Анонс: Простой способ определить нужно ли беспокоиться о гармониках в силовой сети. Как можно устранить проблемы с гармониками с силовой сети объекта.
Справка: этот материал продолжает цикл статей от компании «МИРКОН» «О реактивной мощности и гармониках для дилетантов в электроэнергетике».
При наличии в инфраструктуре мощной (суммарно) нелинейной нагрузки, а это сегодня характерно для практически всех промышленных и превалирующего большинства непромышленных объектов, нужно оценить необходимость устранения гармоник в силовой сети. Или проще – если на предприятии, в торговом, офисном центре, складском терминале и т.п. используются электродвигатели, приводы на преобразователях, печи, сварочные машины, печи, выпрямители, электронные лампы с балластом и т.д., то в силовой сети есть гармонические искажения, а стало ли это уже проблемой – можно и нужно выяснить.
Причем для этого даже не нужно нанимать эксперта или профильного специалиста – достаточно поднять документацию на оборудование, сложить паспортную мощность всех нелинейных нагрузок (в кВАр) и разделить полученное значение на мощность (в кВАр) питающего трансформатора. Если полученное значение:
- больше 0.25 (т.е. мощность нагрузки, генерирующей гармоники, превышает 25% мощности трансформатора), то в силовой сети объекта гарантированно есть проблема с гармоническими возмущениями, а это лишние деньги при оплате счетов, высокие риски остановки производственного и/или технологического процесса, снижение сроков службы оборудования, нарушения телекоммуникационных связей и т.д.;
- меньше 0.15, то (довольно условно) можно не беспокоиться о гармониках, во всяком случае на текущем этапе развития объекта;
находится в интервале от 0.15 до 0.25, то лучше все-таки рассматривать гармоники, как проблему, поскольку вероятность наличия критически больших амплитуд гармонических возмущений на определенной частоте довольно высокая и особенно в случаях, если на объекте используются конденсаторные батареи, модуля, установки для повышения коэффициента мощности (см. почему это так - в материале Какое отношение имеют конденсаторы коррекции коэффициента мощности к гармоникам.).
Такой подход применим и к отдельным сегментам, и всей силовой сети, но важно понимать, что это не более, чем превентивная и ориентировочная оценка, а в действительности ситуация может быть хуже, как по отдельным порядкам гармоник, интергармоникам, субгармоникам, так и участкам силовой сети, особенно при сложной топологии и с претензиями на «цифровизацию» (автоматические, автоматизированные сети). Кроме того, при наличии в силовой сети объекта нерегулируемых, а особенно автоматических регулируемых конденсаторных установок компенсации реактивной мощности «бумажный» расчет даст чрезмерно «лояльные к гармоникам» результаты, а потому профессиональные исследования состояния сети (или ее сегмента) лучше провести.
Важно: при расширении инфраструктуры объекта, замене оборудования на более современное или мощное, планировании более жесткого (по производительности, контролю) режима работы, интеграции или модернизации конденсаторных установок повышения коэффициента мощности, а по сути – любых плановых и внеплановых изменениях в силовой сети анализ параметров качества, включая гармоники должен быть не исключением, а правилом. Только это позволит гарантировать безаварийность объекта, проведение производственно-технологических процессов, выход на плановое качество продукции (услуг) и оплату счетов за используемую, а не эмпирическую электроэнергию.
Как можно устранить проблемы с гармониками
Когда требуется коррекция коэффициента мощности при наличии нелинейной нагрузки и/или необходимо снизить уровень гармонических искажений, чтобы решить проблемы качества электроэнергии, снизить риски аварийности, уменьшить счета и т.д. или избежать штрафов, наиболее недорогим, но надежным решением могут быть пассивные фильтры гармоник.
Лучшим, но дорогим – активные фильтры гармоник (АФГ), причем в силовых сетях с быстроизменяющейся нелинейной нагрузкой, а также большинстве автоматических и автоматизированных («цифровых») сетей без АФГ обойтись не удастся.
Важно: Пассивные фильтры гармоник и АФГ не исключают друг друга, а наоборот, ведь:
- уменьшить мощность и, соответственно цену АФГ можно, если гармоники определенного порядка (порядков) будут нивелироваться пассивным фильтром гармоник;
- из-за высокой цены целесообразно подключать АФГ максимально ближе к нелинейной нагрузке, а тогда гармоники от других, менее критичных нагрузок можно устранять пассивными фильтрами;
- несмотря на заявления производителей любой АФГ построен на преобразователе, т.е. и сам генерирует гармоники, а «подчистить» за АФГ можно пассивным фильтром.
Т.е. если менеджмент объекта рационален в финансовых инвестициях, то целесообразно рассматривать одновременное использование для устранения гармонических возмущений и АФГ, и пассивных фильтров гармоник, подбирая число и комбинации устройств по данным анализа (в идеале) полного энергоаудита сети.
Справка: фильтры гармоник, используемые в фильтровых (на сленге – дроссельных) конденсаторных установках повышения коэффициента мощности (УКРМФ, УКРМТФ) — это сегмент шунтирующих пассивных фильтров гармоник, используемых для устранения гармонических возмущений практически на любом участке силовой сети. Более детально простым языком о пассивных фильтрах гармоник и АФГ в следующих материалах цикла.
