Нормативно-правовое регулирование мощности в трехфазных сетях России и за рубежом.

Анонс: Качество электроэнергии и баланс мощности в сетях среднего и низкого напряжения. Теории и IEEE 1459 о балансе мощности в силовых сетях с нелинейной нагрузкой.

С началом четвертой промышленной революции Industry 4.0 в начале второго десятилетия этого века и со стартом цифровизации экономики, а также цифровой трансформации электросетей в нашей стране, объявленной в новой Энергетической стратегии России (см. более детально о концепциях, терминологии и нюансах цифровизации в публикации генерального директора ООО «МИРКОН» Чудакова А.Ю. в 6-м (июньском) выпуске журнала «Главный энергетик») кардинально изменился подход к оценке качества электроэнергии и оптимизации баланса мощности в сетях всех уровней, а особенно распределительных и потребительских среднего напряжения и низковольтных.

Как в ЕС, так и у нас, хотя пока больше в научных и профильных кругах, полностью осознают безусловные факты того, что:

  • сегодня сетей с симметричным синусоидальным режимом просто не существует; все трехфазные сети с симметричным несинусоидальным, несимметричным синусоидальным, несимметричным несинусоидальным режимами не могут рассчитываться по традиционной формуле мощности S2 = P2 + Q2 = (UI*cosϕ)2 + (UI*sinϕ)2, поскольку здесь свои коррективы вносят гармоники тока, напряжения нефундаментальных частот (фундаментальная частота 50 Гц у нас, 60 Гц в ЕС);
  • оптимизировать баланс мощности только по реактивной составляющей на фундаментальной частоте неразумно и нецелесообразно, поскольку гармоники влияют на потери активной энергии, снижают надежность, долговечность оборудования, кабелей, оказывают негативное воздействие на пропускную способность, скорость и качество передачи информационных пакетов в цифровых сетях по любым каналам связи, искажают показания интеллектуальных приборов учета и т.д.

Т.е. на текущий момент электроэнергетика в нашей стране вышла из «зоны комфорта» с традиционным треугольником мощностей и с учетом форсированного перехода на цифровые сети во время первого этапа цифровой трансформации становится критически необходимым формализовать на федеральном уровне новый расклад трансфера и потребления энергии (мощности) с учетом гармоник и интергармоник.


Рис. Параллелепипед мощности в сетях с высшими гармониками (ВГ), генерируемыми нелинейной нагрузкой.

В ЕС этот процесс стартовал на 2 десятка лет раньше и завершился разработкой и введением в действие стандарта IEEE 1459 (версии 2000 года, заменена действующим IEEE 1459-2010), хотя до сих пор практические расчеты баланса мощностей распределительных и потребительских сетей низкого и среднего напряжения там ведутся, как по стандарту, так и с использованием ряда популярных теорий. Для нашей энергетики в условиях перехода на цифровые сети одинаково негативно и использование традиционного подхода, и неформализованных теорий, но на текущий момент Росстандарт не создал даже рецепции IEEE 1459.

Изменение ситуации с нормативно-правовым регулированием мощности (энергии) в отечественных трехфазных сетях возможно после круглого стола по энергетике: «Цифровой переход в энергетике: «Прогнозы и тренды» VII Федерального Конгресса «Приоритеты 2024» в декабре, куда была официально приглашена и компания «МИРКОН», ведь правовой вакуум создает реальные угрозы и риски, как в выполнении планов реализации Энергетической стратегии России, так и в области энергетической безопасности России.

Теории и IEEE 1459 о балансе мощности в силовых сетях с нелинейной нагрузкой.

На текущий момент наряду концепцией мощности международного стандарта IEEE 1459 в исследованиях и практических расчетах используются теории:

  • C.I. Budeanu, где квадрат полной мощности представлен суммой квадратов активной и фиктивной F (иногда - добавочной) мощностей, а квадрат фиктивной составляющей – суммой квадратов реактивной мощности QB и мощности искажений D – S2 = P2 + F2, где F2 = QB2 + D2.
    Ключевые особенности – активная и реактивная мощность определяются, как суммы мощностей фундаментальной гармоники (основной частоты) и высших гармоник, а мощность искажений находят из базовых формул:

  • S. Fryze (1931 года) с «неактивной составляющей полной мощности» QF (сегодня – реактивной) и формулами, ставшими базовыми для традиционной концепции баланса мощностей:

  • W. Shepherd & P. Zakikhani, которые считали, что квадрат полной мощности складывается из квадратов полной активной SR, полной реактивной SX мощностей и полной мощности искажений SD – S2 = SR2 + SX2 + SD2:
  • N.L.Kusters & W.J.W.Moore, где в традиционной формуле реактивная мощность раскладывается на емкостную QC, индуктивную QL, а также остаточную емкостную QCr и остаточную индуктивную QLr мощности:

  • D. Sharon, где квадрат полной мощности представлен суммой квадратов активной, квадратурной реактивной SQ и добавочной реактивной SC мощностей – S2 = P2 + SQ2 + SC2:

  • E. Kimbark, который ввел понятие деактивной мощности, как суммы квадратов реактивной мощности QK на фундаментальной частоте и мощности искажений DK высших гармоник (S2 = P2 + QK2 + DK2):

IEEE 1459 формализовал ряд терминов, формул и методик расчетов баланса мощностей, причем выделил фундаментальную (fundamental apparent power) на частоте 50 Гц (или 60 Гц) - S1, нефундаментальную (nonfundamental apparent power) полную SN мощности и полную мощность гармоник (harmonic apparent power) SH, мощность искажений по току DI, напряжению DU и неактивную мощность N (см. более детально в этом материале):


Очевидно, что для технически грамотного энергоаудита трехфазной силовой сети объекта с анализом спектра гармоник, определения необходимости, целесообразности компенсации/декомпенсации реактивной мощности, мощности искажений, гармоник с помощью установок УКРМ, активных, пассивных фильтров необходим отечественный федеральный стандарт с формализованной терминологией, формулами и методиками расчета.


Если голосом проще!
Менеджеры готовы принять заявку. Телефоны:
+7(495) 783-56-30
(многоканальный)
+7(925) 132-99-91
(WhatsApp)
Если проще написать!
В заявке укажите какая продукция Вас интересует.
Оставить заявку

Ждем Вас в гости!
Согласуйте время и приезжайте в наши офисы для получения технических консультаций
перейти к контактам