Негативное влияние гармонических составляющих тока и напряжения на функциональность буквально всех элементов инфраструктуры распределительной сети уже давно не является откровением для специалистов отраслей электроэнергетики и электротехнического оборудования, а важность и актуальность, как энергетического аудита сетей на уровень гармонических возмущений, так и демпфирования генерации сетевыми устройствами/оборудованием гармонических искажений была регламентирована в:
- новом ГОСТ 33073-2014 «Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Контроль и мониторинг качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения», определившим в число ключевых параметров качества электроэнергии суммарный коэффициент гармонических составляющих напряжения, отклонение частоты, коэффициент n-й гармонической составляющей напряжения, кратковременную/длительную дозы фликкера;
- ГОСТ Р 51317.2.4-2000 (МЭК 61000-2-4-94) «Совместимость технических средств электромагнитная. Электромагнитная обстановка. Уровни электромагнитной совместимости для низкочастотных кондуктивных помех в системах электроснабжения промышленных предприятий», регламентирующим предельно допустимые уровни напряжений нечетных/четных гармонических составляющих, напряжений интергармоник, изменений частоты и искажений синусоидальности напряжения электропитания, ответственность за которые de facto несут генерируемые сетевыми устройствами/оборудованием гармонические возмущения.
Вместе с тем, даже сегодня беспрецедентными, но безусловными можно признать факты:
- мероприятия по снижению засорения сети гармониками по току и напряжению в основном проводятся в промышленных сетях с вентильными преобразователями, сварочным оборудованием, асинхронными двигателями с регулировкой частоты вращения с помощью преобразователя частоты, электродуговыми печами и т.д., т.е. с источниками генерации значительных гармонических возмущений.
В то же время «за бортом» по факту остаются бытовые сети, сегодня изобилующие нелинейными нагрузками — кондиционерами, стиральными/посудомоечными машинами, источниками бесперебойного питания, компьютерами и пр., суммарно генерирующими в сеть впечатляющие гармонические искажения;
- большая доля электротехнического оборудования и устройств для сетей низкого напряжения продолжает реализоваться без фильтров гармоник, причем даже установки компенсации реактивной мощности с тиристорными ключами, существенно превосходящие релейно-контакторные КРМ, УКМ и т.д. по степени засорения сети гармониками, предлагаются производителями к оборудованию фильтрами гармоник только опционально (под заказ).
Фильтры гармоник в установках компенсации реактивной мощности
Сверхпопулярный с момента формирования рыночных отношений в Новой России тренд интеграции маркетинговых технологий и инструментов в производство и реализацию промышленной продукции уже продемонстрировал свои негативы в электротехнической отрасли, в том числе в сегменте устройств компенсации реактивной мощности. Так, даже после формализации названий комплектных конденсаторных батарей для коррекции коэффициента мощности в ГОСТ IEC 61921-2013 «Конденсаторы силовые. Конденсаторные батареи для коррекции коэффициента мощности при низком напряжении» и ГОСТ Р 51321.1-2007 «Устройства комплектные низковольтные распределения и управления. Часть 1. Устройства, испытанные полностью или частично. Общие технические требования и методы испытаний» (в части силовых комплектных устройств) отечественные производители заполнили рынок de facto аналогичными по конструкции и параметрам комплектными конденсаторными батареями с «ассоциированными с ними коммутационными устройствами и оборудованием для контроля, измерения, сигнализации, защиты, регулировки..», реализуемыми под маркетинговыми аббревиатурами названий, часто далеких от технической корректности — компенсатор реактивной мощности (КРМ), динамические фильтрокомпенсирующие устройства или динамические фильтрокомпенсирующие конденсаторные установки (ДФКУ), автоматическое (или иногда «активное») фильтрокомпенсирующее устройство или автоматическая/активная фильтрокомпенсирующая конденсаторная установка (АФКУ) и т.д., хотя в действительности:
- все это не что иное, как типовые комплектные конденсаторные батареи для коррекции коэффициента мощности с фильтрами гармоник, как правило, пассивными в виде расстроенных дросселей, блокирующих гармоники определенной частоты, реже активными на базе шунтирующего-управляемого выпрямителя с широтно-импульсной модуляцией и емкостной нагрузкой, генерирующими в сеть гармоники в противофазе гармоникам нагрузки;
- название «фильтрокомпенсирующее» устройство/установка лишено логики и здравого смысла, поскольку узкополосные или широкополосные пассивные фильтры, (условно) отфильтровующие гармоники тока за счет большого сопротивления цепи на определенной частоте, предельно редко (и отнюдь не в типовых установках) совмещаются с активными фильтрами, компенсирующими гармоники нагрузки генерируемыми в противофазе собственными гармониками;
- в той или иной мере «динамическое» демпфирование гармонических искажений возможно только при использовании современных активных фильтров, как правило дорогих и редко интегрируемых в комплектные установки компенсации реактивной мощности.
В целом обязательность интеграции в установки компенсации реактивной мощности фильтров гармоник, хотя бы в виде расстроенных дросселей (узкополосных фильтров) регламентирует ГОСТ IEC 61921-2013 в пунктах 5.4.1.1 и 5.4.2.1, причем если пассивные фильтры гармоник достаточны для релейно-контакторных КРМ, УКРМ, УКМ, АКУ и т.д., то необходимыми и достаточными для многоступенчатых батарей компенсации реактивной мощности с тиристорными ключами следует признать активные фильтры гармоник.
