Передача, распределение и накопление электроэнергии

Баланс мощности в цифровых средне- и низковольтных силовых сетях

18 декабря 2020 г. в 10:52

Публикация рассматривает ряд специфических вопросов, в числе которых негативы загрязнений цифровых сетей, вопросы выбора технических средств для оптимизации баланса мощности, а также объективные проблемы компенсации реактивной мощности в цифровых средне- и низковольтных силовых сетях.

Баланс мощности в цифровых средне- и низковольтных силовых сетях

В условиях формализованного новой «Энергетической стратегией РФ» перехода на цифровые, а по факту гибридные информационно-силовые сети, вопросы очистки силовых сетей от любых искажений параметров качества электроэнергии приобретают критическое значение, причем вне зависимости от используемых средств телекоммуникации силового оборудования, информационных датчиков с одной стороны и серверами программно-аппаратного комплекса автоматической системы управления (АСУ).

Так, при использовании силовых кабелей для передачи на высокой частоте информационных (от датчиков, контроллеров оборудования) и командных сигналов (с серверов программно-аппаратного комплекса) реактивные токи на фундаментальной частоте, а особенно токи гармоник из-за скин-эффекта снижают пропускную способность скин-слоев, скорость транзита пакета данных, искажают сигнал. В свою очередь, слаботочные и беспроводные линии связи подвергаются негативному воздействию электромагнитных полей, создаваемых силовыми кабелями и определяемых, как амплитудами токов спектра частот, так и эффектом близости проводников.

В этой связи можно признать безусловным факт, что проблему сетевых «загрязнений» нереально решить типовой компенсацией на фундаментальной частоте с помощью конденсаторных установок, а для расчетов и оптимизации баланса полной, активной, реактивной энергии корректно использовать не традиционный треугольник, а параллелепипед мощности.

Параллелепипед мощности
Параллелепипед мощности по IEEE 1459

Вместе с тем, даже с регулированием баланса мощности на фундаментальной частоте в цифровых средне- и низковольтных силовых сетях сегодня остаются проблемы — объективные, обусловленные спецификой работы технических средств компенсации, и субъективные, ответственность за которые лежит на производителях конденсаторных установок и... самих заказчиках-покупателях.

Так, несмотря на требования нормативно-правовых актов, определяющих нормы коэффициентов реактивной мощности tg j для сетей разного напряжения, производители УКРМ предлагают, а заказчики-покупатели осуществляют выбор конденсаторных установок по коэффициенту мощности cos j, хотя даже при cos j=0.99 доля реактивной составляющей в полной энергии 13.7 % (см. таблицу). Кроме того, продают и покупают дешевые релейные конденсаторные установки, которые даже при автоматическом управлении полностью непригодны к работе в цифровых сетях, а собственно выбор осуществляется без проведения энергоаудита объекта и анализа сети по пакету параметров, включая высшие гармоники.

Объективные проблемы компенсации реактивной мощности в цифровых средне- и низковольтных силовых сетях

Сотрудники производственного предприятия

Традиционно компенсация реактивной мощности в сетях низкого и среднего напряжения осуществляется конденсаторными установками — нерегулируемыми, с ручной коммутацией и автоматическими, как правило, релейного (контакторного) типа. С переводом силовых сетей на «цифровой» формат повышается жесткость требований к времени отклика оборудования на управляющие сигналы АСУ (по требованиям ПАО «Россети» не более 20 мс), а значит все автоматические УКРМ (или иные аббревиатуры конденсаторных установок) должны быть переведены на коммутацию тиристорными ключами под управлением программируемого контроллера с интерфейсом телекоммуникации с программно-аппаратным комплексом АСУ по определенному протоколу связи.

Вместе с тем, тиристорная коммутация ступеней при всех своих позитивах (нивелирование бросков тока при включении, перенапряжений при отключении ступени, возможность частых коммутаций через каждые 2 мс), не решает основной проблемы конденсаторных установок — дискретности. De facto число коммутаций ступени в единицу времени в тиристорных УКРМТ будет определять не скорость срабатывания полупроводникового ключа, а скорость разряда конденсаторов в батарее, зависящая от ее мощности и используемых разрядных устройств.

