Rekonstrukcija SVC kompenzacije reaktivne snage 2 x 16 MVAr / 35 kV

Upravo smo izvršili primopredaju radova na kapitalnoj rekonstrukciji SVC postrojenja za dinamičku kompenzaciju 35 kV u najvećoj domaćoj železari. Probni rad trajao je 12 meseci a primopredaja je podrazumevala redovnu reviziju postrojenja. Sada konačno možemo detaljnije izvestiti o ovom projektu.

Značaj projekta je u tome što je značajno i vredno postrojenje sačuvano i vraćeno u punu funkciju. Inženjerski posao nije samo projektovanje i izgradnja novih postrojenja već i održavanje funkcije postojećih postrojenja. U ovom članku opisaćemo specifičnosti ovog projekta, realne probleme i prepreke na koje smo naišli.

Istorijat postrojenja

SVC postrojenje kompenzacije 2×16 MVAr/35 kV dinamički kompenzuje reaktivnu snagu srednjenaponskih DC motora u pogonu tople valjaonice. Zbog velike dinamike u procesu valjanja, kompenzacija mora biti praktično trenutna. Aktivna snaga valjačkog stana je oko 45 MW, a reaktivna oko 35 MVAr, te je jasno o kojoj magnitudi problema se radi.

SVC postrojenja su poslednjih 40 godina praktično jedino rešenje za brzu kompenzaciju velikih snaga na srednjem i visokom naponu. Sa jedne strane postrojenja su izuzetno glomazna i zahtevaju značajnu površinu, sa druge strane obezbeđuju izuzetnu dinamiku rada.

Predmetno postrojenje instalirano je 1975. godine. Od 1995. postrojenje je zbog čestih kvarova i poremećenih kontrolnih paremetara radilo povremeno, bez regulacije i u značajno smanjenom kapacitetu. Polovina postrojenja nije radila od 1999. godine i bilo je korišćeno kao izvor rezervnih delova. Broj rashodovanih komponenti je bio skoro jednak broju ispravnih. Popravka od strane proizvođača postrojenja nije bila razmatrana zbog relativno zastarele tehnologije. Jedina opcija bila je nabavka modernog postrojenja, ali zbog visoke cene ta investicija je stalno odgađana.

Posledica ovakvog stanja su bili izuzetno visoki troškovi reaktivne energije za pogon tople valjaonice, kao i značajne oscilacije napona i velika injekcija viših harmonika u ostatak industrijske mreže.

Kapitalna rekonstrukcija SVC-a

Postojala je potreba železare za ovim postrojenjem, ali je raskorak između investicije u novo SVC postrojenje i perioda otplate bio izuzetno veliki. Nakon detaljnog pregleda postrojenja, postojeće dokumentacije, te merenja postojećih radnih režima, naš stručni tim je zaključio da postoje realne šanse da se postojeće postrojenje osposobi za rad u punom kapacitetu sa maksimalnom brzinom regulacije. Stručne službe železare su se složile sa našim viđenjem situacije i ukazale nam poverenje.

Energetski deo postrojenja SVC-a

Svi elementi energetskog dela postrojenja SVC-a su detaljno pregledani.

Rasipni transformatori

Rasipni transformator br. 1 snage 16 MVA/35 kV je sve vreme bio pod naponom i nismo očekivali probleme. Rasipni transformator br. 2 snage 16 MVA/35 kV nije bio u funkciji poslednjih 20 godina. Izvršen je remont oba transformatora. Transformator br. 2 je dodatno ispitan i rezultati ispitivanja namotaja su bili zadovoljavajući. Njegova dva sekundara su imala nešto veću razliku u naponu kratkog spoja, ali smo odlučili da to kompenzujemo kroz regulaciju. Najkrupniji komad opreme je dobio zeleno svetlo.

Apsorpcioni filtri

Apsorpcioni filtri 5. i 7. harmonika su detaljno pregledani. Vazdušne prigušnice su, očekivano, zadovoljile. Veći broj kondenzatora nije zadovoljio ili je pokazao početke slabljenja dielektrika, te je donesena odluka o njihovoj zameni. Novi kondenzatori su, naravno, imali drugačije dimenzije te je bilo potrebno prilagođavanje sabirničkih razvoda 35 kV. Svi kondenzatori su simetrirani i po završnim ispitivanjima i ovaj deo SVC postrojenja je dobio zeleno svetlo.

Tiristorsko postrojenje

Sad je već postalo gusto. Jedna polovina tiristorskog postrojenja nije radila 20 godina i značajan deo komponenti je korišćen kao izvor rezervnih delova.  Bilo je potrebno utvrditi i šta je sve skidano i modifikovano. Krenuli smo od nule i počeli detaljno ispitivanje svake pojedinačne komponente i proveru ožičenja. Demontirali smo sve elemente tiristorskog postrojenja: tiristorske module, upaljačku elektroniku, rashladni sistem. S obzirom na starost delova, mnoge kartice su morale da se prave.

Tiristorski moduli

Tiristorski moduli su bili kritičan deo projekta. S obzirom na starost postrojenja postojala je realna mogućnost da se moduli ne mogu nabaviti kao rezervni deo, što se pokazalo kao istinito. Stoga su nedostajući moduli delimično rekonstruisani od rashodovanih delova i novonapravljenih komponenti. Snaber kola na modulima su kompletirana komponentama identičnih karakteristika. Sistem za generisanje i raspodelu upaljačkih signala detaljno je testiran, a pokvarene komponente su popravljene. Napravljen je namenski uređaj za uparivanje tiristora u cilju preciznog simetriranja struja tiristorskih modula po fazama. Svi kontrolni krugovi i zaštitni mehanizmi su ispitani i neispravni delovi popravljeni i vraćeni u funkciju.

