная конструкция для легкого обслуживания
    • Комплект поставки компенсатора

    • Высоковольтные встречно-параллельные тиристорные вентили (ВТСВП)
    • Шкаф управления тиристорными вентилями (ШУ)
    • Система охлаждения ВТВ
    • Компенсирующие реакторы
    • Конденсаторные батареи и реакторы фильтров
    • Шкаф автоматического управления и защиты СТК
    Читайте также:  Сцепное устройство для легкового прицепа своими руками

    Выпускает статические тиристорные компенсаторы реактивной мощности ЗАО «АО Ансальдо-ВЭИ».

    ЗАО «АО Ансальдо-ВЭИ» было создано в 1996 г. на базе научно-инженерного центра «Преобразователь» Всероссийского электротехнического института им. В.И.Ленина (BЭИ), ведущего разработчика высоковольтного преобразовательного оборудования в СССР, и Ansaldo Sistemi Industriale S.p.A.(Италия), действующей на рынке электрооборудования более 100 лет.

    Основные направления деятельности компании — разработка, изготовление, испытания, пуско-наладочные работы и обслуживание высоковольтных электрических преобразователей различного назначения в широком диапазоне напряжения, мощности и частоты. Система менеджмента качества компании соответствует требованиям стандарта ISO 9001:2000.

    Статические тиристорные компенсаторы

    Описание

    Статический тиристорный компенсатор является устройством обеспечивающим повышение эффективности работы систем передачи и распределения электроэнергии.

    Данное оборудование разрабатывается в двух основных модификациях:

    • Для промышленных предприятий;
    • Для электрических сетей.

    Помимо обеспечения требований по основным показателям качества электроснабжения, СТК осуществляют разгрузку сетевых трансформаторов и питающих линий электропередачи от реактивной мощности, тем самым снижая в них величину действующего тока и активных потерь. В совокупности это позволяет увеличить передаваемую активную мощность без установки нового оборудования. Эти факторы определяют основной экономический эффект от применения СТК в электрических сетях. Срок окупаемости СТК составляет от 1 до 3 лет.

    СТК предназначены для оптимизации режимов работы электрических сетей с целью повышения пропускной способности и устойчивости линий электропередачи, стабилизации напряжения в узлах нагрузки, уменьшения потерь электроэнергии и повышения ее качества. При этом выполняются следующие функции:

    • Регулирование напряжения;
    • Повышение статической и динамической устойчивости электроэнергетических систем;
    • Ограничение коммутационных перенапряжений;
    • Симметрирование напряжений.

    Подключение модулей СТК к шинам подстанций осуществляется по третичной обмотке трансформатора или автотрансформатора подстанции.

    Промышленное применение тиристорных электроприводов, выпрямительных электролизных установок, мощных электродуговых печей, прокатных станов и других потребителей электроэнергии с резкопеременной нагрузкой и несинусоидальным током сопровождается значительным потреблением реактивной мощности и искажением питающего напряжения, что может привести к росту потерь электроэнергии, ухудшению и нарушению нормального функционирования потребителя электроэнергии.

    К таким потребителям относятся, прежде всего, металлургические заводы, химические предприятия, предприятия цветной металлургии, целлюлозно-бумажные предприятия, предприятия электрохимической обработки металлов и драгоценных камней, предприятия, имеющие электродуговую и контактную сварку, обычные предприятия, использующие для освещения газоразрядные лампы, предприятия нефтяной, газовой и угольной отраслей, ирригационные предприятия, имеющие электродвигатели различного типа, и другие предприятия.

    Для компенсации реактивной мощности и повышения коэффициента мощности, фильтрации высших гармоник тока, снижения колебаний напряжения и улучшения параметров качества электроэнергии (снижение несимметрии напряжения и стабилизация напряжения) применяются статические тиристорные компенсаторы реактивной мощности (КРМ).

