Статья рассматривает вопросы текущего состояния нормативно-правовой базы по гармоникам и техническим средствам их устранения и проблемы очистки силовых сетей от гармонических возмущений.
После принятия новой энергетической стратегии России с планом цифровой трансформации электросетей усилился интерес и активизировались исследования, разработки в направлении очистки силовых сетей от гармонических возмущений, хотя следует признать тот факт, что:
- федеральная нормативно-правовая база «обогатилась» как пакетом давно ожидаемых стандартов по фильтрам гармоник (принятые в декабре прошлого года ГОСТ Р 59032.1-2020, ГОСТ Р 59032.2-2020, ГОСТ Р 59032.3-2020 и в январе текущего ГОСТ Р 59032.4-2020), в том числе по активным фильтрам АФГ (ГОСТ Р 59031-2020), так и стандартами (ГОСТ IEC/TR 61000-3-6-2020, ГОСТ IEC/TR 61000-3-7-2020), поставившими перед разработчиками технических средств ряд вопросов, сложно решаемых на текущем уровне доступности элементной базы и в условиях финансовой ограниченности большинства отечественных предприятий после года пандемии;
- ПАО «Россети» в своем пакете цифровых стандартов уделяет большое внимание формированию, эксплуатации, поддержке информационных каналов связи, программным платформам, протоколам обмена информацией и т. д., но практически никакого — эмиссии и, согласно ГОСТ IEC/TR 61000-3-6-2020, ГОСТ IEC/TR 61000-3-7-2020 трансмиссии гармоник соответственно внутри одной силовой сети и между сетями разного напряжения;
- предлагаемые сегодня на рынке технические средства для решения проблемы гармонических возмущений являются импортным продуктом, что делает их приобретение спорно целесообразным в условиях национального тренда импортозамещения, и очень дорогие из-за высокой цены на биполярные транзисторы с изолированным затвором IGBT (Insulated gate bipolar transistors).
Проблемные вопросы очистки силовых сетей от гармонических возмущений
На текущий момент пока единственно эффективными в очистке силовой сети от гармонических возмущений широкого спектра (вплоть до 49 порядка) остаются активные фильтры гармоник, однако все они не только очень дорогие, но и, по факту, локального применения. Обусловлено это тем, что специфика демпфирования АФГ инвертированными противотоками наброса токов гармоник от источника предполагает блокирование гармонических возмущений на участке сети АФГ-источник, т. е. очищается только сеть выше места подключения фильтра, а значит его нужно интегрировать максимально возможно ближе к нелинейной нагрузке.
Тогда, если в силовой сети объекта несколько мощных источников, генерирующих гармоники, и их технически или физически невозможно выделить в одну группу, то достаточно полноценная, а главное, действенная в отношении снижения потерь и повышения качества электроэнергии очистка сети возможна только при использовании нескольких АФГ, но это обойдется предприятию в значительную сумму. Вместе с тем, здесь следует принимать во внимание факт, что «выгодно» и «необходимо» далеко не всегда совместимы, ведь если АФГ и не даст прямой финансовой выгоды (см. расчет экономической целесообразности), то в техническом и технологическом аспектах очистка сети может быть целесообразна и даже критически необходима, особенно в условиях цифровой трансформации.
Добавили проблем ГОСТ IEC/TR 61000-3-6-2020 и ГОСТ IEC/TR 61000-3-7-2020, устанавливающие индикативные нормы эмиссии гармоник между сетями разного напряжения в местах подключения (замера), которые вне сомнения скоро будут формализованы в договорах между поставщиками, сетевыми компаниями, потребителями (промышленными, непромышленными объектами) наподобие нормирования коэффициента реактивной мощности на границе балансовой принадлежности. Ведь если распределительная компания установит в месте присоединения сети объекта нормы по предельному засорению гармониками, то актуальными и не решенными становятся вопросы:
- ответственности за гармоники, «мигрирующие» в сеть из силовой сети самой распределительной компании;
- оптимального места подключения тех же АФГ, ведь если интегрировать активный фильтр по типу централизованного способа компенсации реактивной мощности, то это решит проблему выхода на норму, но будет очень дорого, а сама силовая сеть объекта останется засоренной перетоками гармоник;
- возможности, а главное — эффективности использования пассивных фильтрокомпенсирующих устройств на колебательных L-C контурах, которые доказали свою действенность в отношении шунтирования гармоник первых порядков, но отнюдь не всего спектра гармонических возмущений, определенного стандартами.
