Большое распространение на металлургических предприятиях крупных дуговых печей (ДП) создает следующие проблемы:
1. значительно возрастает стоимость систем электроснабжения из-за необходимости применения более высоких напряжений;
2. значительно ухудшается качество электроэнергии (КЭ) как на самóм предприятии, так и в точках его подключения к сетям энергосистем;
3. возникают проблемы с компенсацией реактивной мощности, так как ДП имеют сравнительно низкий cos φ (0,7–0,78).
На ряде предприятий вместо мартеновских печей начали внедрять ДП мощностью до 150 МВА и агрегаты внепечной обработки металла «печь – ковш» (АПК) мощностью до 25 МВА. Применение таких комплексов требует для их питания применять напряжение 220–500 кВ, что приводит к удорожанию систем электроснабжения в десятки раз.
Необходимость расчета показателей качества электроэнергии (ПКЭ) в случае использования крупных ДП возникает как при выборе их точек подключения, так и при формировании схем электроснабжения. В соответствии с п. 7.5.44 ПУЭ допускается подключать ДП к электрическим сетям общего назначения без выполнения специальных расчетов колебаний напряжения и содержания высших гармоник, если соблюдается условие
где: SПТi – номинальная мощность i-го печного трансформатора, МВА;
SКЗ – мощность короткого замыкания в месте подключения ДП к электрическим сетям общего назначения, МВА;
n – число одновременно работающих печей;
Д – коэффициент (Д 1 для ДП переменного и Д 2 для ДП постоянного тока).
Таким образом, для выбора точки подключения надо знать номинальные мощности печей и мощности короткого замыкания в точках подключения. Ниже приведены пределы мощностей короткого замыкания на различных напряжениях.
Исходя из этих данных, без расчета ПКЭ можно подключать на разные напряжения печи следующих мощностей:
Отсюда следует, что ДП мощностью более 100 МВА необходимо подключать на напряжение 500 кВ.
Как показано в работах [1–5], для повышения качества электроэнергии и cosφ в сетях с дуговыми печами весьма перспективно применять фильтрокомпенсирующие устройства (ФКУ) прямой или косвенной компенсации.