Компенсация реактивной мощности в электрических сетях 0.4 кВ

Анонс: Электрические сети 0.4 кВ и реактивная энергия (мощность). Где и когда применяется компенсация реактивной мощности. Особенности отечественных распределительных сетей 0.4 кВ и необходимосчть компенсации реактивной мощности.

Электрические сети 0.4 кВ – распределительные общего назначения (городские, сельские) и промышленные - ГОСТ 32144-2013 относит к сетям низкого напряжения (до 1000 В), что коррелируется со ст. 3 N 347-ФЗ (по низковольтному оборудованию) и с международной договоренностью по классификации силовых сетей VDE, IEEE, CENELEC, ETSI и IEC (аббревиатуры Verband Deutscher Elektrotechniker, Institute of Electrical and Electronics Engineers, Comité Européen de Normalisation Électrotechnique, European Telecommunications Standards Institute и International Electrotechnical Commission).

Реактивная мощность необходима индуктивной (реактивной) нагрузке для возбуждения обмоток трансформаторов, электродвигателей, для компенсации электрических и/или электромагнитных потерь и, хотя считается «мнимой», «паразитной» и пр., но при отсутствии компенсации установками, батареями, конденсаторами:

• необходима для запуска и работы оборудования, устройств, приборов, систем;
• потребляется из сети, и реактивная энергия оплачивается вместе с активной в составе полной мощности.

Где и когда применяется компенсация реактивной мощности.

Для того, чтобы определиться где и когда необходима компенсация реактивной мощности, нужно четко понимать реальное состояние распределительных сетей, в том числе в России по характеру превалирующей нагрузки.

Реальная реактивная нагрузка, реактивные токи и реактивная энергия в современных распределительных сетях

Сегодня de facto не существует «чистых» синфазных распределительных сетей только с резистивной нагрузкой и, соответственно, одинаковыми по времени амплитудами и зависимостями тока и напряжения. Практически в любом сегменте сети 0.4 кВ вне зависимости от характера потребителя сочетаются резистивные, индуктивные и емкостные нагрузки, причем обычно превалируют индуктивные, что вызывает необходимость потребления реактивных токов для создания магнитных и электромагнитных полей и, соответственно перетоки реактивной энергии (мощности).

Причем в действительности в масштабах каждой распределительной сети (промышленного объекта, района города, сельского поселка и пр.) сегодня уже не существует и «чистых» индуктивных/емкостных нагрузок с идеальной синусоидальной формой тока и напряжения, поскольку:

• в промышленных сетях активно применяют вентильные преобразователи, аппараты и установки дуговой или контактной сварки, индукционные или дуговые электропечи, преобразователи частоты и пр., а в сетях общего назначения – телевизоры, компьютеры, программируемые электропечи и т.д., которые имеют нелинейную зависимость потребляемого тока от напряжения;
• с увеличением опциональности оборудования, приборов, устройств их зависимости тока, напряжения становятся нелинейными, формирующими «нетиповой» сдвиг фаз, появление значительных (по амплитуде) токов гармоник, в том числе реактивных токов гармоник 5, 7, 11 порядков, и искаженную форму синусоид.

Управление потоками активной и реактивной энергии в отечественных распределительных сетях 0.4 кВ.

Специалисты и эксперты сегодня едины во мнении, что от европейских распределительных сетей наши в целом отличаются:

• значительной протяженностью воздушных линий (сельские районы, небольшие города), как правило, выполненных с алюминиевым кабелем, который имеет значительное индуктивное сопротивление и вызывает падение сетевого напряжения из-за перетоков реактивной мощности;
• большой долей - как в бытовом секторе, так и промышленности - морально и технически устаревшего оборудования, приборов, устройств, потребляющих существенные объемы реактивной энергии;
• увеличением объемов нелинейной нагрузки – интенсивным в сетях общего назначения и умеренным, но стабильным в промышленных сетях, что в совокупности определяет значительные перетоки реактивной мощности по распределительным сетям, предельную сложность централизованного управления потоками активной и реактивной энергии, нестабильность сетевого напряжения, засоренность сетей гармониками высшего порядка, интергармониками, магнитными и электромагнитными помехами.

В итоге по отечественным сетям 0.4 кВ сформировался дефицит реактивной энергии, что в совокупности со сложностью управления потоками мощности снизило качество поставляемой электроэнергии. В свою очередь выработка любого прибора, устройства, оборудования и, соответственно его реальный срок, а часто и сама возможность эксплуатации, зависят от качества поставляемой и потребляемой электроэнергии, на которое напрямую и существенно влияют перетоки реактивной мощности по распределительной сети 0.4 кВ.

Поэтому на вопросы где и когда применяется компенсация реактивной мощности сегодня для сети 0.4 кВ корректными однозначными будут ответы:

• где применяется компенсация реактивной мощности – в любом сегменте сети городской общего назначения, в сельских и промышленных сетях, где есть индуктивные нагрузки, т.е. сегодня практически повсеместно, но только после энергоаудита, поскольку перекомпенсация реактивной мощности приведет к негативам не меньшим, чем отсутствие компенсации;
• когда применяется компенсация реактивной мощности – если сетевое напряжение нестабильно, происходит интенсивная выработка (износ) оборудования, приборов, устройств и/или когда надоело платить за реактивную энергию из сети в то время, как ее можно генерировать на месте бесплатно с помощью установок компенсации реактивной мощности.