Решение проблемы переходных процессов электросетевой компанией, производителями оборудования и Абонентом-пользователем электроэнергии. Экономичность и целесообразность мероприятий по защите сети и оборудования от негативов переходных процессов.
Электросетевая компания, конечный пользователь-потребитель электроэнергии и производитель оборудования могут и (в теории) должны предпринять меры, чтобы уменьшить число, серьезность изменений напряжения при переходных процессах (более подробно в этом материале и здесь) и снизить чувствительность оборудования к этому негативному явлению. На рисунке ниже показаны альтернативные варианты решения кратковременных колебаний напряжения и их относительная стоимость.
Как видно из диаграммы, наиболее экономичным является решение проблемы на самом низком уровне, близком к нагрузке, и лучший вариант – подбирать оборудование с соответствующими характеристиками, в идеале изготовленное на заказ или модернизированное под условия электроснабжения конкретного объекта. По сути, это значит, что:
- производители должны иметь в своем распоряжении результаты энергоаудита объекта с графиками изменений напряжения, тока, частоты, чтобы можно было провести первоначальную оценку соответствия оборудования;
- менеджмент объекта должен оценить степень важности закупаемого оборудования для производственно-технологического процесса, качества продукции/услуг, стабильности силовой сети.
Если оборудование не вызывает серьезных сбоев в производстве или не ставит под угрозу безопасность силовой сети предприятия и персонала, защита от колебаний напряжения может быть неоправданной.
- оборудование должно выдерживать просадки напряжения, по крайней мере до 70 процентов от номинального (опорного) значения, однако здесь следует помнить, что под такие пороги изменения напряжения должен быть настроен и контроллер (управляющий единицей или группой оборудования).
Решения на уровне конечного пользователя-потребителя электроэнергии
Решения для повышения надежности и производительности процесса или объекта могут применяться на самых разных уровнях, например, аналогично индивидуальной, групповой, централизованной компенсации реактивной мощности. В то же время различные доступные технологии должны быть оценены на основе конкретных требований процесса, чтобы определить оптимальное решение для улучшения общих характеристик изменений напряжения.
На текущий момент актуально рассматривать возможность защиты от изменений напряжения:
- небольших нагрузок (менее 5 кВА), как правило, однофазных – органов управления оборудованием или небольших отдельных машин, агрегатов, устройств;
- отдельного оборудования или групп оборудования до 300 кВА.
Обычно это применение технологий стабилизации питания на объекте для защиты критически важного оборудования, которое может быть сгруппировано. В целом группировка и защита оборудования, чувствительного к колебаниям напряжения, является экономичной, но преимущественно этот метод используется на этапе проектирования объекта (или при модернизации, расширении силовой сети);
- больших групп нагрузок или целых сегментов низковольтной силовой сети объекта;
- на уровне среднего (или низкого среднего), т.е. централизованной на ТП подключения объекта к распределительной сети.
Экономичность и целесообразность мероприятий по защите сети и оборудования от негативов переходных процессов
Финансовые потери, обусловленные негативами переходных процессов, могут варьироваться от нуля до десятков миллионов рублей в зависимости от отрасли, масштаба производства отдельных объектов, и от рыночной конъюнктуры. Более высокие потери, как правило, возникают, если конечный продукт в дефиците, а переходные процессы приводят к авариям, поломкам и выходу из строя оборудования, устройств, систем.
Однако не все потери предприятия легко поддаются количественной оценке или действительно отражают безотлагательность проведения мероприятий для снижения негативов переходных процессов. Поэтому сегодня рекомендована суммарная оценка по основным трем категориям потерь:
- связанные с конечным продуктом – потеря продуктов и материалов, простой производственных мощностей, расходы на утилизацию и увеличение резервного запаса;
- связанные с рабочей силой – простой сотрудников, сверхурочная работа, уборка и ремонт;
- дополнительные расходы – повреждение оборудования, альтернативные издержки и штрафы из-за задержек поставки.
Достаточно подробно факторы, влияющие на потери при нарушении качества электроэнергии, описаны в приложении А IEEE 1346 (IEEE Recommended Practice for Evaluating Electric Power System Compatibility With Electronic Process Equipment), но в нашей стране пока, к сожалению, аналогичного стандарта нет.
В целом материальные потери предприятия, как правило, варьируются в зависимости от серьезности (как величины, так и продолжительности) нарушения качества электроэнергии, но буквально каждая технология решения проблемы должна быть охарактеризована и оценена с точки зрения стоимости и эффективности. В общих чертах, стоимость решения должна включать первоначальные затраты на закупку и установку, эксплуатационные расходы и расходы на техническое обслуживание, затраты на утилизацию, а также менее очевидные расходы (на формирование необходимого (для монтажа, коммуникаций) пространства, дополнительное оборудование и т.д.) и приходы (повышение производительности, уменьшения числа и частоты технического обслуживания оборудования и пр.).
Процесс сравнения различных решений проблемы низкого качества электроэнергии включает определение общих годовых затрат для каждой альтернативы, включая как потери, связанные с изменениями напряжения при переходных процессах (учитывая, что решения обычно не устраняют эти затраты полностью), так и годовые инвестиции на внедрение организационно-технического или чисто технического решения.
Некоторые инвестиции (например, эксплуатация и техническое обслуживание) по своей природе являются ежегодными, а связанные с приобретением и установкой различных технических решений – единовременными первоначальными, которые могут быть рассчитаны в годовом исчислении с использованием соответствующей процентной ставки и предполагаемого срока службы оборудования.
Более детально о технических мероприятиях повышения стабильности сетевого напряжения в следующем материале цикла.
