Статья рассматривает актуальные вопросы цифровизации экономики, цифровой трансформации электросетей и реальное качество электроэнергии в сетях низкого и (низкого) среднего напряжения сегодня, а также методы повышения качества электроэнергии в силовой сети объекта.
Общий национальный тренд цифровизации экономики и введение в действие новой энергетической стратегии страны с задачей цифровой трансформации электросетей обусловили рост интереса к вопросам качества электроэнергии в силовых сетях, что в целом было вполне ожидаемым, ведь:
- Курируемые АСУ силовые сети или условно — «цифровые» defacto возможны только при нормированных и контролируемых параметрах качества электроэнергии.
Это — безусловный факт, поскольку эффективность телекоммуникации по объемам, скорости, точности передачи пакетов информации между программно-аппаратными комплексами и силовым оборудованием, датчиками, контроллерами и пр. на практике буквально вне зависимости от канала связи, протокола, формата передачи зависит от наличия, интенсивности электромагнитных помех и, соответственно, искажений параметров электроэнергии в силовой сети. - Состояние качества поставляемой и потребляемой электроэнергии defacto уже давно оставляет желать лучшего, причем наибольшие искажения генерируются, аккумулируются и передаются сетями низкого и низко-среднего напряжения, а некоторые сегменты потребителей были, остаются и скорей всего останутся в ближайшей перспективе сложно управляемыми.
К практически неуправляемым можно отнести:
- жилой сектор, совокупно потребляющий значительные объемы электроэнергии и стабильно наращивающий объемы нелинейной нагрузки: кондиционеры, персональные компьютеры, стиральные и посудомоечные машины;
- торговые, торгово-развлекательные, офисные, бизнес-центры с эскалаторами, подъемниками, офисной техникой, системами центрального кондиционирования, вентиляции, энергосберегающего освещения и пр.;
- инфраструктурные объекты, в том числе водоподготовки, водоснабжения, водоочистки, небольшие коммерческие предприятия и др.
Здесь снова при небольшой мощности электроприемников каждого потребителя оказывается значительным как общий объем потребляемой электроэнергии, так и совокупный вклад в искажения сетевых параметров из-за высокой доли нелинейной нагрузки.
Важно
Любая нелинейная нагрузка от простого асинхронного двигателя, трансформатора и компьютера до ШИМ-преобразователя и систем энергосберегающего освещения является источником эмиссии искажений в силовую сеть. Как реактивная энергия на фундаментальной частоте 50 Гц, так и нефундаментальные высшие гармоники свободно перетекают между сегментами одной конкретной сети, как и между силовыми сетями вне зависимости от их принадлежности и уровня напряжения, т. е. от электромагнитных искажений никто не застрахован. Для всех без исключения электросетей, к сожалению, сохраняется общее правило — чем более эффективное, технологичное, прогрессивное силовое оборудование, тем большим источником эмиссии гармонических возмущений оно является по факту.
Так, электроприводы с контролируемой/регулируемой скоростью вращения на ШИМ-инверторах генерируют в сеть не кратные трем гармоники с значительными амплитудами гармонических составляющих 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 25 порядков, люминесцентные и светодиодные лампы систем энергосберегающего освещения являются источниками эмиссии четных гармоник и интергармоник, компьютеры и офисное оборудование набрасывают в сеть четные и нечетные гармоники, причем амплитуды третьей и пятой нередко составляют до четверти амплитуды тока основной частоты.
Как повысить качество электроэнергии в силовой сети объекта
Для повышения стабильности электроснабжения и качества электроэнергии может и должно осуществляться со стороны:
- сетевой организации — повышение мощности короткого замыкания, что затрудняет трансмиссию гармонических возмущений, применение раздельного питания для единичных или групповых потребителей с нелинейной и линейной нагрузкой, использование тиристорно-управляемых реакторов, пассивных и активных фильтров гармоник;
- потребителя-Абонента — группировка нагрузки по характеру, равномерное распределение нагрузок по фазам, интеграция в сеть (сегменты сети) установок компенсации реактивной мощности, пассивных и/или активных фильтров гармоник, для выхода на нормы коэффициента реактивной мощности (по договору или иным правовым актам) и индикативные значения уровней для напряжений гармоник по ГОСТ IEC/TR 61000-3-6-2020 и ГОСТ IEC/TR 61000-3-7-2020.
Важно
Любые мероприятия, а тем более технические с проектированием, разработкой и интеграцией комплектных устройств компенсации реактивной мощности на фундаментальной частоте и фильтров гармоник должны осуществляться на базе данных максимально возможно полного энергоаудита объекта с регистрацией и анализом пакета параметров качества электроэнергии по основной и нефундаментальным частотам вплоть до 49-го порядка. Это позволит исключить риски пере- и недокомпенсации, повысить эффективность фильтрации гармоник наряду со снижением мощности и стоимости используемых устройств.
