Оборудование для адаптации силовых промышленных сетей с цифровым форматом

Анонс: Вопросы цифровизации промышленных объектов на VII Федеральном Конгрессе «Приоритеты 2024» и реальные проблемы цифровой трансформации промышленности. Оборудование для адаптации силовых промышленных сетей с цифровым форматом.

В решении задач майских (2017 и 2018 гг.) Указов Президента РФ № 203 и № 204, государственной программы «Цифровая экономика Российской Федерации», новой Энергетической стратегии промышленным предприятиям, заводам, комплексам, объединениям отводится одно из ключевых мест, а сама промышленность, как «драйвер развития цифровизации России» будет обсуждаться на отдельном круглом столе VII Федерального Конгресса «Приоритеты 2024» в декабре.

Сегмент вопросов, планируемых к обсуждению на VII Федеральном Конгрессе «Приоритеты 2024», достаточно широкий – от развития компетенций проектного персонала промышленных компаний в условиях цифровой трансформации до цифрового управления производством и интеграции малолюдных и безлюдных технологий на основе IoT и ML. Однако вероятность декларативности решений очень высока, поскольку:

• вся интеллектуализация производственных (и технологических) процессов может (и должна) происходить только на базе созданной и отлаженной цифровой сети, основу которой формируют силовые сети и оборудование промышленного объекта.
  Вместе с тем, за условным исключением предельно ограниченного числа реализованных (и реализуемых) проектов новых производств на территориях инновационного центра «Сколково», свободных экономических зон, производственно-технологических кластеров и пр. на территории страны, практически все предприятия, заводы, комплексы отрасли даже при наличии АСУ ТП имеют морально и технически устаревшие силовые сети (включая оборудование, коммутационные связи, средства контроля, управления). Общими характеристическими признаками таких силовых сетей являются:
  - высокая «засоренность» перетоками реактивной мощности (разного характера) и гармоническими возмущениями, что делает сомнительной эффективность, а иногда и саму возможность совместной работы силовой и телекоммуникационной сетей после цифровой трансформации;
  - большой объем оборудования, технических средств, устройств, не имеющих технической возможности коммутации с программно-аппаратными комплексами АСУ или не отвечающих по скорости (времени) отклика на управляющие сигналы требованиям современной цифровой сети;
• силовые (а в перспективе – цифровые) сети большинства отечественных объектов многоуровневые с глубоким вводом или главной понизительной подстанцией (см. более детально здесь), стационарные или динамически изменяемые (см. этот материал), часто территориально рассредоточенные (см. о цифровых сетях нефтегазовых комплексов здесь), т.е. здесь подготовка к цифровой трансформации специфична и индивидуальна для каждого конкретного объекта.

Так, для предприятия с сетью 0.4 кВ и при условии обеспечения электросетевой компанией стандартизированного качества электроснабжения можно выполнить превентивную подготовку очисткой от перетоков реактивной мощности конденсаторными установками (и/или шунтирующими реакторами) и от набросов гармонических токов активным фильтром гармоник (АФГ). В то же время в многоуровневых сетях в балансовой принадлежности промышленного объекта (упрощенно) источники гармоник и реактивной энергии на фундаментальной частоте каждой подсети разного напряжения будут вносить свой вклад в общую засоренность силовой сети, причем из-за низкой мощности короткого замыкания в низковольтном сегменте суммарный эффект искажений параметров будет наблюдаться в сети низкого напряжения.

В целом по этой причине IEC (International Electrotechnical Commission) и IEEE (the Institute of Electrical and Electronics Engineers) установили допустимые уровни электромагнитной совместимости между сетями низкого, среднего и высокого напряжения, а с 01.01.2021 действует ГОСТ IEC/TR 61000-3-6-2020, являющийся рецепцией IEC/TR 61000-3-6:2008.

Т.е. каждую подсеть каждого уровня напряжения общей силовой сети промышленного объекта необходимо превентивно подготавливать по уровню засоренности гармониками и реактивной мощностью, как минимум до порогового уровня электромагнитной совместимости, причем в условиях, когда со стороны электросетевой организации выполнены аналогичные организационно-технические мероприятия.

Оборудование для адаптации силовых промышленных сетей с цифровым форматом.

К прогрессивным техническим средствам для адаптации силовых промышленных сетей с цифровым форматом сегодня относят:

• быстродействующие конденсаторные установки с коммутацией ступеней (конденсаторных батарей) бесконтактными тиристорными ключами (УКРМТ) и под управлением программируемым интеллектуальным контроллером, имеющим транзисторные (или тиристорные) выходы и порты для коммутации с телекоммуникационной сетью АСУ ТП (или иного формата автоматических систем контроля и управления);
• комбинированные сборки на базе УКРМТ и управляемых тиристорами шунтирующих реакторов (типа TSC-TCR – см. более детально здесь, об управляемых реакторах, коммутируемых тиристорными ключами в этом материале), которые исключают любые риски пере- или недокомпенсации, а также негативы переходных процессов при коммутации ступеней УКРМТ;
• активные фильтры гармоник, в том числе в гибридных сборках с УКРМТ и/или пассивными фильтрами для снижения мощности полупроводниковых схем и, соответственно, цены.