Новий погляд на компенсацію реактивної потужності.

Новий погляд на компенсацію реактивної потужності.

Електрична енергія працює скрізь – від маленького офісу до прокатного цеху. Без неї сьогодні не обходиться жодне виробництво. Але чи завжди ми можемо бути впевнені, що використовуємо її на всі 100%? Мета даної статті – дати керівникові будь-якого рівня і технічної підготовки уявлення про способи економії та оптимального використання своїх фінансових можливостей в умовах кризи.

Розглянемо технічні аспекти проблеми. Більшість споживачів електроенергії на підприємстві представляють собою електричні машини (трансформатори, асинхронні двигуни, обладнання для дугового зварювання). Таке навантаження, крім активної потужності, яка виконує корисну роботу, споживає і реактивну потужність, яка збільшує повну потужність по відношенню до активної в середньому на 20-25%. Найбільшою проблемою, крім технологічних складнощів, є необхідність за цю потужність платити! Як цього уникнути – читаємо далі.

Позбутися від реактивної потужності повністю не можна, так як вона споживається індуктивними елементами, які присутні практично скрізь! Тому, самий простий і ефективний спосіб економії – виробляти реактивну потужність «на місці», безпосередньо у споживача. В якості прикладу найбільш швидкоокупних систем можна привести установки компенсації реактивної потужності (УКРМ). Суть пропозиції зводиться до того, щоб створити на підприємстві мініелектростанцію для виробництва реактивної потужності в потрібному обсязі. Ця потужність виробляється з допомогою установки, що складається з набору конденсаторних батарей, що включаються за допомогою контакторів (іноді напівпровідникових) в залежності від споживання потужності з мережі.

Але, запитаєте ви, навіщо ж їх вмикати-вимикати, якщо простіше і дешевше – підключити якомога більше, із запасом, і закрити всю свою потребу в реактивної потужності на довгі роки! Тут то і криється каверза: надлишок реактивної потужності (перекомпенсації) – це теж погано! Вона призведе до втрат, починаючи від штрафів обленерго і закінчуючи спеціальними тарифами за вироблену реактивну потужність. Тому фінансово оптимальною є регульована установка, здатна забезпечити підтримання нормативних вимог у всьому діапазоні навантажень підприємства (cos φ – 0.95-0.97. В ідеалі cos φ=1, тобто реактивна потужність не споживається, але це не наш випадок).

А тепер розглянемо питання оптимального вибору конфігурації зазначеної установки. Наведемо кілька аксіом:

1. Основна маса споживачів у мережах змінного струму є індуктивним навантаженням.

2. Реактивну потужність можна проводити за допомогою різних пристроїв і установок (конденсатори, синхронні генератори) прямо у споживача, тобто не купуючи її у постачальника електроенергії. Таким чином ми формуємо контур циркуляції реактивної потужності в безпосередній близькості від споживача, не проводячи її через прилади обліку.

3. У мережах електропостачання із-за нелінійності навантаження крім основної, несучої частоти (1-ї гармоніки), з'являються також і додаткові гармоніки 3-я, 5-а, 7 і т. д

Цей факт суттєво підвищує ймовірність резонансу. При використанні власних джерел реактивної енергії ємнісного типу створюються передумови для виникнення резонансу (з'єднання ємності і індуктивності формує контур з певною резонансною частотою). А в електричних мережах з постійно мінливої індуктивним навантаженням можливість формування резонансного контуру присутня практично завжди!

З усього вищесказаного можна зробити наступні висновки:

1.Споживач може значно зменшити свої витрати на електроенергію при використанні у себе установок, які виробляють реактивну енергію.

2.При використанні недорогих установок конденсаторного типу є небезпека виникнення резонансу з імовірністю фізичного руйнування як самої установки, так і обладнання.

3.Заходи, які дозволяють підвищити безпеку роботи установок – наприклад, антирезонансі реактори – дорого коштують і не забезпечують 100% захисту, а ті заходи, які дають гарантований результат – наприклад, фільтро-компенсуючі пристрої (ФКУ) – ще дорожче і значно збільшують термін окупності.

4.Вибір технічного рішення, яке зможе гарантувати тривалу і безаварійну роботу може бути здійснено лише на підставі ретельних і тривалих вимірювань. При цьому всі основні споживачі електроенергії повинні відпрацювати в цей період та їх мережеві характеристики повинні бути зафіксовані спеціальним вимірювальним обладнанням.

