Права и ответственность за качество электроэнергии в России. Пассивные способы повышения качества электроэнергии на местах ее непосредственного потребления. Компенсация реактивной мощности в распределительных сетях на стороне потребителя электроэнергии.
Россия бесспорно страна парадоксов, и один из наглядных тому примеров — существующая расстановка акцентов в правах и обязанностях за качество электроэнергии во всей цепочке заинтересованных в этом качестве субъектов от владельцев генерирующего оборудования до конечного потребителя, причем не только крупного промышленного или иного объекта, а владельца конкретной локальной сети электроснабжения квартиры или частного дома с пакетом электроприемников бытового назначения и осветительными приборами.
Defacto свою «лепту» в провалы напряжения/перенапряжение, засорение сети гармониками и т.д. вносят все, начиная с генерирующих компаний и гарантированных поставщиков электроэнергии, использующих для генерации и транспорта далеко не самое современное/прогрессивное оборудование, и заканчивая обычной российской семьей, навешивающей на «древнюю» в техническом состоянии сеть кондиционеры, трансформаторы, выпрямители и пр. нагрузки, потребляющие реактивную мощность и генерирующие гармонические искажения. Наряду с этим каждый конечный потребитель имеет право, пусть и формальное требовать у поставщика и/или электросетевой организации электроэнергию стандартизированного качества, однако на практике не несет ответственности и ничего не хочет делать для того, чтобы нивелировать или хотя бы частично демпфировать негативное влияние на качество электроэнергии, оказываемое его нагрузками и его участком распределительной сети в целом, который dejure находится в его собственности (или границах балансовой принадлежности для юридических лиц РФ). Причем здесь не стоит умалять значение негатива потребителей городских/сельских распределительных сетей, присоединяемых к энергосистеме по техническим условиям и договорам с электросетевыми организациями/поставщиками электроэнергии – в совокупности физические лица-потребители городских и сельских распределительных сетей генерируют до половины потребности в реактивной мощности и гармонических возмущений всех крупных потребителей электроэнергии – юридических лиц РФ. Но если последние в той или иной мере контролируются электросетевыми организациями и стимулируются к повышению качества электроэнергии «на местах», то весь масштабный сегмент потребителей-физических лиц пока не регулируемый в аспекте контроля и влияния на качество электроэнергии, и очевидно останется таким в ближайшей и долгосрочной перспективе.
Пассивные способы повышения качества электроэнергии на местах ее непосредственного потребления
На текущий момент бесспорным является факт определяющего влияния перетоков реактивной мощности в сетях разного напряжения на качество поставляемой потребителю электроэнергии, причем ответственными за перетоки реактивной мощности являются не только и не столько трансформаторы всех ступеней трансформации, линии электропередачи, асинхронные электроприводы электростанций (до 35%, 7% и 8% соответственно от общих потерь реактивной мощности), сколько потребительские нагрузки - насыщаемые устройства, силовое электронное оборудование, дуговое оборудование, линии ЛЭП потребительских сетей, подключаемые к шинам 6-10 кВ и т.д. Львиная доля потребности в реактивной мощности по-прежнему компенсируется централизовано с помощью генерирующего оборудования электростанций, ЛЭП с напряжением выше 110 кВ и средств компенсации реактивной мощности на понижающих подстанциях сетей гарантированных поставщиков электроэнергии и электросетевых организаций. Вместе с тем, такой подход к обеспечению потребности в реактивной мощности вряд ли можно считать целесообразным, поскольку:
- значительные объемы транспорта реактивной мощности обуславливают потери активной мощности, пропорциональные ее квадрату
- провалы напряжения в распределительных сетях увеличиваются сообразно уменьшению сетевого напряжения от подстанций 110-220 кВ до 6-10/0.4 кВ, причем величина потерь в сети с активным сопротивлением R и реактивным сопротивлением Х
,
где
— потери напряжения, вызванные транспортом активной мощности, а 
— потери напряжения, обусловленные перетоками реактивной мощности; - транспорт реактивной мощности при передаче условно стабильных объемов активной мощности уменьшает пропускную способность сетей и трансформаторных подстанций, а значит требует введения дополнительных технических резервов для нивелирования рисков перегрузки сетей/подстанций и выхода их из строя. Технически грамотно и экономически целесообразно решить проблему дефицита реактивной мощности можно и нужно компенсацией реактивной мощности на местах ее непосредственного потребления, однако далеко не все потребители – юридические лица и практически никто из потребителей – физических лиц компенсируют востребованную их нагрузками реактивную мощность на местах, или хотя бы регулируют потребность с помощью пассивных способов, не требующих применения устройств компенсации реактивной мощности.
