О «чистых» силовых сетях низкого и среднего напряжения

Анонс: Новая концепция общественной сети и электромагнитная совместимость сетей разного напряжения в актуальных версиях отечественных стандартов. Принципы подготовки общественной сети сегментов низкого и среднего напряжения к цифровой трансформации.

В новой (июньской) Энергетической стратегии России определены сжатые временные рамки цифровой трансформации электросетей и, хотя de facto отечественную нормативно-правовую базу в этом направлении сложно считать даже минимально достаточной, некоторые новые стандарты (и проекты стандартов) становятся «прорывными», как в подходе к формированию «чистых» силовых сетей с минимальным влиянием на информационные каналы связи, так и в корректировке самой концепции единой электрической сети (системы электроснабжения).

Так, благодаря задачам построения связанных «сквозными» телекоммуникационными каналами цифровых сетей и, соответственно, необходимости устранения негативов миграций гармонических искажений между сетями (и сегментами сетей) разного напряжения «стираются границы» между низковольтными, средневольтными и (отчасти) высоковольтными сетями, формально существующие в классификациях стандартов и обозначенные балансовой принадлежностью.

Справка: ГОСТ IEC/TR 61000-3-6-2020 и ГОСТ IEC/TR 61000-3-7-2020 определяют сети низкого напряжения (НН) с Un ≤ 1 кВ, среднего напряжения (СН) с 1 кВ ˂ Un ≤ 35 кВ, высокого напряжения (ВН) с 35 кВ ˂ Un ≤ 230 кВ, сверхвысокого напряжения (СВН) с 230 кВ ˂ Un, причем функция системы рассматривается более важной, чем напряжение, т.е. используемой, например, для распределения высоковольтной сети может быть присвоен уровень между ВН и СН, а для средневольтной - между СН и НН, как это часто бывает в сетях промышленных объектов.

Наглядный тому пример – действующие с 01.2021 ГОСТ IEC/TR 61000-3-6-2020 и ГОСТ IEC/TR 61000-3-7-2020, заменяющие ГОСТ IEC/TR 61000-3-14-2019 по эмиссии гармоник, интергармоник при подключении установок к низковольтным системам электроснабжения. Новые версии стандартов рассматривают нормы электромагнитной эмиссии гармоник, свер- и интергармоник для систем электроснабжения среднего, высокого и сверхвысокого напряжения в их совокупности при взаимном влиянии, а в п. 5.4 устанавливают ответственности сетевой организации и Пользователя (Абонента сети) по обеспечению этих норм в точке оценки (РОЕ - point of evaluation) - точке общего присоединения (РСС - point of common coupling) или точке присоединения (РОС - point of connection), где подключено оборудование с эмиссией электромагнитных помех.

Примечание: Уровни электромагнитной совместимости для отдельных гармонических напряжений в сетях низкого и среднего напряжения по ГОСТ IEC/TR 61000-3-6-2020 см. здесь.

Аналогичный подход к общей сети («общественной по критерию ее использования, а не права собственности на нее» согласно п. 3.21 ГОСТ IEC/TR 61000-3-14-2019 и п. 3.18 ГОСТ IEC/TR 61000-3-6-2020) заложен в находящихся на обсуждении проектах ГОСТ Р по проектированию фильтров гармоник на стороне переменного тока (рецепции IEC TR 62001-1/4:2016), где показаны инжекция гармонических токов от преобразователей, в том числе на ТП, проникновение гармоник из одной сети переменного тока в другую и определены основные принципы суммирования, взаимного компенсирования и комбинирования гармоник. Помимо принципов расчета, производства, тестирования, настройки фильтров гармоник рецепции IEC TR 62001-1/4:2016 рассматривают и влияние гармонических искажений на каналы связи телекоммуникационных систем, являющихся составной частью современных цифровых сетей.

Основные принципы подготовки общественной сети сегментов низкого и среднего напряжения к цифровой трансформации.

Практика реализации Industry 4.0 в развитых странах мира (см. подробнее о Industry 4.0 и шестом технологическом укладе в публикации генерального директора ООО «МИРКОН» Чудакова А.Ю. в 6-м (июньском) выпуске журнала «Главный энергетик»), нивелирования перетоков реактивной мощности и (отчасти) локализации источников гармонических возмущений в нашей стране наряду с положениями стандартов актуализированной отечественной нормативно-правовой базы показывают, что:

• для цифровой трансформации важно не только ограничивать степень засоренности силовых сетей объектов, электросетевых компаний, но и обеспечить требуемый уровень электромагнитной совместимости между сетями разного напряжения и вне зависимости от их балансовой принадлежности, поскольку реактивная энергия (мощность) и токи гармоник мигрируют между сетями, чаще всего суммируются, комбинируются, иногда компенсируются, что негативно влияет, как на работу оборудования, пропускную способность линий, ТП, так и каналы связи, в том числе телекоммуникационных систем АСУ;
• очистку силовых сетей необходимо выполнять комплексно с учетом взаимного влияния сетей разного напряжения, т.е. одинаково важны в рамках подготовки к цифровой трансформации конденсаторные установки компенсации реактивной мощности, декомпенсирующие реакторы на фундаментальной частоте, активные фильтры гармоник (АФГ) и низкого, и среднего напряжения, которые должны интегрироваться по проекту, согласованному между электросетевой организацией и Абонентов (Пользователем);
• поскольку токи искажений суммируются, комбинируются, компенсируются, то разработка проектов компенсации реактивной мощности, локализации источников гармонических возмущений должна вестись только на основании данных, полученных при энергетическом аудите с анализом сети на весь спектр гармонических возмущений (см. о комплексном анализе силовой сети в этом материале);
• достаточно высокую гарантию очистки цифровых сетей от искажений могут дать только комбинированные компенсирующие/декомпенсирующие установки типа TSC-TCR (Thyristor-switched Capacitor & Тhyristor-controlled Reactor) и активные фильтры гармоник при их совместной интеграции по схемам и в местах, обоснованных индивидуальным проектом.