Дополнительные ограничения на частоту коммутации ступеней накладывает устанавливаемая зона нечувствительности контроллера (по напряжению или реактивной мощности — обычно в пределах от 0.5 до 1.5 минимальной мощности ступеней), причем лучшие на текущий момент «адаптивные» контроллеры уменьшают, но отнюдь не нивелируют эту зону.

Трехступенчатая УКРМТФ
Трехступенчатая УКРМТФ с шунтирующими реакторами (сленг. Дросселями) для снижения негативов влияния на конденсаторные батареи токов гармоник и контроллером-регулятором

Т.е. по факту даже тиристорная конденсаторная установка создает в сети то дефицит, то профицит реактивной энергии, что никак нельзя считать эффективным в аспектах оптимизации баланса мощности и очистки сети от искажений. Пока единственным финансово доступным решением этой проблемы является дополнительная комплектация УКРМТ (или УКРМТФ) шунтирующим реактором, управляемым тиристорными ключами (Тhyristor-controlled Reactor, TCR), который будет нивелировать набросы индуктивных или емкостных токов.

Типовая схема сборки
Типовая схема сборки Thyristor-switched Capacitor & Тhyristor-controlled Reactor

Источник: Завод конденсаторных установок «МИРКОН»

👉 Подписывайтесь на Elec.ru. Мы есть в Телеграм, ВКонтакте и Одноклассниках

Информация о компании

Завод конденсаторных установок «МИРКОН» осуществляет полный цикл мероприятий по вопросам компенсации реактивной мощности.
Читайте также
Новости по теме
Объявления по теме

ПРОДАМ: Регуляторы мощности: аналоговые и цифровые (н/м)

Регулятором мощности называется электронное устройство, которое пропускает в нагрузку определенную часть каждого поступившего из сетевого напряжения полупериода. При этом изменяется среднее значение выходного напряжения. Регулятор мощности с фазовым управлением нужен для регулировки мощности оборудования от нуля до максимального значения (мощность, как при прямом подключении к сети). Регулятор мощности с фазовым управлением нужен для регулировки мощности оборудования от нуля до максимального значения (мощность, как при прямом подключении к сети). иристорный регулятор мощности Тиристорный регулятор мощности – это современный класс регуляторов для сети переменного тока. Главным элементом этого устройства является тиристор. Он подключен последовательно с нагрузкой. Тиристор может быть в закрытом или открытом состоянии. Открывается он, когда напряжение в нем соответствует необходимой полярности. Когда ток равняется нулю в конце полупериода сетевого напряжения, тиристор закрывается. Мощность в нагрузке регулируется путем изменения момента времени включения. Аналоговый и цифровой регулятор мощности В зависимости от способа увеличения мощности в нагрузке различают 2 типа аналоговых регуляторов мощности: с фазовым управлением; с управлением с коммутацией при переходе тока через ноль. Цифровой регулятор является универсальным. Пользователь может выбрать способ управления и входной управляющий сигнал. Микропроцессор контролирует все параметры. Минус цифрового регулятора в его стоимости, которая выше, чем у аналогов. Для контроля уровня входного напряжения в регуляторе имеется особая схема. Она отслеживает окончание одного полупериода и начало другого. В этот момент в аналоговом регуляторе мощности происходит заряд разряженного времязадающего конденсатора. Этот момент в цифровом регуляторе создается прерыванием, в котором микропроцессор сбрасывает счетчик-таймер и отсчитывает время инкреминацией счетчика. Когда в аналоговом регуляторе достигается...
Регуляторы мощности: аналоговые и цифровые (н/м)

