Введение
АУКРМ — комплектные сборки конденсаторных установок низкого (до 1 кВ) напряжения для коррекции (повышения) коэффициента мощности с автоматическим регулированием генерации реактивной энергии. Или более детально — собираемые производителем из серийных компонентов в соответствии с ГОСТ Р 51321.1-2007 конденсаторные установки с двумя и более ступенями в виде батарей конденсаторов номинальных мощностей по ГОСТ 1282-88, коммутационной, защитной аппаратурой и контроллером, управляющим включением и отключением ступеней в автоматическом режиме по изменениям расчетного показателя коэффициента мощности (среднего, мгновенного, отклонениям от заданной величины).
Справка: На самом деле автоматическое управление коммутацией ступеней в АУКРМ может быть настроено по:
- временным параметрам — срабатыванию в определенное время промежуточных реле, адаптированных с электронными часами — для ситуаций, когда нагрузка медленно монотонно изменяется в стабильной привязке к времени производственно-технологического процесса;
- предельному отклонению напряжения в узле или тока в нагрузке от нормативного (или превентивно заданного) значения — соответственно при монотонно или резко изменяющейся потребности в реактивной энергии;
- реактивной мощности (коэффициенту мощности) — для монотонно изменяющейся нагрузки, что позволяет задать зону нечувствительности для оптимальной частоты включений-отключений конденсаторных батарей без рисков выхода из строя контакторов.
Важно: Сам по себе коэффициент мощности cosφ был и остается малоинформативным показателем реального повышения энергосбережения, поскольку:
- показывает долю активной энергии в полной мощности, но при высоких значениях 0.96, 0.97, 0.98 (см. таблицу ниже) коэффициент реактивной мощности tgj (отношение реактивной мощности к активной) равен 0.292, 0.251, 0.203, т.е. в действительности реактивная энергия составляет (соответственно) 30, 25 и 20% активной, а значит компенсацию только условно можно считать успешной;
- из-за значительного влияния на качество электроэнергии в сети токов гармоник высших порядков еще в 2010 году IEEE 1459 формализовал новую концепцию полной мощности, как сумму полных мощностей — фундаментальной на частоте 50 Гц и гармоник, а также мощностей искажений напряжения и тока.
Таблица мощности АУКРМ.
Т. е. в потерях энергии участвуют гармоники, хотя, как и в случае реактивной мощности на фундаментальной частоте, реальная финансовая выгода от фильтрации и компенсации достигается только за счет снижения потерь активной энергии при передаче реактивной составляющей и токов гармонических искажений.
Конденсаторные установки АУКРМ, АУКРМФ и АУКРМТ (АУКРМТФ)
По сути, (А)УКРМ — маркетинговый вариант аббревиатуры конденсаторной установки типа УКРМ (или УКМ), поскольку наличие в обозначении буквы «М» уже априори предполагает автоматическое регулирование генерации реактивной энергии по мощности, а отсутствие букв «Ф» и/или «Т» (УКРМФ, УКРМТ, УКРМТФ) свидетельствует о том, что установка релейная с коммутацией ступеней электромеханическими контакторами и без защиты конденсаторов в батареях от токов высших гармоник.
Справка: Популярное использование термина «генерация» в отношении конденсаторных установок de facto технически некорректно — на самом деле конденсаторы аккумулируют энергию и во время разряда выбрасывают в сеть емкостной ток, находящийся в противофазе индуктивному току нелинейной нагрузки, что (условно) приводит к взаимоуничтожению токов и защищает сеть выше места подключения. Упрощенно происходит обмен реактивной энергией (индуктивной и емкостной) между нагрузкой и АУКРМ на участке силовой сети, но:
- из-за дискретности «выброса», определяемой мощностью и числом ступеней всегда есть риски недокомпенсации или перекомпенсации, т. е. в сеть попадут или (соответственно) индуктивные, или емкостные токи, что негативно скажется на качестве электроэнергии;
- существуют риски резонанса конденсаторных батарей с индуктивностью нагрузки на некоторых частотах, при котором ток на конденсаторах (и контакторах) может превысить предельно допустимые значения, что приведет к аварийной ситуации.
В отличие от релейных конденсаторных установок, АУКРМТ оборудована тиристорными ключами вместо электромеханических контакторов, что уменьшает время срабатывания при коммутации и исключает зависимость от числа срабатываний контакторов в единицу времени. Вместе с тем, тиристорные АУКРМТ такие же дискретные по генерации реактивной энергии, хотя и более надежные из-за отсутствия механических контакторов и быстрые по включению/отключению ступеней. Как и в релейных, так и в тиристорных конденсаторных установках контроллер настраивается с зоной нечувствительности, но в УКРМТ она определяется временем разряда конденсаторов до нормируемого значения напряжения.
Фильтровые релейные АУКРМФ и тиристорные АУКРМТФ дополнительно оборудуются фильтрами гармоник, как правило дросселями, настроенными на наиболее вероятные частоты резонанса, или более дорогими параллельными, параллельно-последовательными L-C-контурами. Вне зависимости от вида и типа пассивного фильтра все они работают только на защиту конденсаторов в батареях от токов гармоник, но не защищают силовую сеть выше места подключения АУКРМФ или АУКРМТФ от гармонических искажений, как активные фильтры.
Важно! Целесообразность (техническая, финансовая) компенсации реактивной мощности установками АУКРМ, выбор мощности и числа ступеней, способа регулирования, необходимость комплектации пассивным фильтром гармоник и/или использования в коммутации тиристорных ключей может и должна быть обоснована анализом состояния сети, нагрузки в пиковое и минимальное потребление энергии, наличия и спектра гармоник. Только после профессионального энергоаудита силовой сети объекта целесообразно подбирать способ компенсации, место подключения, мощность АУКРМ, оценить возможность и необходимость дополнительного использования активных фильтров гармоник.
