Установки компенсации реактивной мощности и фильтры гармоник в низковольтных сетях

Анонс: Особенности цифровой трансформации электросетей в «постковидный» период. Установки компенсации реактивной мощности и фильтры гармоник в низковольтных сетях.

Обусловленный пандемией «затянутый старт» цифровой трансформации электросетей, которая определена двумя этапами реализации новой Энергетической стратегии России (до 2024 и 2035 гг. соответственно), de facto имеет свои позитивные стороны, поскольку есть время на:

1. переосмысливание самой концепции качества электроэнергии, сегодня рассматриваемой в аспекте цельного пакета силовых и информационных коммуникаций, оборудования с учетом взаимного влияния сетей разного уровня напряжения.

Так, в дополнение к стандартам и концепции (СТО 34.01-9-005-2020) сетей связи в электросетевых комплексах от ПАО «Россети» вышли и действуют базовые ГОСТ IEC/TR 61000-3-6-2020 и ГОСТ IEC/TR 61000-3-7-2020, формализующие факт эмиссии и трансмиссии гармоник между сетями разного напряжения (см. накопление гармонических возмущений в низковольтных сетях при трансмиссии согласно IEC TR 62001-2:2016 в этом материале), и ответственности сторон (сетевой организации и потребителя) в точках оценки (РОЕ - point of evaluation), общего присоединения (РСС - point of common coupling) и присоединения (РОС - point of connection). Т.е. «волей-неволей» уже придется учитывать влияние гармонических искажений на силовые и информационные сети, а балансы в силовых сетях с нелинейной нагрузкой определять по «параллепипеду» мощности согласно IEEE 1459 с учетом ее нефундаментальной составляющей, включающей мощности гармоник, искажений тока и искажений напряжения.

Важно!

Прямая зависимость между использованием более современного прогрессивного оборудования и ухудшением качества электроэнергии уже является безусловным фактом, а «виновниками» засорения сетей реактивной мощностью и гармониками уже давно являются не только промышленные предприятия с вентильными ШИМ преобразователями, электродвигателями, мощными трансформаторами и пр. Так, весомый «вклад» в ухудшение качества электроэнергии и снижения стабильности электроснабжения сегодня вносят:

крупные торговые, офисные, торгово-развлекательные центры, медицинские городки и учреждения здравоохранения, школы, ВУЗы, инфраструктурные объекты крупных городов (метрополитены, электротранспорт, аэропорты и пр.) и т.д., где помимо мощных систем инженерно-технического обеспечения (вентиляция, кондиционирование, освещение, отопление и пр.) используются компьютеры, офисная техника с выпрямителями, источниками бесперебойного питания и т.д.;
агропромышленный сектор, активно переходящий на силовое оборудование и инженерные системы с ШИМ преобразователями;
жилой сектор с неравномерно нагруженными (по фазам) сетями, в которых наращиваются объемы нелинейных нагрузок (импульсные источники питания, системы энергосберегающего освещения, бытовые приборы и техника).

Т.е. по факту компенсация реактивной мощности и нивелирование гармоник в силовых сетях промышленных объектов полностью не решает проблему критического уровня качества электроэнергии в стране, а значит стоит ожидать «добровольно-принудительной» стимуляции потребителей других секторов через нормирование индикативных значений уровней гармоник вдобавок к граничным показателям коэффициента реактивной мощности на фундаментальной частоте;

2. подготовку к цифровой трансформации, как потребителей электроэнергии, испытывающих финансовые затруднения после продолжительной пандемии, так и производителей технических средств повышения качества электроэнергии.

Так, сегодня становятся актуальными минимально достаточные технические решения повышения качества электроэнергии, но с учетом возможности их модернизации (при необходимости) до более высокого уровня с экономичными вложениями и без остановки производственного (или технологического) процесса. Т.е. на «переходном» этапе может быть необходимой и достаточной интеграция сравнительно недорогой релейной УКРМ для компенсации реактивной мощности на фундаментальной частоте и резонансных (узкополосных) фильтров для нивелирования гармоник с большой амплитудой. Однако используемые решения должны поставляться в виде расширяемых комплектных устройств, оперативно модернизируемых при возможно минимальных инвестициях и без остановки производства.

Установки компенсации реактивной мощности и фильтры гармоник в низковольтных сетях.

«Цифровая трансформация» электросети объекта, а по факту – интеграция телекоммуникационных каналов и программного-аппаратного комплекса АСУ с силовой сетью требует превентивной и постоянной статичной очистки от перетоков реактивной мощности на фундаментальной частоте и гармонических искажений на всех нефундаментальных частотах, включая сверх- и интергармоники. Причем используемые технические средства должны адаптироваться с АСУ по времени отклика на управляющие сигналы, однако не все и не всегда, что подтверждает простая логика.

Так, на объектах с:

«фоновой» потребностью в реактивной энергии даже в часы минимальных нагрузок целесообразно и эффективно выполнять компенсацию реактивной мощности нерегулируемыми конденсаторными установками;
критическими (по амплитудам) токами гармоник 1-4-х порядков в часы пиковых нагрузок целесообразно и эффективно нивелировать гармонические возмущения вблизи источника простым и недорогим 1-4-хзвенным пассивным фильтром.

Поэтому оптимальными для многих ситуаций становятся:

гибридные установки компенсации реактивной мощности из 1-2-х нерегулируемых ступеней и блока на тиристорных ключах, управляемого программно-логическим контроллером;
гибридные фильтрокомпенсирующие устройства из пассивного (одно- или многозвенного) и активного фильтра гармоник (АФГ), устанавливаемые максимально ближе к источнику гармонических возмущений для снижения мощности (и цены).

Вернуться в раздел

531 26.05.2021