ПРОДАМ: Вакуумные выключатели

Главной проблемой в сетях среднего напряжения и высоковольтных линий является возникновение электростатической дуги при разрыве под нагрузкой. Дуга способно привести в негодность устройство защиты и является опасным фактором, который может привести к замыканию и неконтролируемому выходу энергии. Защитные выключатели в таких сетях снабжаются дугогасящими устройствами. Одни гасят дугу при помощи потока воздуха, который создается специальными сепарационными устройствами, другие устройства снабжены вакуумными камерами (сопротивление вакуума намного выше сопротивления воздуха, поэтому пробой не возникает). Устройства с такими камерами называются вакуумные выключатели. Данный тип выключателей является перспективным направлением развития устройств защиты, так как при сравнительно небольших размерах не требует особенного обслуживания, а скорость срабатывания обеспечивает надежность и безопасность электроснабжения потребителей. Наша компания с 2005 года профессионально решает задачи на электротехническом рынке в области поставок низковольтного оборудования партнерам по всей России. Сегодня "Элснаб" является крупнейшим дистрибьютором и сервис-партнером чешского завода OEZ (Siemens AG) в России. Наши технические специалисты проводят обучающие семинары и презентации по всему оборудованию, осуществляют полную техническую поддержку и сервисное обслуживание. Электротехническое оборудование "Элснаб" приобретают крупнейшие предприятия и организации страны, работающие в различных отраслях хозяйства: электроэнергетике, атомной, лесной и химической промышленности, агропромышленном комплексе, машиностроении и судостроении, сферах связи и IT. Тщательно продуманная логистика, высокий сервис, надежные поставки, оперативная обработка клиентских запросов - все эти исключительные качества «Элснаб» помогают нашим партнерам реализовать крупные проекты и решать важные задачи в области электротехники. Благодаря собственному складу и сотрудничеству с ведущими транспортными компаниями,...
Отдел продаж · Элснаб · 26 марта · Россия · г Москва
Вакуумные выключатели

ПРОДАМ: Стабилизаторы напряжения Энергия Ultra

Стабилизатор сетевого напряжения однофазный предназначен для непрерывного обеспечения качественным и стабильным электропитанием различных потребителей в условиях больших по значению и длительности отклонений напряжения в электрической сети от номинального, защиты приборов-потребителей от высокочастотных и высоковольтных импульсов. Стабилизатор обеспечивает: -основные технические характеристики; -индикацию основных режимов работы стабилизатора, входного и выходного напряжения; -автоматическое отключение нагрузки при коротком замыкании или перегрузке; -автоматическое отключение нагрузки при появлении на выходе стабилизатора опасного для подключенной нагрузки пониженного или повышенного напряжения; -непрерывное измерение действующих значений входного тока, входного и выходного напряжений в -каждом периоде сетевой частоты, и реакцию на их изменение не более 20 мс; -охлаждение автотрансформатора и силовых ключей с помощью вентилятора; -возможность работы в режиме «Транзит» в аварийной ситуации; -непрерывный, круглосуточный режим работы. -Изделие соответствует требованиям российских и международных стандартов. Технические условия и нормативная база на изделие устанавливаются стандартом предприятия Компании-продавца. Особенности —полностью металлический корпус — повышенная безопасность -цифровой дисплей для отображения параметров работы стабилизатора -тиристорные ключи — высокая надежность и увеличенный рабочий ресурс -микропроцессорное управление — залог точной и бесперебойной работы устройства -режим байпас — возможность питания потребителей в обход стабилизатора -возможность настенного крепления -принудительное охлаждение позволяет реализовать дополнительную защиту от перегрева Преимущества -Диапазон регулировки: по точности: 125–254 В, по защите: 60–305 В. -Высокая точность стабилизации. -Стабильная работа при резких скачках напряжения. -Удобная цифровая индикация, LED дисплей. -Повышенная морозоустойчивость. -Высокая надежность (средний срок службы при...
Смолич Елена · НПК Электроэнергетика · 25 марта · Россия · Московская обл
Стабилизаторы напряжения Энергия Ultra

ПРОДАМ: Контроллер реактивной мощности КРМ-136 (3-фазный 6-ступенчатый)