Сегодня к оптимальному пакету пассивных (естественных) способов регулирования потребности в реактивной мощности потребителей-юридических лиц для разгрузки распределительной сети по реактивным токам можно отнести мероприятия по:
- оптимизации технологических и производственно-технологических процессов, направленные на качественное улучшение энергетического режима используемого оборудования;
- оптимизации способа подключения статорных обмоток асинхронных двигателей, например, с помощью переключения с треугольника на звезду всех двигателей предприятия, загруженных в рабочем режиме менее, чем на 40%;
- нивелированию или существенному сокращению времени работы асинхронных двигателей на холостом ходу (без нагрузки), т.е. в период, когда из распределительной сети потребляется только реактивная мощность;
- модернизацию и/или отключение трансформаторов (у нагрузок и/или на распределительных устройствах), которые загружены менее, чем на треть своей номинальной мощности;
- замене (где это технически и технологически возможно) асинхронных электродвигателей синхронными электродвигателями, а также переход на синхронные двигатели в действующих или проектируемых установках электропривода;
- использованию тиристорного управления регулированием напряжения на электродвигателях;
- модернизации/замене преобразователей на устройства с большим числом фаз выпрямления, а также переходу напоочередное и несимметричное управления режимом работы;
- внедрению систем с искусственной коммутацией вентилей и/или с ограниченным содержанием токов высших гармоник в питающей сети и т.д. и т.п. Потребители реактивной мощности – физические лица для снижения объема перетоков реактивной мощности по своему сегменту и распределительной сети в целом могут обеспечить:
- переход на энергоприемники, сертифицированные по энергосбережению и/или энергоэффективности, что позволит снизить потребление из сети полной мощности и реактивной мощности, как ее составляющей;
- поочередное (не одновременное) включение нагрузок, потребляющих реактивную мощность для снижения объемов востребованной реактивной мощности и величины мгновенных реактивных токов.
Компенсация реактивной мощности в распределительных сетях на стороне потребителя электроэнергии
Вне сомнения лучшим способом компенсации реактивной мощности с помощью специальных устройств (см. более детально об установках компенсации реактивной мощности КРМ, УКРМ здесь) остается индивидуальная компенсация, с размещением емкостной нагрузки непосредственно у энергоприемника. Вместе с тем, для подавляющего большинства потребителей электроэнергии индивидуальная компенсация неприемлема, как из-за значительной суммарной стоимости устройств, так и вследствие возникновения технических и организационных аспектов– индивидуальные средства компенсации реактивной мощности требуют места для размещения, формирования дополнительных связей с нагрузкой, адаптации в сегмент сети и распределительную сеть в целом, технического обслуживания и т.д.
Недостаточно эффективной в аспекте стабилизации уровня сетевого напряжения и снижения степени засорения сети токами высших гармоник является централизованная компенсация реактивной мощности, особенно в структурах с заметно выделенным сегментом потребительской сети административного управления, где компьютеры и периферийные устройства становятся ключевыми генераторами гармонических искажений, а также технологическими линиями, включающими силовое электронное оборудование и насыщаемые устройства. Поэтому практически для всех предприятий с большими потребностями в реактивной мощности оптимальным становится гибридный способ компенсации реактивной мощности, в котором на основе энергоаудита всей распределительной сети и ее отдельных участковизбирательно используются индивидуальный и групповой способ компенсации, а недостатки выбранной схемы и/или динамики востребованности в реактивной мощности могут полностью или почти полностью нивелироваться с помощью средств централизованной компенсации реактивной мощности, устанавливаемых на распределительной понижающей подстанции или на шинах потребителя, или в балансовой принадлежности электросетевой организации.
Компания «Нюкон»
