// Электрика. – 2008. – № 2.– С.8-11.

 

О компенсации реактивной мощности

Н.П. Аршинов

ЧерМК ОАО "Северсталь"

 

В последнее время совершенствованием существующей системы электроснабжения по компенсации реактивной мощности на ЧерМК не занимались, за исключением строительства новых объектов (РП), где в технических условиях предусматривался cos φ не ниже 0,93 (tg φ=0,4). Причина в том, что за потребляемую реактивную электроэнергию не платили, а на летний период энергоснабжающая организация вообще требовала от комбината отключения всех компенсирующих устройств.

Приказом Минпромэнерго РФ от 22.02.07 г. № 49 определён порядок расчёта значений соотношения потребления активной и реактивной мощности (tg φ) для отдельных энергопринимающих устройств потребителей электриче-ской энергии, применяемых для определения обязательств сторон в договорах по оказанию услуг по передаче электрической энергии. Даны предельные значения коэффициента реактивной мощности (РМ), за превышение которых предусматривается взыскание дополнительной платы с потребителя. Также издан приказ Председателя правления РАО энергетики и электрификации "ЕЭС России" от 11.12.06 г. № 893 "О повышении устойчивости и технико-экономической эффективности распределительных электрических сетей и систем электроснабжения потребителей за счёт управления потоками реактивной мощности и нормализации уровней напряжения". Приказы заставили нас проанализировать сложившуюся ситуацию и по-новому рассмотреть существующую систему электроснабжения комбината.

Комбинат получает электроэнергию от энергосистемы по 24 воздушным линиям, из них 16 ВЛ 220 кВ принадлежат Вологодскому предприятию магистральных электрических сетей Центра, восемь ВЛ 110 кВ – ОАО "Вологдаэнерго". Она поступает по ВЛ на 12 главных понизительных подстанций (ГПП) с общей установленной мощностью сетевых трансформаторов 3107 МВА и преобразуется в напряжение 35/10/6 кВ (преимущественно в 10 и 35 кВ для электросталеплавильных агрегатов).

На комбинате имеются собственные источники электроэнергии: теплоэлектроцентраль–паровоздуходувная станция (ТЭЦ–ПВС), теплоэлектроцентраль–электровоздуходувная станция (ТЭЦ–ЭВС), газовые утилизационные бескомпрессорные турбины (ГУБТ) 8, 12, 25, турбогенераторы № 1 и 2 на установках сухого тушения кокса. Установленная мощность генераторов ТЭЦ–ПВС – 281 МВт, ТЭЦ–ЭВС – 160 МВт, УСТК – 16 МВт, ГУБТ – 45 МВт. Общая мощность всех источников составляет 502 МВт. Обе ТЭЦ связаны с Энергосистемой ВЛ 110 и ВЛ 220 кВ.

Мощность комбината составляет свыше 800 МВт электрической мощности: из энергосистемы потребляется 400–450 МВт (около 54 %), от собственных источников – свыше 350 МВт (около 46 %). В ближайшей перспективе ожидается рост электропотребления.

Для анализа существующей схемы электроснабжения создали из специалистов комбината инициативную группу, которая разработала программу по выработке реактивной мощности собственными станциями и снижению её потребления от системы. Проанализировано потребление активной и реактивной электроэнергии по каждой ВЛ и ГПП за 2006 г. (рис. 1). Средний за год tg φ составил 0,73 (что значительно больше требуемого tg φ=0,4).

Проведена инвентаризация всех компенсирующих устройств реактивной мощности: нерегулируемых статических конденсаторов, ТКРМ (тиристорных компенсаторов реактивной мощности) для приводной нагрузки, синхронных электродвигателей, а также проанализирована выработка реактивной электроэнергии на ТЭЦ–ПВС, ТЭЦ–ЭВС и ГУБТ-25. Суммарная установленная мощность конденсаторных установок составляет 94,78 Мвар, синхронных компенсаторов – 61,6 Мвар (8 по 7,7 Мвар каждый); есть также два ТКРМ по 20 Мвар и два по 40 Мвар; общая мощность установленных синхронных электродвигателей (от 1 до 32 МВт) составляет 430 МВт. Необходимо отметить, что два ТКРМ по 40 Мвар (производство г. Запорожье) запустить в работу не удалось из-за отказа тиристоров и конденсаторных банок, большого тепловыделения и некачественного проектирования оборудования.

Для достижения tg φ=0,4 и менее необходимо скомпенсировать от 170 до 190 Мвар, проделать колоссальную работу и понести большие материальные затраты.

На комбинате очень разветвлённая электрическая сеть 10 кВ. От 12 ГПП получают питание 250 распределительных подстанций напряжением 10 кВ, около 7000 фидеров 10 кВ. Баланс потребления реактивной энергии и мощности по ГПП и их выработка на ТЭЦ и ГУБТ синхронными компенсаторами и синхронными электродвигателями приведены на рис. 2. Были определены наиболее дефицитные точки, где необходимо установить дополнительные компенсирующие устройства.

На первом этапе в 2007 г. осуществили малозатратные мероприятия по снижению потребления реактивной мощности от энергосистемы: увеличение выработки реактивной мощности собственными генераторами; оптимизацию работы синхронных электродвигателей (работа с cos φ=1,0); перевод ряда статических конденсаторных батарей на другие подстанции; восстановление и установку новых счётчиков реактивной электроэнергии для субабонентов, потребляющих более 150 кВт (всего субабонентов у комбината 90); на центральный диспетчерский пункт вывели усреднённое показание tg φ по комбинату.

В настоящее время разрабатывается программа, позволяющая отслеживать tg φ на питающих ГПП ВЛ 220, ВЛ 110 кВ, а также контролировать его величину для оперативного регулирования на всех фидерах с ГПП до потребителя.

Были приобретены дополнительные электронные счётчики электрической энергии типа ЦЭ6850 (используемые как переносные) и два прибора Ресурс-UF2M для проведения замеров tg φ и качества напряжения на фидерах ГПП и РП, обследования конденсаторных батарей, режимов работы синхронных двигателей с целью выдачи рекомендаций по компенсации реактивной мощности.

По всем ГПП при помощи прибора Ресурс-UF2M произвели измерения качества электроэнергии на соответствие ГОСТ 13109–97 "Нормы качества электроэнергии в системах электроснабжения общего назначения". Составлены карты качества электроэнергии по ГПП. Перечисленные мероприятия первого этапа позволили снизить потребление реактивной энергии от энергосистемы.

На 2008–2009 гг. запланированы замена статических конденсаторных батарей с трихлордифениловым заполнением, выработавших свой срок, строительство (монтаж) новых батарей (установок), замена устаревших ТКРМ на статические тиристорные компенсаторы (СТК), установка СТК на дуговых сталеплавильных печах, замена старых систем возбуждения у синхронных электродвигателей на системы, поддерживающие заданный tg φ автоматически.


Рис. 1. Потребление активной и реактивной энергии (мощности)

по ЧерМК "Северсталь" в 2006 г.

 

Рис. 2. Баланс потребления реактивной энергии (мощности)

ЧерМК "Северсталь" в 2006 г.