ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ
СТК для ДСП
 

Необходимость установки статического тиристорного компенсатора (СТК) на шины питания мощных дуговых сталеплавильных печей (ДСП), в основном, определяется требованиями стандарта ГОСТ 13109-97 по обеспечению норм качества электроэнергии. ДСП является наиболее неблагоприятной электрической нагрузкой, характеризующейся следующими отрицательными факторами воздействия на питающую электрическую сеть:

• Высокий уровень средней реактивной мощности (cosφ = 0,7);

• Резкопеременный случайный характер изменения реактивной мощности с широким частотным спектром колебаний от долей Гц до 20 Гц, при этом броски реактивной мощности в режиме эксплуатационного КЗ достигают величины 1,7…2,0 от номинального тока;

• Несимметричный по фазам характер нагрузки;

• Наличие, в потребляемом ДСП токе, высших гармоник широкого и практически непрерывного спектра (от 2 до 15 гармоник).

В результате в питающей сети появляются колебания напряжения (фликер), длительные отклонения (посадки) напряжения, несимметрия напряжения по фазам и искажения формы кривой напряжения.

Для нормализации перечисленных параметров качества электроэнергии на шины питания ДСП устанавливается устройство компенсации реактивной мощности (СТК), который обеспечивает:

• Существенное снижение колебаний напряжения (фликера) в питающей сети и, вследствие этого, возможность подключения мощных печей к энергосистемам с низкой мощностью КЗ;

• Повышение среднего коэффициента мощности;

• Снижение токов высших гармоник, текущих в энергосистему;

• Симметрирование токов, потребляемых из сети;

• Стабилизацию напряжения на шинах нагрузки.

Однако улучшение электрических характеристик сети и ДСП за счет установки СТК не дает видимого экономического эффекта, так как тарифы на потребление реактивной мощности, как и штрафы за несоблюдение параметров качества электроэнергии,  в России в настоящее время отсутствуют. 

Тем не менее есть факторы, по которым можно оценить реальный экономический эффект от установки статического компенсатора реактивной мощности на метталургическом предприятии. Дело в том, что стабилизация (и повышение) среднего значения напряжения на шинах ДСП, а также снижение быстрых колебаний напряжения, оказывают положительное влияние на  производственные показатели работы ДСП, в частности:

• Сокращается время расплавления скрапа, что обеспечивает повышение производительности печи;

• Снижается расход активной электроэнергии на тонну стали;

• Снижается расход электродов и футеровки.

По зарубежным данным срок окупаемости СТК составляет от 0,5 до 2 лет.  

Для оценки эффекта от внедрения СТК для конкретного предприятия необходимо заполнить последний столбец таблицы 1 – внести существующие на предприятии значения параметров.

 Поставщик СТК по рассчитываемым коэффициентам снижения затрат (таблица 2) производит расчет экономии от установки СТК ΔТ (таблица 3).

 С учетом стоимости капитальных затрат на установку СТК (КЗ) вычисляется срок окупаемости СТК (СО)

СО = КЗ/Δ_Т 

Кроме того, стабилизация напряжения, уменьшение содержания высших гармоник и несимметрии фазовых напряжений сводит к минимуму:

• нарушения работы рядом установленного электрооборудования и питающей сети
• неправильное срабатывание защитных устройств
• токи обратной последовательности в цепях электродвигателей,

что, в целом, приводит к повышению сроков службы электрооборудования сталеплавильных цехов и питающих подстанций. 
Особенно важным является снижение напряжения на шинах питания ДСП – так как СТК компенсирует провалы напряжения при работе ДСП и напряжение на шинах остается на уровне номинальных значений при сохранении или даже при увеличении производительности ДСП. Повышение напряжения до максимально-допустимых значений (например, до 38,5 кВ, а иногда и 40 кВ при номинальном напряжении 35 кВ), принятое на ряде предприятий при отсутствии СТК, приводит к ускоренному старению изоляции электрооборудования и его раннему выходу из строя. Учет перечисленных выше факторов повышает экономическую эффективность установки СТК и снижает срок его окупаемости.