УКРМ и фильтры гармоник для энергосбережения с минимальными финансовыми вложениями

Анонс: Энергосбережение для выживания предприятия и основные скрытые резервы экономии электроэнергии. Энергосбережение в условиях цифровой трансформации электросетей. УКРМ и фильтры гармоник для энергосбережения с минимальными финансовыми вложениями.

По реальному финансовому положению превалирующее большинство отечественных предприятий разных отраслей экономики сегодня балансирует на грани технического дефолта, а потому в пакет национальных трендов автоматически добавился еще один – «выживание», причем многие менеджменты стараются решить проблему банальным повышением цен на продукты, услуги, хотя:

• два с лишним года пандемии в совокупности с пакетом других факторов привели к «дефолту» не только бизнеса, но и покупателей, а значит повышение цен при снижении объемов продаж в лучшем случае позволит «остаться при своих»;
• практически любое предприятие имеет скрытые резервы экономии затрат, раскрываемые через оптимизацию производственных, логистических, бизнес процессов и энергосбережение – еще один национальный тренд, «потесненный» в последнее время цифровизацией и сопутствующими ей лозунгами.

Энергосбережение в условиях цифровой трансформации электросетей.

В направлении энергосбережения наиболее емкими по скрытому потенциалу резерва экономии были и остаются силовые сети объектов, однако следует признать, что большинство предлагаемых сегодня технических средств для решения проблемы очень дорогие, причем, как сегменте компенсации реактивной мощности с ее безусловными выгодами, так и нивелирования гармоник, определяющего целый пакет прямых и косвенных технических и финансовых «преференций» для предприятия.

В основном высокая цена заявляется разработчиками и компаниями-сборщиками на тиристорные установки компенсации реактивной мощности УКРМТ, в том числе фильтровые УКРМТФ и активные фильтры гармоник (АФГ) в их полных (Аctive filter harmonic - AFG) и «урезанных» версиях (Static var generator - SVG), предлагаемых для компенсации реактивной мощности на фундаментальной частоте в качестве генератора реактивной энергии. По сути, это готовые решения для силовых сетей после их «цифровой трансформации», определенной в планах новой Энергетической стратегии страны, хотя:

• ПАО «Россети» уже определило требования к обеспечению серверов систем АСУ комплексами приложений SCADA/DMS/OMS/WFM отечественных разработчиков, а будут ли согласоваться интерфейсы интегрируемых сегодня импортных АФГ или программно-логических контроллеров УКРМТ с российским программным обеспечением аппаратных комплексов после цифровой трансформации пока не ясно.
  Т.е. по факту весь процесс пере- или дооборудования электросети объекта должен проходить одновременно с интеграцией (или модернизацией действующего) программно-аппаратного комплекса АСУ, а это сегодня сложно поднять финансово даже крупному предприятию со стабильными объемами продаж продукции/услуг;
• целесообразность использования очень дорогих АФГ с большим числом полевых транзисторов в управляющем и силовом блоках для работы с «пакетом» частот (до 24 или 49-й гармоники) в силовой сети, где критические (или большие) амплитуды имеют 2-3 частоты очень сомнительная, во всяком случае в текущем финансовом положении большинства отечественных предприятий.
  Тем более, что для нивелирования искажений 2-3 и более частот гармоник первых порядков можно использовать более простые и недорогие технические решения в виде пассивных фильтров (колебательных L-C контуров);
• применение «генераторов реактивной энергии» (SVG) для нивелирования перетоков реактивной мощности на фундаментальной частоте вместо менее дорогих УКРМТ возможно оправдано в сетях с резко и быстроизменяющейся нагрузкой, и при условии предельно чувствительного к изменениям параметров сети оборудования, производственно-технологического процесса.

Однако объектов с такими сетями и процессами в целом по стране «единицы», УКРМТ по времени отклика на управляющие сигналы программно-аппаратного комплекса АСУ полностью соответствует текущим требованиям ПАО «Россети», а в блоке с управляемым или коммутируемым тиристорами реактором решает любые проблемы пере- и недокомпенсации реактивной мощности не хуже очень дорогого SVG.

Безусловно, цифровую трансформацию электросетей пока (во всяком случае формально) никто не отменял, однако решать проблему «выживания» энергосбережением можно и нужно прямо сейчас, используя более «традиционные» технические средства компенсации всей неактивной мощности (см. здесь) и в рамках концепции «два пишем - три в уме», т.е. с учетом модернизации тех же релейных УКРМ до уровня коммутации тиристорными ключами без замены оборудования и остановки производства.

Оптимальные технические решения компенсации реактивной мощности и нивелирования гармоник в условиях «выживания» предприятия.

К необходимым и (во всяком случае пока) достаточным техническим решениям для снижения энергопотребления, повышения качества электроэнергии и снижения рисков аварийности силовой сети объекта можно с уверенностью отнести:

• нерегулируемые установки компенсации реактивной мощности, батареи конденсаторов, конденсаторные модуля, неавтоматические ступени релейных УКРМ, которые используются для компенсации фоновой потребности в реактивной энергии сегмента или силовой сети в целом.
  По сути, эти «фоновые генераторы» реактивной мощности останутся необходимыми и в цифровых силовых сетях, поскольку из-за своего специфического целевого назначения не нуждаются в автоматическом управлении, но смогут существенно сократить инвестиции при цифровой трансформации благодаря возможности снизить необходимую мощность автоматических УКРМТ.
  Кроме того, любой конденсаторный модуль, батарея конденсаторов и даже ступень релейной УКРМ может использоваться, как звено пассивного фильтра гармоник, т.е. блок из модуля (батареи) и реактора будет и компенсировать реактивную мощность, и нивелировать наброс токов гармоник на резонансной частоте (см. топологии и расчеты пассивных фильтров в этом материале);
• релейные автоматические УКРМ, проектируемые с учетом модернизации до уровня тиристорных УКРМТ с минимальными вложениями и без остановки производства.
  Упрощенно проектируется контакторная УКРМ с топологией, в корпусе и коммутациями, позволяющими в течении небольшого времени непосредственно на объекте выполнить замену контакторной группы на программно-логических контроллер с тиристорными ключами. Возможно исполнение гибридной установки, в которой одна ступень тиристорная для компенсации потребности в реактивной энергии быстроизменяющейся нагрузки, а остальные контакторные, или одна конденсаторная батарея нерегулируемая для срезания «фона», в том числе с объединением этой неавтоматической ступени с реактором в блок пассивного фильтра для нивелирования токов гармоник на резонансной частоте (частотах);
• шунтирующие пассивные фильтры – узкополосные для нивелирования искажений на резонансной частоте, широкополосные (срезающие искажения выше частоты настройки) или объединенные в один блок комбинированного фильтра.