    Применение статических тиристорных компенсаторов реактивной мощности позволяет:

    • Существенно снизить нагрузку по реактивной мощности и высшим гармоникам тока трансформаторов, питающих потребители, что дает возможность подключить дополнительную нагрузку;
    • Улучшить показатели качества напряжения и тем самым повысить качество выпускаемой продукции и производительность технологического процесса потребителя электроэнергии.

    Например, применение СТК на металлургическом предприятии привело к увеличению коэффициента мощности нагрузки с 0,7 до 0,97, снижению колебания напряжения питающей сети в 3 раза, так же сокращению времени одной плавки металла (с 150 минут до 130 минут). Снизился удельный расход электроэнергии на тонну выплавленной стали на 4%, а также сократился общий расход графитовых материалов.

    В целом срок окупаемости затрат на статические компенсирующие устройства составляет в среднем 1-2 года.

    Специалисты ОАО “Айдис групп” проводят комплекс работ по внедрению СТК, начиная с обследования электрических сетей, выполнения необходимых измерений с целью определения типа, мощности и мест подключения СТК, выбора схем и параметров оборудования, их законов регулирования, и заканчивая поставкой оборудования СТК «под ключ». В комплекс работ так же входит монтаж, наладка, пусковые испытаниями, а также обучение персонала заказчика и дальнейшее сервисное обслуживание оборудования.

    В состав СТК входят:

    • Тиристорно-реакторные группы (компенсирующие реакторы с тиристорными вентилями)
    • Фильтро-компенсирующие устройства;
    • Конденсаторные батареи

    Применение устройств компенсации реактивной мощности (УКРМ) позволяет существенно снизить нагрузку по реактивной мощности и высшим гармоникам тока трансформаторов, что дает возможность подключить дополнительную нагрузку, а так же улучшить показатели качества напряжения и тем самым повысить качество выпускаемой продукции и производительность технологического процесса потребителя электроэнергии.

    Статические тиристорные компенсаторы реактивной мощности. СТК. SVC.

    Электрические нагрузки как потребляют так и генерируют реактивную мощность. Так как мощность потребляемая из сети изменяется на протяжении суток, соответственно изменяется баланс реактивной мощности в сети. Результатом являются неприемлемые изменения амплитуды напряжения.

    Читайте также:  Самый мощный кран в мире

    Быстрые тиристорные компенсаторы (СТК, SVC) имеют возможность в непрерывном режиме и практически мгновенно в соответствии с запросами сети вводить емкостную или индуктивную составляющую таким образом регулируя напряжение сети и поддерживая необходимый уровень генерации реактивной мощности.

    Установка статических тиристорных компенсаторов в необходимых точках сети позволяет увеличить пропускную способность линий электропередачи, снизить потери, улучшить синусоидальность кривой напряжения в различных режимах работы сети. В дополнение к этому статические тиристорные компенсаторы снижают колебания активной мощности вызванные изменениями напряжения.

    Статические тиристорные компенсаторы применяются как в распределительных так и в во внутризаводских сетях.

    Существует два основных типа статических тиристорных компенсаторов: управляемый тиристорами реактор и управляемые тиристорами конденсаторы.

    Управляемый тиристорами реактор – TCR

    Управляемые тиристорами конденсаторы – TSC

    Схема TCR – наиболее часто используема. Она включает в себя постоянно включенные конденсаторные батареи с реакторами настроенные на 3, 5, 7 гармоники и генерирующие емкостную реактивную мощность (увеличение напряжения) а также управляемую тиристорами индуктивность (реактор) вводимый в работу полностью или частично для снижения емкостной части реактивной мощности.

    Постоянно включенные конденсаторы с реакторами образуют фильтры для снижения искажений питающей сети создаваемых тиристорами которые управляют реактором.

