На текущий момент уже не вызывает сомнение факт, что повышение качества поставляемой потребителю электроэнергии, а также надежности самих поставок неразрывно связано с оптимизацией генерации и потребления реактивной мощности.
Причем именно дисбаланс реактивной мощности провоцирует крупные аварии в энергосистемах разных стран мира и прогнозные балансы активной/реактивной мощности, внедрение систем управления энергопотреблением WAMPAC (wide-area monitoring, protection, and control systems), SCADA (диспетчерского управления и сбора информации), GPS (глобального позиционирования) и др. в ряде ситуаций не спасают от потери линий электропередач, трансформаторов подстанций, генераторов, а иногда и электростанций в целом.
Так, в июле 1995 года в Фениксе (штат Аризона, США) в жаркий субботний день (44 ° С) повальное включение кондиционеров привело к существенному падению напряжения, перегрузке линий и трансформаторов по току (при включении или работе на пониженном напряжении электродвигатели потребляют ток, в 5-6 раз больший номинального), и, как итог, потере 5 230-кВ линий и двух 230/69-kV трансформаторов. Более масштабная авария произошла в Швеции и Дании в 2003 году, где короткое замыкание на подстанции спровоцировало перегрузки по реактивной мощности генераторов, перегрев обмоток и выход из строя электростанции и линии электропередач. Дисбаланс реактивной мощности вызвал большие аварии во Франции, в Бельгии, в Токио, в Сан-Паулу, в Греции, в Москве, московской и калужской областях (в 1978, в 1982, в 1987, в 1997, в 2004, в 2005 гг. соответственно) и риски подобных прецедентов достаточно велики даже несмотря на постоянные работы по совершенствованию энергосистем в разных странах мира.
Специфика генерации и потребления реактивной мощности
Основным источником реактивной мощности (РМ) служат генераторы электростанций, на долю которых приходится около 60% всей вырабатываемой энергосистемой РМ. Пятая часть РМ генерируется линиями электропередач с напряжением 110 кВ и выше, а остальной объем реактивной мощности обеспечивается локальными источниками РМ – устройствами компенсации реактивной мощности. Наряду с этим порядка 22% РМ теряется на трансформаторах электростанций и трансформаторах подстанций напряжения 110–750 кВ, около 20% потерь приходится на линии и подстанции магистральных/распределительных сетей и только 58% всей генерированной реактивной мощности попадает на шины подстанций 6–10 кВ, после которых потери растут лавинообразно в зависимости от протяженности распределительных сетей, числа подстанций 0.4 кВ и технического уровня используемого на них оборудования.
Несмотря на общую тенденцию размещения устройств компенсации реактивной мощности максимально близко к нагрузке очевидным является факт, что первой линией превентивной защиты от рисков дисбаланса реактивной мощности, перегрузки линий электропередач и понижающих трансформаторов по току, а также эффективным средством компенсации потерь в ЛЭП и подстанциях высокого напряжения являются устройства компенсации реактивной мощности, устанавливаемые на подстанциях 110 (35)/10 (6) кВ.
Конденсаторные установки 6,3 (10,5) кВ
Высоковольтные конденсаторные установки КРМ 6,3 (10,5) кВ, УКРМ 6,3 (10,5) кВ, УКП (Л) 56 и т.д. обязательны для использования владельцами распределительных сетей, необходимы в контексте получения стабильного напряжения всем потребителям электроэнергии 0.4 кВ и экономически выгодны потребителям – промышленным и сельскохозяйственным структурам, работающим с электрооборудованием 6–10 кВ, а также имеющим на балансе собственные подстанции 10 (6)/0.4 кВ.
При централизованной компенсации реактивной мощности по стороне высшего напряжения на подстанции 10 (6)/0.4 кВ (или на границе балансовой принадлежности) потребители низковольтного напряжения получают электроэнергию более стабильного напряжения, а владельцы распределительных сетей — резерв активной и реактивной мощности для подключения новых потребителей. При централизованной/групповой компенсации РМ по стороне низшего напряжения на подстанциях 110 (35)/10 (6) кВ в ситуациях, когда граница балансовой принадлежности проходит по стороне высшего напряжения владелец распределительной сети нивелирует объемы потерь в понижающих трансформаторах 110 (35)/10 (6) кВ и токонесущих элементах, получает резерв мощности и и возможность подключения новых потребителей среднего напряжения.
При групповой и индивидуальной компенсации реактивной мощности по стороне низшего напряжения на подстанции 110 (35)/10 (6) кВ в ситуациях, когда граница балансовой принадлежности проходит по стороне 110 (35) кВ (или же на объекте, а также по стороне высшего напряжения на подстанциях 10 (6)/0.4 кВ, находящихся в балансовой принадлежности потребителя, не только снижаются активные потери в трансформаторах и линиях электропередач за счет уменьшения перетоков реактивной мощности, но потребитель имеет реальную экономическую выгоду, упрощенно рассчитываемую по формулам:
- для централизованной и групповой компенсации реактивной мощности — ΔП ≅ 0,01*Гп*Тс (здесь Гп — годовое потребление электроэнергии в кВ*ч, Тс — средний установленный тариф на оплату активной энергии в руб./(кВ*ч).
- для индивидуальной компенсации реактивной мощности — ΔП ≅ 0,02*Гп*Тс.
Потребительская стоимость конденсаторных установок 6,3 (10,5) кВ довольно высокая и зависит от генерируемой реактивной мощности, способа регулировки генерации РМ (автоматическая, ручная), времени отключения/срабатывания ступеней, наличия/отсутствия фильтров гармоник и т.д. Поэтому способ компенсации, тип устройства для компенсации реактивной мощности, число интегрируемых конденсаторных установок 6,3 (10,5) кВ и их технические/эксплуатационные качества определяются после экспертизы эксплуатируемой сети и потребляющего ток оборудования, а также технико-экономического обоснования энергетическим менеджером предприятия и/или профильными специалистами.
По материалам компании
