Установки компенсации реактивной мощности среднего напряжения («высоковольтные»). - Установки и устройства

Анонс: Компенсация реактивной мощности и локализация гармоник в сетях среднего напряжения в действующей отечественной нормативно-правовой базе. Подготовка силовой сети среднего напряжения к цифровой трансформации.

Согласно отечественным стандартам ГОСТ 32144-2013, ГОСТ IEC/TR 61000-3-6-2020, ГОСТ IEC/TR 61000-3-7-2020, а также СТО 34.01-9.1-002-2018 ПАО «Россети» сети среднего напряжения перекрывают диапазон 1 кВ ˂ Un ≤ 35 кВ (по международному соглашению VDE, CENELEC, ETSI, IEC - 3, 6, 10, 15, 20 и 30 кВ), но пока буквально «забыты» Росстандартом в аспекте правового регулирования компенсации, как реактивной мощности на фундаментальной частоте 50 Гц, так и всей неактивной, включая мощность гармоник, интергармоник (см. положения IEEE 1459 и теорий о балансе мощности в сетях среднего и низкого напряжения здесь).

Так, если сегмент низковольтных сетей хотя бы в направлении обеспечения баланса мощности на фундаментальной частоте поддерживается пакетом стандартов от ГОСТ 12.2.007.5-75 и ГОСТ 1282-88 до ГОСТ Р 51321.1/3-2007 (в части комплектных устройств), ГОСТ IEC 61921-2013, ГОСТ IEC 61071-2014 и ГОСТ Р 56744-2015 то сети среднего напряжения по техническим средствам компенсации реактивной мощности регулируют только отраслевые СТО 56947007-29.180.02.140-2012 ПАО «ФСК ЕЭС», СТО 34.01-3.2.11-012-2017 ПАО «Россети», МУ № П4-06.03 М-0151 ПАО «НК «Роснефть».

СТО 34.01-3.2.11-012-2017 ПАО «Россети» о нормах и требованиях к конденсаторам и конденсаторным установкам низкого, среднего и высокого напряжения.

В СТО 34.01-3.2.11-012-2017 хорошо прописаны нормы и требования к установкам повышения коэффициента мощности УКРМ 0,4-220 кВ, но игнорируются аспекты негативного влияния гармоник, интергармоник, как на саму сеть среднего напряжения, так и низковольтные сети из-за миграции искажений, что создает проблемы электромагнитной совместимости сетей и устройств, и уже формализовано в действующих с 01.2021 ГОСТ IEC/TR 61000-3-6-2020 и ГОСТ IEC/TR 61000-3-7-2020.

Кроме того, СТО 34.01-3.2.11-012-2017 не уделяет внимания коммутации конденсаторных установок среднего (и низкого, высокого) напряжения с программно-аппаратными комплексами АСУ (автоматических систем управления), хотя само ПАО «Россети» имеет целый пакет стандартов по переходу на цифровые сети СТО 56947007-29.240.036-2009, СТО 56947007-33.060.40.045-2010, СТО 70238424.17.220.20.003-2011, СТО 34.01-9-005-2020), собственную Концепцию «Цифровая трансформация 2030» и СТО 34.01-21-005-2019, где регламентировано обязательное наличие в комплектных устройствах «цифровых интерфейсов для интеграции в инфраструктуру цифровой сети и цифрового предприятия».

СТО 56947007-29.180.02.140-2012 ПАО «ФСК ЕЭС» и Методические Указания № П4-06.03 М-0151 ПАО «НК «Роснефть» о нормах и расчетах технических средств компенсации для средневольтных сетей.

СТО 56947007-29.180.02.140-2012 в целом ориентирован на сети среднего напряжения в балансовой принадлежности электросетевых организаций и под общим названием Устройство Компенсации Реактивной Мощности (УКРМ) предлагает использовать в сетях:

• дискретно управляемые (вручную или автоматически) батареи статических конденсаторов и шунтирующие реакторы;
• «непрерывно регулируемые» устройства «на базе силовой электроники» (очевидно на основе полупроводниковых компонентов) - STATic COMPensator (STATCOM – СТАТКОМ на базе преобразователя напряжения (конвертера) с полностью управляемыми вентилями), а также статические тиристорные компенсаторы, тиристорно-реакторные группы, или по факту коммутируемые (или управляемые) тиристорами конденсаторные батареи (Thyristor Switched Capacitor – TSC, Thyristor Controlled Capacitor - TCC) и шунтирующие реакторы (Thyristor Switched Reactor - TSR), Thyristor Controlled Reactor - TCR) (см. более детально о коммутируемых (или управляемых) тиристорами реакторах здесь, о самокоммутируемых преобразователях на полупроводниковых управляющих схемах IGBT, IGCT и других современных технических средствах компенсации в этом материале).

Так же, как и в СТО 34.01-3.2.11-012-2017 материнской ПАО «Россети», в СТО 56947007-29.180.02.140-2012 ПАО «ФСК ЕЭС» игнорируются аспекты нефундаментальной мощности – искажений тока, напряжения, гармоник, а также вопросы электромагнитной совместимости между сетями высокого, среднего и низкого напряжения.

Методические указания № П4-06.03 М-0151 ПАО «НК «Роснефть» допускают применение конденсаторных установок «в автоматическом и ручном режиме», полностью игнорируют необходимость оборудования УКРМ интерфейсами для коммутации с программно-аппаратными комплексами АСУ, технически некорректно рассматривают возможности активных фильтров гармоник (см. более подробно о нюансах МУ № П4-06.03 М-0151 ПАО «НК «Роснефть» здесь).

Подготовка силовой сети среднего напряжения к цифровой трансформации.

Очевидно, что с такой нормативно-правовой поддержкой и особенно с учетом задач новой Энергетической стратегии России по цифровой трансформации сложно решить проблему перевода сетей среднего напряжения «на цифру» - и находящихся в балансовой принадлежности электросетевых компаний, а тем более промышленных, инфраструктурных, сочетающихся с низковольтными сетями. Возможно ряд правовых вопросов регулирования компенсации, как реактивной мощности на фундаментальной частоте 50 Гц, так и всей неактивной, включая мощность гармоник, интергармоник в сетях среднего напряжения удастся снять после VII Федерального Конгресса «Приоритеты 2024» в декабре, на круглый стол по Энергетике которого была приглашена и компания «МИРКОН».

Вместе с тем, уже сегодня можно с большой уверенностью говорить о том, что в сетях среднего напряжения должна быть обеспечена:

• очистка, как от перетоков реактивной энергии на фундаментальной частоте, так и всей неактивной нефундаментальной мощности, включая мощность гармоник, искажений тока, напряжения;
• электромагнитная совместимость, как с сетями высокого, так и низкого напряжения в соответствии с ГОСТ IEC/TR 61000-3-6-2020 и ГОСТ IEC/TR 61000-3-7-2020 (см. подробнее о чистых и совместимых сетях среднего и низкого напряжения здесь);
• надежная телекоммуникационная связь между программно-аппаратными комплексами АСУ и силовым оборудованием, в том числе конденсаторными установками, шунтирующими реакторами, активными фильтрами гармоник т.е. необходимо полупроводниковое управление через контроллеры с быстродействующей коммутацией тиристорными ключами (см. более детально о тиристорах, тиристорных ячейках, модулях и контроллерах здесь).