Проектирование компенсации реактивной мощности и локализации источников гармоник

Анонс: Переход на цифровые электросети в стране и VII Федеральный Конгресс «Приоритеты 2024». Особенности цифровых сетей новый качественный уровень проектирования компенсации реактивной мощности и локализации источников гармоник.

Несмотря на все экономические, социальные, нередко и политические проблемы, вызванные (или списанные на) COVID-19 следует признать и некоторые позитивные моменты, безусловно, не пандемии, а связанных с ней карантинных ограничений. Так, семьи получили шанс проверки брака на социальную прочность, Минздрав – действительного уровня квалификации и стойкости своих кадров, общество – на толерантность своих членов друг к другу и т.д.

Имеет свою «позитивную» сторону и некоторый спад активности промышленных, непромышленных структур, а также производителей оборудования и технических средств для силовой электроники, ведь такие «карантинные каникулы» при рациональном использовании времени дают реальную возможность хорошей подготовки к переходу на цифровые сети, а это буквально неизбежно, ведь:

• в отличие от раскручиваемых с начала века активно-адаптивных сетей и интернета вещей (Smart Grid, Internet of Things) цифровая трансформация формализована в Энергетической стратегии России с обозначением этапов реализации, а первый из них с цифровизацией 70% электросетей по всей стране должен закончиться в 2024 году;
• по факту цивровизация энергетики – одна из очень немногочисленных реформ, запланированных к реализации «снизу-вверх», т.е. переход начнется с силовых сетей промышленных, непромышленных объектов, и электросетевых компаний;
• буквально вся программа VII Федерального Конгресса «Приоритеты 2024» в декабре пронизана лейтмотивом цифровизации, а результатом дискуссий на площадках-круглых столах традиционно для Конгресса станет достаточно четкий план действий с инструментами, а значит уже с начала следующего года станет понятно не только зачем и когда, но и где, чем и как, что de facto определит первоочередные задачи энергетического комплекса в целом и предприятий, производителей в частности.

Вместе с тем, в сегменте оборудования и технических средств для повышения качества электроэнергии, стабильности и надежности электроснабжения уже понятно, что в цифровых сетях:

• не будет места для нерегулируемого или медленно реагирующего на управляющие сигналы оборудования, а также информационно несовместимых средств управления.
  Это понятно из самой концепции цифровой сети, которая базируется на оперативном сборе информации, ее обработке, выработке, подаче управляющих сигналов, контроле над их быстрым исполнением. Условным исключением из правил можно считать статичные процессы, не оказывающие негативного влияние на функциональность цифровой сети в целом и учитываемые превентивно программно-аппаратными комплексами систем автоматического управления, например, компенсацию фоновой потребности в реактивной мощности нерегулируемыми конденсаторными батареями, установками или декомпенсацию статичного наброса емкостных токов шунтирующими реакторами;
• нельзя полагаться только баланс мощности на фундаментальной частоте, что подтверждает практика перехода на цифровые сети в развитых зарубежных странах и формализовано в международном стандарте IEEE Std 519.
  Т.е. по факту при проектировании компенсации, декомпенсации, нивелирования или ослабления гармоник уже нужно переходить с треугольника на параллелепипед мощности (см. более подробно здесь), а расчеты вести исключительно после тщательного анализа сети (или сегмента сети) на весь спектр гармонических возмущений в рамках полного энергоаудита объекта (см. о комплексном анализе силовой сети в этом материале);
• критически негативное влияние, как на работу силового оборудования, так и телекоммуникации оказывают гармоники, а с учетом «индивидуального» спектра генерации гармоник буквально для каждого источника в конкретных условиях локализовать гармонические возмущения оптимально только активными фильтрами с реакцией до полупериода синусоиды.

Проектирование компенсации реактивной мощности и локализации источников гармоник.

С учетом изложенных выше особенностей цифровых сетей, а также необходимости значительных инвестиций в цифровую трансформацию на каждом объекте, причем в условиях экономического спада в стране, следует ожидать выхода на новый качественный уровень проектирования компенсации реактивной мощности и локализации источников гармоник, где приоритетными станут схемы:

• комбинированной (групповой и индивидуальной) компенсации с использованием только быстродействующих конденсаторных установок на бесконтактных тиристорных ключах (см. более детально здесь) и, при необходимости - TCR и TSR реакторов для декомпенсации набросов емкостной мощности; локализованного подавления гармоник максимально возможно ближе к источнику активными фильтрами для очистки от гармонических возмущений сети выше места подключения;
• компенсации всей неактивной мощности гибридными устройствами на базе тиристорных конденсаторных установок и активных фильтров гармоник, решающих проблемы загрязнений сети (соответственно) на фундаментальной и нефундаментальных частотах;
• решений технической необходимости при экономической достаточности на базе финансово подъемных сборок из УКРМТ (или УКРМТФ с пассивным фильтром) и активных фильтров гармоник, мощность и цена которых снижена за счет применения сетевых пассивных фильтров, ориентированных на подавление интенсивных гармоник первых порядков после фундаментальной частоты.