Компенсация реактивной мощности в энергетической стабильности действующих и формируемых IT сетей промышленных объектов

Опубликовано: 24 сентября 2012 г. в 15:30, 265 просмотровКомментировать

IP сети и IT оборудование промышленных объектов – особенности энергообеспечения. Источники бесперебойного питания в структуре IP сетей промышленного объекта и потребляемая ими реактивная мощность. Стабилизация энергоснабжения IT систем промышленных объектов с помощью устройств компенсации реактивной мощности разного напряжения.

На текущий момент функциональность любого промышленного объекта вне зависимости от его юридического статуса (формы собственности), производственной мощности, структуры и вида выпускаемой продукции немыслима без IT оборудования, обеспечивающего обработку, хранение и передачу данных по физическим/логическим/информационным связям в локальной IP сети и по внешним каналам Интернет. Прекращение подачи электроэнергии, а также переходные процессы, перебои и провалы напряжения/ просадки напряжения, всплески напряжения/ перенапряжения и искажения формы, флуктуации напряжения и вариации частоты в значениях, превышающих допустимые границы международного стандарта IEC 62040-3 приводят к аварийной остановке ИТ оборудования, а зачастую к частичной или полной потере информации, что может стать критичным для деятельности компании/организации, владеющей промышленным объектом. Поэтому все современные IP сети с IT оборудованием формируются с обеспечением двух основных критериев:

  • надежности — защищенности от искажений напряжения, тока, частоты и способности завершить IT процессы в безаварийном режиме;
  • модернизируемости — способности к наращиванию IT мощностей и расширению IP сети.

Важно: Как правило, сетевое оборудование комплектуется производителем источниками импульсного питания (ИИП), преобразующими переменный ток в постоянный ток низкого напряжения, сглаживающими аномалии тока и напряжения, нивелирующие риски повреждений из-за синфазных напряжений и шумов. Вместе с тем «стандартный» предел ИИП по искажениям напряжения не превышает порог в 5 % выше или ниже номинального, причем искажения по напряжению для ИИП допустимы в коротких временных интервалах (от 1 до 100 миллисекунд), а перебои в поставке электроэнергии или более сильные/продолжительные возмущения напряжения приводят к выходу из строя ИИП и/или электронных компонентов ИТ оборудования. Поэтому единичное оборудование в малых IP сетях, сегменты сети или IP сеть в целом подключаются к силовой линии промышленного объекта через источник бесперебойного питания (ИБП), мощность которого подбирается в зависимости от КПД ИБП и мощности сетевой нагрузки.

устройства компенсации реактивной мощности
Источники бесперебойного питания в структуре IP сетей промышленного объекта

IP сети с IT оборудованием предприятий среднего и крупного бизнеса формируются с ИБП, имеющими диапазон мощностей от 750 ВА — линейно-интерактивными ИБП (рекомендуемый диапазон мощностей эффективной работы от 750 ВА до 5000 ВА) и постоянного действия с двойным преобразованием (рекомендуемый диапазон мощностей эффективной работы от 750 ВА до 5000 ВА и выше).

Линейно-интерактивные ИБП в рабочем режиме подавляют возмущения напряжения в блоке «интерфейс питания» (на рис. ниже) и направляют ток к нагрузке, а инвертор, потребляющий в рабочем режиме около 10% номинальной мощности, постоянно подзаряжает батареи. В аварийном режиме (прекращение подачи электроэнергии в течение длительного времени, всплески/провалы напряжения за пределами допустимых норм) линейно-интерактивный ИБП переключается на работу от батареи с преобразованием аккумулированного постоянного тока в переменный с помощью инвертора.

устройства компенсации реактивной мощности

Основные недостатки линейно-интерактивных ИБП — частая работа в аварийном режиме при сетевых возмущениях, что снижает долговечность батареи, а также отсутствие компенсации реактивной мощности.

ИБП постоянного действия с двойным преобразованием преобразуют входящий переменный ток со всеми его искажениями по напряжению, току и частоте в постоянный ток, от которого подзаряжается батарея, а затем инвертор преобразует постоянный ток в переменный со стабилизированными параметрами. Обычно ИБП постоянного действия с двойным преобразованием оборудуются встроенным узлом компенсации реактивной мощности.

устройства компенсации реактивной мощности

Основные недостатки ИБП постоянного действия с двойным преобразованием — сравнительно низкий КПД из-за постоянных потерь энергии в рабочем режиме на возмущение обмоток трансформаторов, преодоление сопротивления в цепях и переключателях с сопутствующим нагревом и т.д.