Upravljački deo postrojenja SVC-a

Regulator

Najveći izazov predstavljao je kontrolni deo postrojenja SVC-a. Regulator za rasipni transformator br. je radio u on/off režimu, znači bez regulacije. Regulator za rasipni trafo br. 2 nije radio uopšte. Regulatori su izrađen u analognoj tehnici, sa velikim brojem zastarelih komponenti. To je, sa druge strane, omogućilo relativno jednostavnu analizu ispravnosti upravljačkih kartica. Sve kartice su demontirane i svaka komponenta na njima je istestirana. Kao što smo i očekivali, veliki broj elektrolita i operacionih pojačavača je morao biti zamenjen. Zahvaljujuči detaljnom snimanju kartica, napravili smo identične kopije i spremili rezervni komplet upravljačkih kartica. A to je bio lakši deo posla.

Parametriranje

Najteži deo predstavljao je podešavanje radnih parametara regulatora SVC-a. Tokom vremena, usled velikog broja pokušaja da se postrojenje osposobi, radni parametri su se pogubili. Ako ste nekada radili sa analognim regulatorima, poznato vam je zadavanje radnih tačaka putem potenciometara. Na ovom postrojenju imali smo preko 80 potenciometara. Od broja kombinacija dizala nam se kosa na glavi, ali nismo ni pomislili da odustanemo. Dostupna dokumentacija je precizno definisala hardverske zahteve, ali podešenja radnih tačaka nisu postojala.

Stoga smo krenuli od početka. Od ulaznih struja i napona, preko transformacije trofaznih veličina u alfa beta koordinatni sistem, povratnih sprega po struji tiristora i snazi kompenzacije, strujnih limita i vremenskih konstanti, konverzije snage u ugao paljenja, generisanja okidačkih impulsa…

Polako i strpljivo, uz pomoć osciloskopa, trofaznog kalibratora, te velikog znanja i iskustva polako smo probijali barijere i uspostavljali ispravne radne parametre jedne po jedne kartice. Posle mesec dana posla imali smo kompletnu upravljačku logiku u ispravnom nizu od početka (struje valjačkog stana) do izlaza (ugao paljenja tiristora).

Puštanje u rad

Došao je dan stavljanja postrojenja pod napon. U regulaciju još nismo bili sigurni, te smo planirali samo ručni rad postrojenja. Elektroniku smo stavli pod napon i testirali upravljačke signale ručnim zadavanjem radne tačke u čitavom opsegu. Sve je delovalo uredno. Idemo pod napon.  Uključeni su rastavljači 35kV, a onda i glavni prekidač rasipnog transformatora 35 kV. Posle 20 godina mirovanja transformator br. 2 i njegovi tiristori su ponovo bili pod naponom. Smatrajući to već dovoljnim uspehom ostavili smo transformator u praznom hodu sledeća dva dana.

Potom smo počeli sa testiranjima u ručnom režimu. Prvo sa minimalnim radnim strujama, a potom sa sve većim i većim. Tek sada, pod naponom, mogu se pokazati nesavršenosti i eventualni propusti. Rešavali smo dečje bolesti u letu, a negde smo se i vraćali par koraka unazad (dešava se i najboljima 🙂 ).

Uglavnom, posle dva dana napornih ispitivanja došao je trenutak za pritisak na dugme „automatski režim“. Iako smo na hladno testirali  automatski režim nebrojeno puta, u svim zamišljenim režimima, ipak nikome nije bilo sve jedno. Ni nama ni ljudima iz železare. Ne sećam se više ko je pritisnuo dugme, ali znam da je prva reakcija bila „pa ništa se ne događa!“ . Proveravamo sve parametre, gledamo instrumente i analizatore… „pa valjački stan izgleda stoji“… Kako smo to uglas rekli čelični slab je naišao na valjke i radna struja je skočila u nebesa. Sa radnom strujom krenula je i struja našeg  SVC postrojenja.

Gledamo u osciloskop i vidimo dva traga kako se skoro idealno prate. „Radi!“. O emocijama u tom trenutku mislim da je nepotrebno govoriti. Svaki inženjer će razumeti.

Trajni rad remontovanog SVC postrojenja

Od primopredaje postrojenja prošlo je godinu dana. Postrojenje radi kao prvog dana. Svih 32 MVAr su u funkciji i to se odmah osetilo.

Propadi napona su značajno manji, što pozitivno utiče na stabilnost rada i korisni momenat valjačkog stana. Valjanje najdebljih limova sada traje kraće i valjci se manje habaju. Injekcija viših harmonika je smanjena i potrošači u železari imaju čistiji napon. Injekcija harmonika u prenosnu mrežu je svedena na minimum. Računi za utrošenu reaktivnu energiju su dramatično manji.

Ako vas interesuje, investitor je već povratio investiciju u rekonstrukciju SVC postrojenja. Ovaj projekat je zvanično, od uprave železare, dobio priznanje kao jedan od tri projekta sa najvećim verifikovanim uštedama.

Mi smo „sa naponom na ti“ i radimo posao koji volimo!