Чем будем изгонять реактивную мощность

Основной нагрузкой в промышленных электросетях являются асинхронные электродвигатели и распределительные трансформаторы. Эта индуктивная нагрузка. Включение такой нагрузки в цепь переменного тока приводит к отставанию тока по фазе от напряжения – возникает реактивная мощность. Она совершает колебательные движения по сети от нагрузки (асинхронного двигателя, трансформатора и т.д.) до генератора. Фактически оказывается, что вся сеть, помимо передачи активной мощности (совершающей полезную работу) оказывается нагруженной еще и реактивной мощностью. Эта самая реактивная мощность тоже нужна. Она создает электромагнитное поле, без которого не работают электродвигатели, трансформаторы etc. Однако гонять реактивную мощность по всей сети – плохое решение, так как из-за этого снижается пропускная способность сети, перегружаются трансформаторы и иное оборудование, падает напряжение. Более рационально – «запереть» реактивную мощность на небольшом участке между нагрузкой и устройством компенсации реактивной мощности. Как уже говорилось, нагрузка в сети в основном индуктивная, значит, компенсировать ее следует с помощью емкостей (конденсаторов), которые можно установить на подстанции, запитывающей предприятие или хоть в самом цехе, где работают асинхронные двигатели. К слову, если в сети преобладает емкостная нагрузка, ее компенсируют с помощью индуктивностей (дросселей и реакторов).

Установки для компенсации реактивной мощности (УКРМ) бывают регулируемые и нерегулируемые. Простейший вариант нерегулируемой УКРМ – батарея конденсаторов (см. фото в заголовке). Но нерегулируемое УКРМ в некоторых режимах работы сети может работать недостаточно эффективно или наоборот – вызвать перекомпенсацию (отстающий по фазе ток не только «догонит», но и «перегонит» напряжение, а в результате опять же возникнет реактивная мощность). Регулируемые же установки хороши тем, что отслеживают изменение в электросети в динамическом режиме. С их помощью можно поддержиать такой режим работы сети, когда реактивная мощность практически полностью компенсирована.

Портал EnergyLand.info собрал виртуальный круглый стол для разговора о нынешнем положении дел на рынке УКРМ и о том, кто в первую очередь должен взять на себя заботу о компенсации реактивной мощности в российских электросетях.

Существуют ли сегодня реальные экономические предпосылки для установки на линиях электропередач, или на предприятиях устройств компенсации реактивной мощности? Или сегодня их ставят только под административным давлением?

Владимир Матисон, к.т.н., заместитель генерального директора, технический директор ОАО «ВНИИР» (входит в ГК «АБС Электро»):

«На сегодня экономическая основа – только снижение потерь внутри предприятий или повышение качества электроэнергии внутри предприятий. Внешних стимулов, связанных с расчетами за потребление реактивной мощности нет. Административное давление заключается только во включении требований установки компенсации реактивной мощности в рамках договоров на техприсоединение».

Александр Михайличенко, менеджер по продукции конечного распределения компании Schneider Electric:

«Компенсация реактивной мощности позволяет снизить требования к трансформатору и кабельному хозяйству, поскольку расчетную мощность трансформатора и линии электропередач можно уменьшить, вырабатывая реактивную мощность по месту ее потребления. Также, установив устройства компенсации реактивной мощности, можно значительно улучшить параметры электрической сети: улучшить синусоидальность, снизить гармоники и уменьшить скачки напряжения».

Александр Щукин, член комитета по строительству объектов энергетики и электросетевого хозяйства НОСТРОЙ, член Правления СРО НП «Объединение энергостроителей»:

«На подстанциях и ЛЭП существуют реальные технические и экономические предпосылки для установки устройств компенсации реактивной мощности (КРМ), так как эти устройства позволяют: снизить потери электроэнергии; повысить пропускную способность ЛЭП; обеспечить нормальную работу энергосистем в послеаварийных режимах и т.д. Применение устройств КРМ на промпредприятиях экономически обосновано при наличии нелинейных и резкопеременных нагрузок (дуговые печи, прокатные станы и т.д.). В этом случае устройства КРМ позволяют обеспечить качество электроэнергии и повысить производительность. Например, применение СТК (статического тиристорного компенсатора) позволяет сократить время плавки металла в печах на 7-9%».