Предлагаем Вам ознакомиться с новинкой — контроллер реактивной мощности КРМ-136. Технические характеристики • Напряжение питания, В -180-260 • Частота сети, Гц- 48 — 52 • Потребляемая мощность, Вт, не более-15 • Диапазон измерения линейного напряжения, В-90 — 450 • Диапазон измерения тока, А — 0,01 — 7 (*) • Регулировка коэффициента мощности — 0,7 инд. — 0,7 емк. • Номинальное напряжение коммутируемых цепей, В — 220/230 • Количество управляемых конденсаторных ступеней — 6 • Индикация ЖК-дисплей Интерфейс связи — RS-232, RS-485 • Протокол связи — MODBUS RTU, MODBUS ASCII • Входы: — аналоговый вход для подключения стандартного трансформатора тока с выходом 5 А (*); — аналоговый вход для подключения датчика температуры типа PTC1000; — вход аварийного отключения для внешнего принудительного отключения ступеней • Выходы: — шесть реле управления контакторами, по одной группе замыкающих контактов в каждом, один контакт общий — реле вентиляции/отопления, одна группа замыкающих контактов — реле аварии, одна группа замыкающих контактов 5 А / 250 В 10 А / 250 В 5 А / 250 В • Сечение проводников подсоединительных клемм мм2 0,5-2 • Максимальный момент затяжки винтов клемм Н*м 0,4 • Степень защиты: — прибора — клемм IP40 IP20 • Условия эксплуатации (при отсутствии вибрации, ударов, паров агрессивных веществ) УХЛ3.1 • Диапазон рабочих температур, °С от -25 до +50 (**) • Температура хранения, °С от -35 до +60 • Масса, кг, не более 0,5 • Габаритные размеры 100×110×88 • Положение в пространстве произвольное * Для измерения тока к КРМ подключается трансформатор тока (ТТ) X/5 типа Т-0.66, с номинальными первичными токами 50, 75, 100, 150, 200, 300, 400, 600, 800, 1000, 1200, 1500, 2000 А. В таблице указан диапазон токов вторичной обмотки трансформатора. Диапазон измеряемых токов зависит от коэффициента трансформации. ** КРМ сохраняет работоспособность без индикации при температуре ниже -15°С. Основные возможности: • поддержание заданного коэффициента мощности; • измерение...
Смолич Елена · НПК Электроэнергетика · Сегодня · Россия · Московская обл
Контроллер реактивной мощности КРМ-136 (3-фазный 6-ступенчатый)

ПРОДАМ: Стабилизаторы напряжения Teplocom и SKAT от Бастион

Стабилизаторы сетевого напряжения созданы для решения сложной проблемы нестабильного электроснабжения в электросетях, задач стабилизации повышенного или пониженного напряжения в сети, проблем наличия резких перепадов и скачков в электрической сети. Функция однофазного стабилизатора состоит в том, чтобы автоматически с требуемой точностью поддерживать заданные параметры на выходе при любых колебаниях тока на входе стабилизатора сетевого напряжения. Современный надежный однофазный стабилизатор может существенно снизить вероятность сбоев в работе оборудования и реально увеличить срок их службы, защитить приборы от внезапного изменения параметров тока, стабилизировать их значения, обеспечить фильтрацию различных электрических помех Стабилизаторы сетевого напряжения серии TEPLOCOM предназначены для стабилизации параметров электрических сетей в целях повышения качества энергоснабжения. Однофазные стабилизаторы разработаны для систем отопления и могут быть установлены на объектах различного назначения: коттеджах, квартирах, офисах, промышленных предприятиях, учреждениях. Однофазные стабилизаторы напряжения для газовых котлов серии TEPLOCOM обеспечивают качественным электропитанием любые тепловые системы. При их разработке были учтены особенности отечественных электросетей и требования импортной отопительной техники к качеству электропитания. имеют специальную линейку мощностей обеспечивают простое и быстрое подключение имеют безопасный корпус и миниатюрные габариты осуществляют защиту от всплесков, нарушающих параметры сети имеют защитное автоматическое отключение при аварии в сети имеют встроенную защита от молнии разработаны с учетом европейских норм электроснабжения обладают большой перегрузочной мощностью Стабилизатор сетевого напряжения серии «SKAT» предназначены для стабилизации напряжения сети в целях повышения качества энергоснабжения и может быть установлен на объектах различного назначения: коттеджах, квартирах, офисах,...
Шишкин Иван · Шишкин Иван Леонидович, ИП · 15 марта · Россия · Краснодарский край
Стабилизаторы напряжения Teplocom и SKAT от Бастион
Российский производитель и бренд низковольтной аппаратуры: электрооборудования для ввода, распределения и учета электричества, локальной автоматизации технологических процессов, а также комплексных энергоэффективных решений для любой отрасли индустрии.