Можно ли действительно «очистить» силовую сеть от реактивной мощности и гармоник

  • 127
  • Поделиться
  • Пожаловаться

Анонс: некорректные подход к нивелированию перетока реактивной мощности и гармонических искажений у владельцев и менеджеров объектов разного назначения. Можно ли действительно «очистить» силовую сеть от реактивной мощности и гармоник.

«Благодаря» рыночной экономике владельцы/менеджменты промышленных или непромышленных объектов при принятии решений об очистке силовой сети в своей балансовой принадлежности руководствуются (условно) экономической целесообразностью и даже в случае явных рисков правовых коллизий с поставщиком электроэнергии стремятся по максимуму сократить пакет мероприятий и технических средств для нивелирования перетока реактивной мощности и гармонических искажений.

Наиболее популярное мнение сегодня, что затраты на очистку от гармоник и даже реактивной мощности несоизмеримы с финансовой выгодой, получаемой от экономии электроэнергии, однако здесь по недопониманию или осознанно не учитываются преимущества от стабилизации производственно-технологических процессов, повышения качества, а значит, и востребованности продукции, услуг, улучшения работы оборудования, приборов в совокупности со снижением затрат на их техническое обслуживание, а зачастую и восстановление. Тем более что сегодня даже на небольших объектах активно используется:

  • не только «традиционное», но и электронное оборудование, а чем оно сложнее или чувствительнее, тем выше затраты на его поддержание в рабочем состоянии, учитывая повышенную чувствительность электроники к нарушениям качества электроэнергии;
  • устройства, средства телекоммуникации, компьютеры, сервера, контроллеры, а оперативность и достоверность передачи данных по информационным каналам связи напрямую зависит от «чистоты» силовой сети и надежности работы источников питания.

Справка
Вроде бы «незначительные» по мощности источники бесперебойного/резервного питания, сервера и персональные компьютеры, ртутные или натриевые лампы высокого давления, электронные блоки управления скоростью двигателя постоянного тока и т. п. defacto являются источниками эмиссии, как «традиционных», так и интер- и субгармоник. В то же время благодаря трансмиссии гармонических искажений между потребительскими сетями через распределительную сеть в совокупности эти «нетипичные» гармоники могут достигнуть значительных амплитуд и вызвать не только дополнительные потери электроэнергии, но и сбои в работе силовой и информационной сетей.

В итоге потеря телекоммуникаций с клиентами, складами, производствами, нарушения работы автоматизированных (а тем более автоматических) систем управления, ложные срабатывания автоматики и т.д. и т.п., что априори приводит к увеличению затрат на эксплуатацию объекта, причем сложно прогнозируемых и нередко довольно значительных.

Можно ли действительно «очистить» силовую сеть от реактивной мощности и гармоник

До разработки силовых электронных коммутационных устройств эмиссия и распространение гармонических искажений рассматривалось только с точки зрения проектирования и эксплуатации силовых устройств с магнитными сердечниками (электрические двигатели, реакторы), а фактически в то время основным источником гармоник были подстанции и трансформаторы потребителей, работающие в области насыщения. В настоящее время гармонические возмущения, возникающие при насыщении трансформатора при пиковых нагрузках или при повышенном напряжении в условиях очень малой нагрузки, являются лишь одной из многих ситуаций, вызывающих гармонические искажения формы волны.

Источники искажения формы сигнала в энергосистемах многочисленны, в промышленных сетях колеблются от малых (менее 1 кВА) до нескольких десятков мегавольтампер, однако значительными источниками гармоник сегодня могут быть (а по факту и являются) и коммерческие структуры, и жилой сектор при том, что если коммерческие объекты в той или иной мере (в зависимости от масштаба) контролируются сетевой компанией, то переток неактивной мощности и гармонических искажений от жилых домов, кварталов, районов (включая частные) пока игнорируется.

Хотя, например, если принять, что в 9-ти этажном 5-ти подъездном доме в каждой квартире используется настольный компьютер (усредненно) мощностью в 500 ВА, то для дома это 9×36×5=1620 ПК, для квартала из 10 домов — 16200 ПК с суммарной мощностью (соответственно) 0.81 и 8.1 МВА. В то же время типовой 6-импульсный преобразователь источника питания ПК показывает теоретическую амплитуду около 20 % только для пятой гармоники тока (на рис. ниже), что соответствует аналогичному проценту мощности искажений.

Амплитуды гармоник преобразователя
Амплитуды гармоник 6-импульсного преобразователя

Т. е. суммарно сценарии, когда вечером или с утра в выходной все клиенты одновременно проверяют записи электронной почты или просматривают Интернет, в сеть «выплеснутся» токи 5-й гармоники амплитуды соответствующей мощности 1.62 МВА (для квартала), а это немалая нагрузка на ТП и распределительную сеть. Причем другие гармоники, генерируемые силовым преобразователем, будут вносить дополнительные искажения в форму сигнала напряжения, поскольку их можно рассматривать как отдельные спектральные токи, эмитируемые в энергосистему.

В принципе с учетом того, что спасение утопающих — дело рук самих утопающих, про частные проблемы жилого сектора можно было бы забыть, но не в случае перетока реактивной энергии на фундаментальной частоте и гармонических искажений — гармоники перегенерируются ТП в сеть распределительной компании и далее через понижающие ТП на объекты в той же сети, т. е. частная проблема становится общей, а затем снова частной. И вот здесь начинает работать тот самый принцип о спасении — устраняй проблему сам.

Аналогично происходит «взаимообмен» неактивной мощностью между промышленными, коммерческими объектами, и по факту обеспечить «чистоту» силовой сети в собственной балансовой принадлежности достаточно сложно, учитывая и эмиссию гармоник, и генерацию реактивной энергии на фундаментальной частоте своего силового оборудования и электронных устройств.

Сложно, но реально, причем далеко не всегда с значительными инвестициями в мероприятия и технические средства для устранения перетока реактивной мощности и гармоник, хотя для этого планировать «очистку» нужно не по советам менеджеров, опросным листам, а только по результатам и анализу полноценного энергоаудита объекта, проведенного специализированной компанией с профилем деятельности, соответствующим поставленной задаче формирования «чистой» силовой сети.

Источник: Завод конденсаторных установок «МИРКОН»

Информация о компании

Завод конденсаторных установок «МИРКОН» осуществляет полный цикл мероприятий по вопросам компенсации реактивной мощности.
Лента публикаций