Парадоксы функциональности работы и качества электроэнергии силовых сетей

Анонс: Нелинейная нагрузка и искажения параметров качества в силовых сетях низкого и среднего напряжения. Парадоксы функциональности работы и качества электроэнергии силовых сетей.


Новый тренд перевода электросетей в стране в «цифровой формат», обозначенный в Энергетической стратегии России, поднял интерес к вопросам качества поставляемой и потребляемой электроэнергии, хотя пока, к сожалению, явно недостаточный для принятия жестких решений по устранению уже существующих и безусловных перспективных проблем.

Так, с начала года начали действовать ГОСТ IEC/TR 61000-3-6-2020 и ГОСТ IEC/TR 61000-3-7-2020, определившие значения уровней электромагнитной совместимости для гармоник в сетях низкого и среднего напряжений, а также индикативные значения планируемых уровней для напряжений гармоник в сетях среднего, высокого и сверхвысокого напряжения в точках оценки (РОЕ), общего (РСС) и локального присоединения (РОС). Кроме того, нормативно-правовая база обогатилась пакетом профильных стандартов по фильтрам гармоник (пассивным, активным), тиристорным вентилям, реакторам, разработанным для сетей высокого напряжения, но применимых и для силовых сетей 0.4-10кВ.

Наряду с этим ПАО «Россети» и его дочерние структуры пока продолжают игнорировать сети низкого и низкого среднего напряжения, отдавая предпочтение лоббированию IT продуктов в своих стандартах связи, хотя defacto без базовой «чистой» (от перетоков реактивной мощности, гармонических искажений) силовой сети не тольтко надежность и эффективность, но и сама возможность коммутации между программно-аппаратными комплексами и оборудованием вызывает большие сомнения.

Тем не менее, уже сейчас после «эпопеи» с Covid владельцы объектов разного назначения с мощными (и не очень) силовыми сетями низкого и низкого среднего напряжения стимулируютсяк формированию «чистых» сетей не столько реальной финансовой выгодой (прямой и косвенной), сколько «банальным» энергосбережением, что позволит снизить финансовую нагрузку на предприятия и уйти от коллапса технического дефолта. В то же время после ожидаемого, но уже безусловного введения в договора на технологическое присоединение пороговых норм токов, напряжений для гармоник аналогично норме коэффициента реактивной мощности повышение качества электроэнергии в сети своей балансовой принадлежности станет не добровольным, а принудительным.

Следует отметить, что с регулированием искажений параметров качества электроэнергии нелинейной нагрузкой наша страна в числе аутсайдеров – практически во всех развитых странах мира нормируют удельную мощность вводимой в действие нелинейной нагрузки, а также контролируют исполнение норм гармонических токов по стандартам - IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers), VDE (Verband Deutscher Elektrotechniker), BDEW (Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft) и др.

Парадоксы функциональности работы и качества электроэнергии силовых сетей.

На текущий момент уже безусловным является факт парадокса функциональности работы и качества электроэнергии силовых сетей – повышение технологичности, управляемости производственных процессов благодаря использованию более прогрессивного по контролю и функциональным возможностям силового оборудования влечет за собой снижение качества электроэнергии в сети и, как следствие, не только потери активной энергии, но и ухудшение работы всей без исключения нагрузки. Обусловлено это тем, что практически вся нелинейная нагрузка от асинхронного двигателя, сварочного аппарата и системы освещения до контроллеров, агрегатов с тиристорным управлением и наиболее «продвинутых» ШИМ преобразователей на биполярных транзисторах с изолированным затвором (IGBT - Insulated Gate Bipolar Transistors), как генерирует искажения в сеть, так и восприимчива к этим искажениям.

Отклонения, перепады, несинусоидальность, несимметрия напряжения, отклонения частоты, броски токов стали типичными для превалирующего большинства низковольтных и средневольтных силовых сетей, причем между сетями разного уровня напряжения и различной балансовой принадлежности мигрируют не только перетоки реактивной энергии на фундаментальной частоте, но и высшие гармоники разных порядков, концентрируясь на шинах подстанций.

Хотя новые ГОСТ IEC/TR 61000-3-6-2020 и ГОСТ IEC/TR 61000-3-7-2020определяют ответственности сторон в точках присоединения (оценки, общего присоединения) за выполнение норм электромагнитной совместимости, на практике в случае правовых коллизий с сетевой компанией доказать, «что твое, а что пришло извне» будет непросто и поэтому лучше устранять проблему по максимуму у себя.

Справка: Здесь важно понимать, что помимо defacto реальной финансовой выгоды от компенсации реактивной мощности на фундаментальной частоте и нивелирования гармоник, есть простая логика необходимости нивелирования искажений в сети для улучшения работы, сроков службы оборудования и снижения потерь. Так, снижение частоты питающего напряжения простого асинхронного двигателя вызывает резкий рост потребляемой реактивной энергии, повышение напряжения на трансформаторе на 10% приводит к удвоению амплитуды намагничивающего тока, деструкцию обмоток, сокращение срока службы и т.д.


Рис. График зависимости потребления асинхронным электродвигателем реактивной мощности от частоты питающего напряжения.

В разы более сложная ситуация с ШИМ преобразователями (инверторами, конверторами), где сетевые искажения, в том числе генерируемые самим оборудованием могут привести к выходу из строя далеко не дешевых полупроводниковых элементов и цепей.

Очевидно, что решение проблемы искажений параметров качества электроэнергии в сети объекта должно быть не только максимально полным, но и учитывать перспективы, как расширения производства, развития инфраструктуры и пр., так и процесс цифровой трансформации, который повлечет за собой модернизацию оборудования, использование технических средств контроля/управления на полупроводниках и т.д. Поэтому и учитывая текущую непростую финансовую ситуацию для объектов разного направления бизнеса оптимальными техническими средствами становятся гибридные, наращиваемые (при необходимости) комплектные сборки из установок (модулей, батарей) компенсации реактивной мощности, пассивных и активных фильтров гармоник.


 269   26.06.2021
Если голосом проще!
Менеджеры готовы принять заявку. Телефоны:
8(800) 707-05-88
(многоканальный)
+7(916) 227-27-07
(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