Повышение энергоэффективности электродуговых печей и анализ влияния выcших гармоник

Аннотация

Актуальность: в настоящее время металлургическая промышленность является одним из крупнейших потребителей электрической энергии, при этом электродуговые печи оказывают существенное влияние на систему электроснабжения как высокомощные и нелинейные электрические нагрузки. В процессе работы электродуговых печей вследствие неустойчивого горения дуги искажаются формы тока и напряжения, в результате чего в электрических сетях возникают высокие гармоники. Эти гармонические воздействия приводят к ухудшению качества электрической энергии, увеличению потерь и дополнительный перегрев трансформаторов, кабельных линий и распределительных устройств. Ограниченность энергетических ресурсов, рост тарифов на электроэнергию и ужесточение требований к энергоэффективности на промышленных предприятиях делают задачу повышения энергетической эффективности электродуговых печей особенно актуальной. Снижение потребления электроэнергии позволяет уменьшить себестоимость продукции, а также сократить выбросы парниковых газов, образующихся при производстве электрической энергии. В то же время уменьшение уровня высших гармоник повышает надёжность системы электроснабжения и ограничивает негативное влияние на качество электроэнергии у других потребителей. В связи с этим исследования, направленные на снижение гармонических воздействий и оптимизацию энергетических потерь в электродуговых печах, имеют важное научно-практическое значение с точки зрения устойчивого промышленного развития.

Цель: целью исследования является экспериментальное определение эффективных технических и управляющих методов повышения энергетической эффективности электродуговых печей и снижения их гармонического воздействия на систему электроснабжения.

Методы: исследование выполнено на основе экспериментальных измерений, спектрального анализа гармонического состава тока и напряжения, а также сравнительного анализа режимов компенсации и адаптивного управления.

Результаты: установлено, что на различных стадиях работы электродуговых печей энергетические показатели и гармонический состав существенно изменяются. Применение адаптивного управления электродами и компенсации реактивной мощности привело к повышению устойчивости дуги и снижению максимальных значений тока. В результате удельное потребление электрической энергии на одну тонну продукции сократилось на 1 %. Одновременно наблюдалось снижение общего уровня гармонических искажений тока и улучшение качества электрической энергии. Полученные результаты способствуют повышению надёжности системы электроснабжения и увеличению срока службы электрооборудования.