Растет ли сегодня спрос на устройства компенсации реактивной мощности и какое именно оборудование наиболее популярно у потребителей?

Владимир Матисон:

«Спрос есть в рамках указанных выше ситуаций. Популярность слово не правильное - это не Пепси. Для каждого потребителя вопрос эффективного устройства индивидуален. Правильный выбор дает эффект, неправильный – как минимум бесполезен. Для правильного выбора необходимы эффективные инструменты. Наилучшим являются модели, на которых можно эффективно и качественно проводить анализ применения различных устройств, выбор мест их присоединения  для каждого конкретного энергообъекта. Средства создания и использования таких моделей имеются в Центре моделирования электроэнергетических объектов ОАО «ВНИИР», что позволяет нам предлагать заказчикам решения, наилучшим образом решающие задачи, которые стоят перед ними».

Александр Михайличенко

«Спрос на устройства компенсации реактивной мощности сейчас растет как в России, так и по всему миру. Они позволяют снизить стоимость проекта и улучшить показатели электрической сети. Более того, есть вероятность, что скоро в России будут применяться штрафы за недостаточно высокий коэффициент мощности, как это принято во многих странах. Это также вызывает интерес к такому оборудованию. В частности  сегодня крупные компании активно интересуются решениями Schneider Electric «под ключ» – конденсаторными установками».

Александр Щукин:

«Спрос на устройства КРМ растет, интенсивность роста – средняя. Главным образом для подстанций требуются:

- батареи статических конденсаторов на напряжение 110-220 кВ, мощностью до 100 МВар;

- статические тиристорные компенсаторы для наиболее ответственных узлов;

- управляемые шунтирующие реакторы.

Применение СТАТКОМ обосновано в сетях, где требуется решение целого комплекса задач, главным образом для обеспечения гарантированного электроснабжения и связей между энергосистемами».

Кому в первую очередь следует озаботиться установкой устройств компенсации реактивной мощности, потребителям или сетевым компаниям?

Владимир Матисон:

«Это общая проблема, каждый вносит в ее решение вклад в рамках эффективности для него реализуемого решения».

Александр Щукин:

«И тем и другим, но главное энергосистемам, так как от устройств КРМ зависит надежность энергоснабжения».

Александр Михайличенко:

«Сегодня нет единого мнения по поводу того, кто отвечает за качество сетей, поэтому устройства компенсации реактивной мощности как средства улучшения параметров сети используются как конечными пользователями, так и генерирующими и сетевыми компаниями. Об этом же говорит и анализ наших продаж всем перечисленным категориям пользователей».

Расскажите о новинках в области УКРМ. Какие на ваш взгляд устройства получат распространение в ближайшее время?

Владимир Матисон:

«Революционных новинок сегодня не видно – управляющие шунтирующие реакторы и(УШР) и источники реактивной мощности (ИРМ) на их основе, статические тиристорные компенсаторы (СТК), СТАТКОМ, батареи статических конденсаторов (БСК) разных уровней напряжения, фильтрокомпенсирующие устройства (ФКУ). Более важным являются новые законы управления, принципы измерения параметров режимов и другие ноу-хау. Сегодня эффективно и оперативно развивать эти направления можно только имея хороший Центр моделирования, такой как в ОАО «ВНИИР»».

Александр Михайличенко:

«На мой взгляд, несмотря на достаточно высокую стоимость, наибольшее распространение получат активные фильтры гармоник и конденсаторные установки. Фильтры позволяет свести гармоники на ноль, что очень важно для предприятий, которые имеют нелинейную нагрузку. Это актуально, например, для автомобильных заводов, на которых установлено много сварочного оборудования. На таких предприятиях работают наши активные фильтры, которые позволяют поддерживать напряжение в сети».

Подготовил Андрей ГУБАНОВ, Energyland.info

Ссылки по теме:

Устройства FACTS – тяжелая артиллерия для умных сетей

Интеллект – альтернатива модернизации

Компенсация реактивной мощности