Статья рассматривает текущее состояние российской энергетики. Что было и есть основной причиной аварийности силовых сетей объектов разного назначения. Релейные УКРМ и пассивные фильтры гармоник в обеспечении безаварийности силовых сетей низкого и низкого среднего напряжения.
«Прорубленное» 325 лет назад (19 марта 1697) Петром I «окно в Европу» после распада СССР буквально затерялось в обломках разрушенной «стены» между ЕС, Америкой, Азией и странами постсоветского пространства, в которые потоком нанесло и полезное, и негожее, постепенно формируя зависимость от импорта, зарубежной ментальности и разрушая отечественное производство.
Это уже безусловный факт, не увидеть который может разве что слепой или зомбированный, а особенно на фоне последних событий в марте текущего года, когда «недружественные в отношении РФ» страны блокировали поставки в Россию товаров, услуг, а крупные интернациональные корпорации приостановили свою деятельность. Так, в области силовой электроники Schneider Electric с 24 февраля приостановила новые инвестиции и поставки в рамках новых проектов в Россию и Беларусь. Однако все подразделения компании в России как работали, так и продолжают работать в штатном режиме. А вот TDK Corporation формально «забыла о существовании» РФ. И таких примеров много.
Как итог — на отечественном рынке образовался глобальный дефицит силовых конденсаторов, а купить активный фильтр гармоник (АФГ) сегодня просто нереально. И это при том, что еще до развала СССР у нас был едва ли не самый мощный в мире потенциал в конденсаторостроении, изготавливался впечатляющий перечень полупроводников, в том числе полевых транзисторов, тиристоров, используемых в программируемых контроллерах, а отечественные разработки лидировали по эффективности и надежности. Тем не менее, благодаря «окнам и проломам» в Европу и другие, не слишком европейские государства, уже сейчас обеспечение безаварийности силовых сетей объектов становится проблемой, которая будет обостряться вплоть до восстановления отечественного производства тех же конденсаторов, полупроводников, микросхем, реакторов, кабельной продукции и всего того, что было «успешно» уничтожено импортом.
Что было и есть основной причиной аварийности силовых сетей объектов разного назначения
В целом до начала 1980-х гг. (по факту до выпуска первого технического стандарта IEEE 519-1981) на «загрязнения» в энергосистеме, вызывающие искажения параметров электроэнергии, обращали мало внимания, хотя промышленное применение преобразователей мощности переменного/постоянного (AC/DC) и постоянного/переменного тока постепенно расширялось с момента появления в 1957 году кремниевых управляемых выпрямителей (silicon controlled rectifiers — SCR). Однако широкое использование однофазных и трехфазных диодных/тиристорных выпрямителей для приводов (Adjustable Speed Drives — ASD), источников бесперебойного питания (Uninterruptible Power Supplies — UPS), а также бытовой и промышленной техники с нелинейными характеристиками к концу 80-х вывело вопросы перетока реактивной мощности и гармонических искажений в категорию критических проблем. Причем в последние два десятилетия эти проблемы усугубились, поскольку глобальный тренд «цифровизации» (а по факту — полностью автоматического управления производственными процессами с использованием программного обеспечения) требовал сосуществования силовой и информационной систем, что возможно только в «чистых» энергосистемах со стабильными и стандартизированными параметрами электроэнергии.
Обновленный IEEE 519, IEC 61000-3-2:2018+AMD1:2020 CSV и пакет отечественных стандартов по компенсации реактивной мощности и нивелированию гармоник в силовых сетях определили общие принципы подхода к разработке и внедрению организационных и технических мероприятий, обеспечивающих качество электроэнергии, электромагнитную совместимость оборудования, стабильность электроснабжения и, соответственно, безаварийность силовых сетей объектов.
В целом все методы, используемые для выполнения требований стандартов, можно условно разделить на несколько основных категорий:
- конденсаторные установки компенсации реактивной мощности (релейные, тиристорные, фильтровые — УКРМ, УКРМТ, УКРМФ, УКРМТФ);
- пассивные фильтры (сетевые реакторы и/или реакторы звена постоянного тока, последовательные, шунтирующие и широкополосные фильтры нижних частот);
- системы умножения фаз (12-пульсные, 18-пульсные преобразовательные системы);
- активные системы компенсации гармоник и/или перетока реактивной мощности (последовательные, параллельные);
- гибридные системы на базе пассивных и активных фильтров, пассивных или активных фильтров и установок компенсации реактивной мощности, управляемых/коммутируемых реакторов и УКРМ (УКРМТ), пассивных фильтров и пр.;
- выпрямители с ШИМ (повышающие, понижающие, VSI, CSI и т. д.).
На текущий момент реально доступными, во всяком случае, до восстановления отечественного производства, на рынке остались релейные, в том числе фильтровые установки компенсации реактивной мощности, шунтирующие пассивные фильтры гармоник (узко- и широкополосные) и в очень ограниченных предложениях — коммутируемые реакторы и системы умножения фаз.
Релейные УКРМ и пассивные фильтры гармоник в обеспечении безаварийности силовых сетей низкого и низкого среднего напряжения
Если абстрагироваться от маркетинговой рекламы последнего десятка лет, лоббирующей производителей активных фильтров гармоник и программно-логических контроллеров для конденсаторных установок компенсации реактивной мощности с тиристорными ключами, то технически корректным и безусловным будет факт того, что:
- Как нерегулируемые, так и автоматически управляемые контакторные (релейные) установки компенсации реактивной мощности были и остаются вполне достаточными для силовых сетей превалирующего большинства промышленных и непромышленных объектов, но если:
- проектирование УКРМ (или УКРМФ) выполняется не по «опросному листу» (и иже), а по результатам реального энергоаудита объекта с регистрацией и анализом значений и динамики изменений параметров качества электроэнергии на конкретном участке силовой сети;
- УКРМ (или УКРМФ) выполнена модульной с гибким конструктивным решением, позволяющим оперативно и с минимальными затратами выполнить модернизацию установки до «цифрового» уровня путем интеграции и адаптации программно-логического контроллера;
- УКРМ (или УКРМФ) проходят регулярное техническое обслуживание для выявления изменений параметров из-за процессов деструкции диэлектрика в силовых конденсаторах и их своевременной корректировки. - Пассивные фильтры гармоник (шунтирующие одно- и многозвенные) были и остаются лучшим по экономической целесообразности решением для силовых сетей почти всех промышленных и всех непромышленных объектов, поскольку очень эффективны в устранении гармоник низких порядков, преобладающих в этих силовых сетях.
Т. е. de facto нет смысла в установке безумно дорогого по стоимости и обслуживанию АФГ для локализации источника гармонических возмущений, а тем более компенсации реактивной мощности, если с этими проблемами успешно справится любая гибридная сборка из пассивных фильтров гармоник и УКРМ. Причем в отличие от АФГ на ШИМ преобразователе сборка не будет вносить в сеть своих гармонических искажений.
