Технически доступные средства для компенсации реактивной мощности в современных силовых сетях.

Анонс: Финансовые проблемы цифровой трансформации электросетей. Технически доступные средства для компенсации реактивной мощности в современных силовых сетях. Необходимые и достаточные для «цифровых» сетей технические средства компенсации неактивной мощности.

В условиях de facto стагфляции экономики, уже продемонстрированной наглядно повышением тарифов на электроэнергию и стоимости, как подключения к распределительным электросетям, так и увеличения объемов резервируемой мощности для развития, модернизации производства, инфраструктуры, то сегодня «во главу угла» деятельности менеджмента любого объекта переходит задача энергосбережения. Наряду с этим a posteriori стал безусловным факт, что никакие организационные мероприятия, в том числе «энергосберегающие» по замене ламп освещения, модернизации приводов двигателей (отчасти) и пр. не дают столь быстрого и значимого эффекта, как внедрение в сеть технических средств компенсации реактивной мощности.

Вместе с тем, «потесненная» пандемией, но отнюдь не отмененная реформа цифровой трансформации электросетей вносит свои коррективы и в «традиционный» перечень технических средств, и в саму концепцию подлежащей компенсации мощности – сегодня неактивной (индуктивной или емкостной), как на фундаментальной частоте, так и нефундаментальных частотах вплоть до 49-го порядка (см. этот материал). Но, как и любое прогрессивное оборудование, версии технических средств для компенсации реактивной мощности в цифровых сетях более дорогие, что финансово подъемно далеко не для всех предприятий, а выбор оптимального решения осложняется специфическим отечественным маркетингом, буквально «разгулявшимся» на буме перехода на цифровую экономику в стране.

Технически доступные средства для компенсации реактивной мощности в современных силовых сетях.

На текущий момент любой производитель технических средств компенсациями реактивной мощности, действительно работающий на профессиональном уровне с возможностью услуг по анализу сети, разработки, проектирования, инсталляции, настройки и консультативно-технической поддержки предлагаемых продуктов, может предложить для нового, «цифрового» формата силовой сети:

• конденсаторные установки компенсации реактивной мощности с коммутацией ступеней тиристорными вентилями под управлением программно-логического контроллера на полупроводниковых схемах (тиристорных, транзисторных, смешанных) - Thyristor-Switched Capacitors или TSC в международной терминологии.
  УКРМТ обеспечивают более плавную, но все равно дискретную генерацию реактивной энергии емкостного характера, отличаются перенапряжением при выключенном ключе, всплеском тока при включении, требуют отдельных тиристорных вентилей для каждой ступени.
  
  
  Рис. Конфигурация типового Thyristor-Switched Capacitors.
  
  
  Справка!

  Уже есть разработки и успешные внедрения в силовые сети бинарных thyristor-diode-switched capacitor (TDSC), выполняющие многовариантную коммутацию ступеней практически без искажений благодаря замене в ключе одного тиристора на диод. Генерация реактивной энергии TDSC почти плавная, хотя время отклика у такой топологии период в сравнении с полупериодом для типовых УКРМТ.
  
  
  
  Рис. Binary thyristor-diode-switched capacitor (слева) и генерируемый реактивный ток: a-d соответственно через ветви В1-В4, e – суммарный;
  
  
• активные фильтры гармоник (АФГ) и их версии для работы только на фундаментальной частоте, хотя на практике – импортного производства, возможно «адаптированного под отечественное изделие» путем замены или добавления отдельных компонентов, схем, например, пассивных фильтров гармоник, реакторов и пр.;
• управляемые тиристорами реакторы (thyristor-controlled reactor, TSR – более детально здесь) для демпфирования наброса индуктивных и/или емкостных токов, сегодня поставляемые в виде комбинированных устройств Thyristor-switched Capacitor & Тhyristor-controlled Reactor в блоках с TSC;
• более сложные решения типа unified power flow controllers (UPFC), dynamic voltage restorers (DVR) для систем СТАТКОМ в сетях высокого и среднего напрряжения.

Необходимые и достаточные для «цифровых» сетей технические средства компенсации неактивной мощности.

Если:

• абстрагироваться от «цифровой паранойи», нагнетаемой в Рунете для продвижения IT отрасли и по факту не имеющей практически ничего общего с реальными задачами подразделений энергетика объекта при подготовке и проведении цифровой трансформации электросети (см. более детально о цифровой демагогии и реальных задачах подготовки силовых сетей к переходу на «цифру» в этом материале);
• принять во внимание факт, что потери активной энергии на нефундаментальных частотах от 13 и выше от гармоник безусловно есть (см. этот материал), но они не столь существенны, как потери из-за перетоков реактивной мощности на фундаментальной частоте и наброса токов гармоник на частотах первых порядков;
• перед планированием интеграции технических средств компенсации неактивной мощности провести полный энергоаудит объекта с детальным анализом амплитуд токов гармоник по всему спектру частот и необходимости, а вернее – целесообразности их демпфирования в условиях стагфляции экономики,

то de facto общий объем инвестиций в энергосбережение, нивелирование рисков аварийности и повышение качества электроэнергии может быть вполне финансово подъемным.

Так, на текущий момент необходимой будет интеграция даже релейной УКРМ в пакете с TSR, который нивелирует негативы пере- или недокомпенсации и броски тока при коммутации ступеней, однако УКРМ должна быть спроектирована с перспективой модернизации до уровня, соответствующего управляемости и скорости отклика цифровых сетей.

К достаточным можно отнести установки компенсации реактивной мощности на тиристорных ключах в блоках с управляемым тиристорами реактором, а также пассивными L-C фильтрами для снижения рисков резонанса. К перспективным – TDSC, комбинированные TSC-TCR, в том числе в версии с TDSC, активные фильтры гармоник (при необходимости и только для локализации источника гармонических возмущений), полосовые пассивные фильтры на входе в сеть для нивелирования трансмиссии гармоник и т.д.