На современном этапе развития отечественной энергетики необходим форсированный переход к энергосберегающим технологиям, сокращающим потребность в вводе новых генерирующих мощностей и создания новой электросетевой инфраструктуры. Для преобразования, передачи и распределения электроэнергии необходима выработка как активной, так и реактивной мощности. Отсутствие компенсации дефицита реактивной мощности приводит к увеличению общих потерь в электрических сетях, уменьшению пропускной способности распределительных сетей и к увеличению затрат на передачу электроэнергии. По оценкам экспертов, за последние 15 лет из баланса ЕЭС России выпало огромное количество КУ (компенсирующих устройств) у потребителей — свыше 50 МВАР установленной мощности. Это привело к значительному росту потерь как в системообразующих, так и в распределительных сетях по всей территории России.
Одним из наиболее эффективных источников реактивной мощности в нагрузочных узлах являются конденсаторные батареи (КБ) поперечного включения. Однако только небольшая часть этих КБ может быть постоянно подключена к электрической сети. Эта часть соответствует минимальному потреблению реактивной мощности электроприемниками и звеньями электропередачи. Остальная часть КБ должна отключаться при снижении потребления реактивной мощности с целью повышения экономичности работы сети. Регулируемые КБ при пофазном управлении выключателями могут быть использованы как ступенчато регулируемые конденсаторные симметрирующие устройства.
При всех своих недостатках метод поперечной компенсации позволяет компенсировать и реактивную мощность нагрузки, и — при определенных условиях — реактивную мощность самой линии. Об этом свидетельствует и зарубежный опыт, где для этих целей широко применяются мачтовые конденсаторные батареи. При этом можно видеть существенные отличия от нашей установившейся практики. В США, например, установкой КБ занимаются, как правило, не потребители, а сами энергокомпании. В основе этого лежат определенные коммерческие соображения, которые в основном сводятся к следующему.
Напряжение на выводах потребителей должно находиться в определенных пределах. Известно, что в соответствии со статическими характеристиками нагрузки питание потребителей при положительных отклонениях напряжения на их выводах сопровождается дополнительным потреблением энергии. КБ, а также другие средства регулирования напряжения, устанавливаются тогда, когда это выгодно энергокомпаниям. Естественно, что в подобных случаях в качестве параметра регулирования используется напряжение. По этой причине в США, например, накоплен определенный опыт управления режимом конденсаторных батарей по напряжению. Ширина зоны нечувствительности регулирования выбирается примерно в 1,5 раза большей, чем изменение напряжения в сети в результате включения или отключения КБ. С целью снижения числа коммутационных операций используется элемент времени. При этом применяются системы, осуществляющие как плавную коррекцию уставки регулятора по напряжению независимо от режима КБ, так и действующие в зависимости от времени суток и температуры окружающей среды — адаптивные системы.
Исходя из зарубежного опыта использования КБ в распределительных сетях потребителей, специалистами ООО «Энергия-Т» разработана конструкция мачтовой конденсаторной батареи (БКМ) для распределительных сетей 6–10 кВ разного климатического исполнения, в том числе и УХЛ1:
Мощность предлагаемых БКМ — от 100 до 2700 кВАр. В дальнейшем линейку мощностей предполагается расширить до 3600 кВАр.
Сложность в разработке БКМ заключается прежде всего в отсутствии на отечественном рынке российских производителей двух основных компонентов: однофазных вакуумных выключателей со встроенными датчиками тока и напряжения и компенсационных конденсаторов исполнения УХЛ1. Поэтому в первых образцах БКМ используются вакуумные выключатели BB/TEL Таврида-электрик. В дальнейшем предполагается использовать как импортные, так и отечественные вакуумные выключатели, специально предназначенные для коммутации емкостной нагрузки, а также адаптивные устройства управления, интегрированные со SCADA-cистемой.
Специалисты ООО «Энергия-Т» продолжают работы по разработке и внедрению в отечественных распределительных сетях 6–10 кВ мачтовых конденсаторных батарей — современного способа повышения эффективности поперечной компенсации реактивной мощности.
Валерий Николаев, главный конструктор;
Евгений Володин, конструктор; ООО «Энергия-Т»