    Схема TSC – используется реже. В этой схеме реактор (индуктивность) включен постоянно, а регулирование реактивной мощности происходит быстрым включением/отключением ступеней конденсаторов. Конденсаторы обычно полностью включаются тиристором соответственно гармоники тока не генерируются. Момент включения конденсаторов выбирается из условия минимума разницы потенциалов в сети на на выводах конденсатора, момент отключения при переходе тока через 0. Соответственно переходные процессы при коммутации конденсаторов сведены к минимуму.

    Статические тиристорные компенсаторы очень эффективное средство для выравнивания колебаний напряжения при быстро изменяющейся нагрузке. Плата за это достаточно высокая цена. Однако, несмотря на это, тиристорные компенсаторы реактивной мощности SVC единственное экономически выгодное решение для удаленных от подстанции предприятий (нагрузок) где сеть достаточно слабая.

    Применение статических тиристорных компенсаторов SVC в металлургии

    Сталеплавильная печь переменного тока – специфическая нелинейная нагрузка, характеристики которой меняются в ходе производственного процесса в зависимости от рабочей точки плавления, времени работы и типа сырья. При этом в питающую электросеть вносятся сильные возмущения, в результате чего в цепи питания возникают токовые гармоники 2 – 7-го порядков, а также субгармоники.

    Субгармоники и изменчивость реактивной мощности вызывают колебания напряжения в сети (фликер). В особенности сильно сказывается влияние печи в снижении коэффициента мощности и падении напряжения, которое пропорционально коэффициенту мощности и квадрату напряжения. Это может напрямую отражаться на качестве выпускаемой стали.

    Кроме того, асимметрия КЗ между электродами трех фаз ведет к возрастанию 3-фазного разбаланса. Совместное влияние гармоник, падения коэффициента мощности и фликера ведет к нарушению технологического процесса и снижению качества электроэнергии.

    Статические тиристорные компенсаторы (СТК) производства компании Матик-электро с конденсаторами ZEZ SILKO способны непрерывно компенсировать реактивную мощность и подавлять гармонические токи; они удовлетворяют стандартам IEC 61000-3-7, IEEE std. 592, технике безопасности и требованиям по увеличению объемов продукции.

    Компоновка тиристорного вентиля статического тиристорного компенсатора

    Основным элементом вентиля является тиристор, с помощью которого, исходя из расчетных значений допустимых напряжений и токов, формируются последовательные цепи. При построении тиристорного вентиля особое внимание уделяется мерам безопасности, надежности и сроку службы.

    Тиристорная батарея имеет две пары резервных элементов, которые включаются немедленно при отказе тиристора. Кроме того, каждый тиристор имеет защиту при помощи быстродействующего лавинного диода (BOD).

    Охлаждение тиристора в SVC

    Каждый тиристор снабжен охлаждающим устройством. Тиристорный вентиль имеет преимущественно горизонтальную конструкцию, что обеспечивает равномерное распределение тепла. Кроме того, в тиристоре предусмотрено поддержание температуры на уровне ниже стандартных значений, соответствующих температурам в точках ввода и оттока охлаждающей воды.

    Система управления статического тиристорного компенсатора

    Система обеспечивает дистанционное управление не только СТК, установленным в данном месте, но и всей подстанцией. Пульт управления снабжен всеми видами релейной защиты и контроля.

    Система контроля и наблюдения

    Данная система осуществляет наблюдение за состоянием СТК, контролируя непрерывно всю необходимую информацию не только о значениях напряжения, тока и других параметрах, но также и о количестве диодов BOD, задействованных в каждом тиристорном вентиле, рабочем режиме тиристора, температуре и давлении в 13 контрольных точках.

    Система охлаждения

    Система охлаждения включает два дублирующих циркуляционных насоса. При отказе работающего насоса немедленно включается резервный. Составные части системы – трубопровод, масляный резервуар и другие элементы выполнены с применением специальных материалов в целях увеличения срока службы.

    Система охлаждения статического тиристорного компенсатора

    Ссылка на основную публикацию
    Adblock
    detector