Важно: Компенсация реактивной мощности в ИБП постоянного действия с двойным преобразованием, как, впрочем, и КПД линейно-интерактивных/ постоянного действия с двойным преобразованием ИБП по факту больше декларативные показатели, поскольку:

  • по своей природе все без исключения ИБП источники гармоник и нежелательных токов и активные потребители реактивной мощности, что негативно влияет не только не внутреннюю, но и внешнюю силовую сеть, причем не только на участке до подстанции 10 (6)/0.4 кВ, но и на линии среднего напряжения, если владелец распределительной сети (или гарантированный поставщик) не использовал конденсаторные установки высокого напряжения (КРМ 6,3 (10,5) кВ, УКРМ 6,3 (10,5) кВ) на стороне высшего напряжения, или низковольтные конденсаторные установки не установлены самим владельцем промышленного объекта в локальной распределительной сети;
  • de facto ИБП работают с нагрузками от 20 до 40% номинальной мощности, что значительно влияет на их реальный КПД;
  • повышение нагрузки на ИБП приводит к увеличению потерь мощности (пропорциональных и квадратичных), а, следовательно, необходимы большие объемы реактивной мощности на компенсацию этих потерь, что закономерно усиливает дисбаланс энергосистемы объекта, распределительных сетей и т.д. по восходящей.

устройства компенсации реактивной мощности
Стабилизация энергоснабжения IT систем промышленных объектов

Здесь следует рассматривать два типа промышленных объектов по мощностям используемых в производстве нагрузок. Если нагрузки промышленного объекта ориентированы на подключение к сетям низшего «потребительского» напряжения 0.4 кВ, то стабильность работы ИБП и последующего за источником/источниками бесперебойного питания сегмента силовой сети может обеспечиваться низковольтными конденсаторными установками, устанавливаемыми непосредственно на объекте или на стороне низшего напряжения подстанций 10 (6)/0.4 кВ по схемам централизованной, групповой или индивидуальной компенсации.

Если промышленный объект имеет свою понижающую подстанцию и подключен к сетям гарантированного поставщика электроэнергии или владельца распределительной сети среднего напряжения, то стабильность электроснабжения качественной электроэнергией объекта в целом и IT систем в частности могут обеспечивать:

  • конденсаторные установки высокого напряжения при их интеграции на стороне высшего напряжения подстанций 10 (6)/0.4 кВ, находящихся в балансовой принадлежности владельца промышленного объекта;
  • конденсаторные установки высокого напряжения, установленные на стороне низшего напряжения подстанций 110 (35)/10 (6) кВ, которыми владеет гарантированный поставщик электроэнергии/владелец распределительной сети плюс низковольтные конденсаторные установки в силовой сети промышленного объекта.

Важно: Исходя из тенденций российского рынка электроэнергии, положений прошлогоднего осеннего (4 ноября 2011) Постановления Правительства РФ N 877, а также Приказа ЕЭС России №893 «О повышении устойчивости и технико-экономической эффективности распределительных электрических сетей и систем электроснабжения потребителей за счет управления потоками реактивной мощности и нормализации уровней напряжения» объектам с высоковольтными нагрузками целесообразно устанавливать высоковольтные конденсаторные установки на стороне высшего напряжения находящихся в балансовой принадлежности владельца объекта подстанций 10 (6)/0.4 кВ. Это позволит не только снизить потери активной мощности и получить от этого финансовую выгоду, но и расширить производство и ИТ системы за счет образуемого резерва мощности и/или реализовать этот резерв на рынке электроэнергии (мощности).

По материалам компании «НЮКОН»

Информация о компании

Нюкон, ООО
Конденсаторный завод «Нюкон» производит: моторные, светотехнические, косинунсные и силовые конденсаторы. На базе завода работает цех производства шкафов УКРМ и АУКРМ. Продукция завода сертифицирована, обладает стабильно высоким качеством, и пользуется постоянным спросом не только в России, но и за рубежом. Отличительной чертой завода являются не только клиентоориентированые цены, но и быстрые сроки выполнения заказов. Будем рады Вашему обращению в нашу Компанию.

Рекомендуем почитать

Комментировать

    Еще никто не оставил комментариев.

Для того чтобы оставлять комментарии Вам необходимо зарегистрироваться либо авторизоваться на сайте.