Проблему электромагнитной совместимости потребителей электроэнергии с питающими сетями часто сравнивают с проблемой загрязнения окружающей среды, и эта аналогия вполне корректна, поскольку оборудование, приборы и устройства в большинстве своем так же негативно влияют на качество генерируемой и передаваемой электроэнергии, как и деятельность человека на его природную среду обитания.
Однако корреляционная зависимость качества электроэнергии и потребляющего ее прибора/устройства/агрегата более жесткая, быстро прогрессирующая, часто вызывающая коллапс напряжения с переходом всей системы в предаварийное или аварийное состояние.
Ярким примером этому служит авария в Аризоне в США в июле 1995 года, когда короткое замыкание на одной из питающих сетей Феникса вызвало значительный наброс реактивной мощности на городские подстанции, предельно загруженные по потреблению реактивной мощности бытовыми кондиционерами в жаркий субботний день (44 °С, 112 °F). Это привело к падению напряжения в сети, асинхронные двигателя кондиционеров автоматически снизили обороты для поддержания крутящего момента и стали потреблять еще больше реактивной мощности, что в свою очередь еще больше понизило сетевое напряжение. «Качели» дисбаланса увеличивали свою амплитуду в течение еще некоторого времени, пока коллапс напряжения не привел к потере пяти 230-кВ линий и двух 230/69-кВ трансформаторов.
Сходная по глобальным последствиям катастрофа произошла в Швеции и Дании 23 сентября 2003 года, где короткое замыкание на одной из подстанций из-за огромных перетоков реактивной мощности между генераторами и бытовыми электрическими печами, электрокотлами, электронагревателями, включенными в холодную осеннюю погоду, вышла из строя крупная электростанция и линии электропередачи. Повышенное потребление реактивной мощности считают причиной и аварий во Франции в 1978 году, в Бельгии в 1982 году, в Греции в 2004 году, в Мичигане, Нью-Йорке и Онтарио в 2003 году, в Москве, московской, тульской и калужской областях в 2005 году.
В настоящее время потребность в реактивной мощности потребителей электроэнергии в распределительных сетях значительно возросла в сравнении с концом прошлого — началом текущего столетия, причем дефицит реактивной мощности ощущается, как в промышленности и сельском хозяйстве, так и муниципальном секторе, где активно используются бытовые электрические приборы различного назначения с индуктивным сопротивлением. Решают проблему электромагнитной совместимости современных приборов и оборудования, как комплексными техническими и технологическими мероприятиями по ограничению времени работы асинхронных двигателей на холостом ходу, повышению загрузки и числа ступеней трансформаторов, замене асинхронных двигателей синхронными, использованию преобразователей тока и напряжения с искусственной коммутацией вентилей и большим количеством фаз выпрямления и т.д., так и традиционными методами – компенсацией реактивной мощности, что дает возможность разгрузить питающие сети, стабилизировать напряжение и оптимизировать баланс мощности в сети.
Устройства компенсации реактивной мощности по месту расположения условно делят на:
- централизованные, не получившие сегодня большого распространения из-за дороговизны, сложности коммутации и значительных потерь реактивной мощности во время передачи на большие расстояния;
- групповые, устанавливаемые на понижающих подстанциях распределительных сетей;
- индивидуальные, интегрируемые в электросхемы конкретного оборудования, устройства, прибора.
Групповые устройства компенсации реактивной мощности, как правило, конденсаторные установки (КРМ, УКРМ) с автоматическим регулированием отсылаемой в сеть реактивной мощности, отличаются оптимальной удельной стоимостью производимого кВАра (мВАра), удобны в обслуживании, легко интегрируются с системами защиты подстанции и отличаются быстродействием автоматики. Вместе с тем, групповые конденсаторные установки зачастую не способны обеспечить требуемое качество электроэнергии при большом количестве потребителей с нелинейными характеристиками, искажающих кривые напряжения и тока из-за присутствия значительных по величине гармоник тока, дороги и не решают проблему потерь реактивной мощности при перетоках с удаленными потребителями.
Индивидуальные конденсаторные установки разного типа сравнительно недороги, относительно просто настраиваются под номинальные индуктивные токи оборудования/устройства, при обустройстве фильтрами эффективно справляются с гармониками токов преобразователей, однако вносят свой вклад в компенсацию реактивной мощности только при включенном основном оборудовании, а их работа чрезвычайно зависима от колебаний сетевого напряжения.
По материалам Конденсаторного завода «Нюкон»