Вибір оптимального рішення установки компенсації реактивної потужності:

До такого важливого питання, як встановлення системи компенсації реактивної потужності, необхідно підійти з максимальною відповідальністю. Гарантований результат може бути отриманий тільки при обстеженні об'єкта. Тоді ви на 100% будете впевнені, що для Вашого підприємства підібраний оптимальний варіант. Це можна зробити і самостійно, якщо на Вашому підприємстві є кваліфікований фахівець і відповідна матеріальна база для відповіді на наступні питання:

1. Наявність джерел гармонійних спотворень. При наявності великої кількості потужних споживачів на стороні напруги 0.4 кВ практично гарантовано будуть відбуватися резонансні явища. Частотні перетворювачі, пристрої плавного пуску, асинхронні двигуни, ртутні лампи, зварювальні апарати, дугові печі, гальванічне виробництво (різних видів), тягові підстанції — все це неповний список споживачів, які створюють гармонійні коливання у мережі.

2. Перекіс фаз, нерівномірна, резкопеременная навантаження.

3. Наявність таких же споживачів в найближчому до Вас сегменті електричної мережі 0.4, 6, 10 кВ, тобто у Ваших сусідів.

4. Допустимість короткочасних перебоїв в електропостачанні.

5. Простий до 1-2 годин загрожує величезними збитками і втратами сировини і готової продукції.

Залежно від відповіді на ці питання існує три варіанти. Перший – конденсаторна установка на дешевих комплектуючих і без реакторів – обійдеться дешевше, проте треба бути готовим до досить частій заміні комплектуючих, так як в наших умовах робота таких установок без збоїв практично нереальна. Другий варіант - конденсаторна установка з реакторами і якісними «банками». Цей варіант для тих, хто вкладає кошти в довгострокову перспективу і хоче забути про проблеми з компенсацією надовго, якщо не назавжди. І, нарешті, третій – дешева установка, що працює там, де треба ставити дорогу.

Висновки: Найбільш наочно представити їх у вигляді таблиці:

* Для мереж з дуже високими гармонійними спотвореннями може також знадобитися установка активних ФКУ. Специфіка застосування в даній статті не розглядається, так як це досить рідкісний випадок (установки виходять дорогими і застосовується рідко).

Гарантійні зобов'язання: Так як гарантія в будь-якому випадку може бути тільки для 1-го і 2-го варіанту, розглянемо їх. Якщо обстеження об'єкта виконується постачальником – клієнт отримує повну гарантію зі всіма зобов'язаннями. Якщо обстеження проводиться самим підприємством – постачальник має право зажадати повторного аналізу мереж.

Слід враховувати, що при встановленні додаткового обладнання на підприємстві характеристики мережі можуть істотно змінитися і буде спостерігатися значне відхилення мережевих параметрів. В такому випадку гарантія втрачає свою силу.

Останнім часом все більше підприємств ставлять «саморобні» установки, при цьому не особливо не заглиблюючись у специфіку застосування, прагнучи мінімізувати витрати. Такі установки робляться без прив'язки до реального стану енергомереж. Часто відбувається передчасний вихід з ладу комплектуючих, відповідальність за який споживач намагається перекласти на постачальника. Виходячи з усього вищесказаного, багато такі випадки не належать до гарантійних, а пов'язані з непродуманим використанням.

Наші рекомендації. З 1-м варіантом все зрозуміло: якщо Ваші мережі відповідають усім нормам – ставте дешеву установку. 2-й варіант ставиться там, де є відхилення від Гостів і при цьому на першому місці стоїть надійність і якість. У таких установках ми рекомендуємо використовувати німецькі ультра високо-ефективні конденсатори UHPC виробництва Німеччини, які характеризуються тривалим терміном служби, відмінною перевантажувальної здатністю (2*Іном) і високим дотримуваним ударним токок (400*Іном). А німецька якість говорить сама за себе - конденсатори преміум серії мають термін служби 150 000 годин і выдерживаемую температуру навколишнього середовища 60°C!

Для третього варіанту обов'язково наявність Зіпа (комплекту запчастин у вигляді конденсаторів, контакторів, силових елементів компенсації і ін)

 С точки зрения экономической целесообразности третий вариант тоже имеет право на существование. Надо лишь тщательно взвесить все преимущества и недостатки и определить, чего больше. Не рекомендуется для применения на тех предприятиях, где недопустимы перебои в электроснабжении. Также учитывайте, что на установки и комплектующие, внедряемые без проведения измерений «на свой страх и риск» не распространяется гарантия производителя! Поэтому проведение обследования при помощи специализированного аттестованного оборудования рекомендуется во всех случаях!

Гарантія же буде мати силу за умови, що проведено кваліфіковане і повне обстеження об'єкта з фіксацією всіх необхідних параметрів електричної мережі і ці параметри не виходять за допустимі межі, визначені ГОСТом.