К вопросу выбора устройства компенсации реактивной мощности

Сегодня во всем мире проблема снижения энергозатрат выходит на первое место во всех секторах промышленности. Западные страны более оперативно реагируют на изменения в мировой экономике - в первую очередь активной реализацией государственных программ по энергосбережению.
В России энергетика является крайне инерционной сферой, и дело внедрения энергосберегающих технологий в нашей стране - это инициатива отдельных передовых предприятий, специалисты которых всерьез думают о завтрашнем дне. Сроки окупаемости многих энергосберегающих проектов составляют несколько месяцев, а эффект от их внедрения будет ощущаться годами.

Загир Вильданов, директор ООО «СервисМонтажИнтеграция», г. Казань
Алексей Кривов, к. т. н., старший преподаватель, Казанский Государственный Энергетический Университет

Один из эффективных способов снижения потерь электроэнергии - внедрение на предприятии установок компенсации реактивной мощности (УКРМ). Схема электроснабжения каждого предприятия индивидуальна, как и режимы работы отдельных потребителей электроэнергии на конкретном предприятии. Проектирование новых объектов или их реконструкция зачастую базируется на довольно устаревших методиках, без учета особенностей современного электрооборудования.

Местом установки часто выбирают подстанцию, на приемных шинах которой осуществляется учет электроэнергии для расчета с электроснабжающей организацией (вроде бы логично, ведь по показаниям именно этих счетчиков вычисляется средний действительный tgφ предприятия). Минимальное значение желаемого tgφ оговаривается в [1] и принимается как оптимальное.

Однако выбор УКРМ - дело не такое простое. Существует «золотое правило» выбора места установки УКРМ - реактивная мощность должна вырабатываться на месте ее потребления. Это дает максимальную экономическую отдачу от капиталовложений в установку, существенно сокращая сроки ее окупаемости.

При выборе УКРМ необходим комплексный подход к задаче повышения коэффициента мощности на всем предприятии. Как известно, различают индивидуальную, групповую, централизованную и смешанную компенсацию. Какая компенсация окажется эффективнее, можно определить только технико-экономическим сравнением с учетом графиков работы отдельных потребителей.

На рис. 1 приведены две зависимости для напряжения 0,4 кВ: 1 - увеличение мощности УКРМ в % (где 100 % соответствует полной компенсации cosφ = 1) и 2 - снижение полной потребляемой мощности S при увеличении cosφ. Кривая 2 практически линейная и производная по этой функции константа, а вот кривая 1 имеет нелинейные области. К различным точкам кривой 1 на рис.1 проведены касательные. Как видно, увеличение угла наклона касательной начинается в районе 0,94 < cosφ < 0,95, а при компенсации cosφ до 0,99 ч 1 эффективность затрат снижается еще сильнее (угол наклона касательной возрастает). Вот почему оптимальной считается компенсация до cosφ= 0,94.

Однако на стоимость УКРМ влияет не только значение мощности конденсаторов, но и ряд других факторов - тип исполнения, наличие регулятора коэффициента мощности и особенно качество электроэнергии сети, в которой будет работать УКРМ.

Конденсаторы УКРМ очень чувствительны к высшим гармоникам в сети, регулятор УКРМ обычно имеет установку на отключение при перегрузке высшими гармониками. Это вызывает простой оборудования, в течение которого оно не приносит доход. Для защиты конденсаторов используют фильтры гармоник - индуктивные дроссели, включаемые последовательно с конденсаторами.

Западные проектировщики используют параметр THD (total harmonic distortion) по напряжению или коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения в соответствии с [2] для выбора УКРМ. Принято, что если THD по напряжению превышает 8% (считается на практике - доля нелинейной нагрузки более 20% от общей нагрузки), то необходимо применять дроссели для защиты УКРМ от высоких гармоник. Устойчивость к высшим гармоникам определяется качеством изготовления элементов УКРМ. Поэтому только УКРМ с надежными качественными элементами будет приносить доход, а не «съедать» его расходами на собственную эксплуатацию.

Таким образом, для корректного выбора оптимальной УКРМ необходимо в первую очередь иметь информацию о схеме электроснабжения предприятия, графиках работы электрических нагрузок, счетах за электроэнергию и параметрах качества электроэнергии. Только проанализировав в комплексе исходную информацию, можно делать правильный выбор УКРМ с максимальной экономической отдачей.

Литература

1. Приказ Минпромэнерго № 49 от 22 фев­раля 2007 года «О порядке расчета значений соотношения потребления активной и реактивной мощности для отдельных энергопринимающих устройств (групп энергопринимающих устройств) потребителей электрической энергии, применяемых для определения обязательств сторон в договорах об оказании услуг по передаче электрической энергии (договорах энергоснабжения)».

2. ГОСТ 13109­97 «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения».

3. Blume, Dirk: Spannungsqualitаt in elektrischen Netzen: Ursachen, Messung, Bewertung von Netzruckwirkungen und Verbesserung der Spannungsqualitаt/ Dirk Blume; Jurgen Schlabbach; Thomas Stephanblome. - Berlin; Offenbach: VDE-VERLAG, 1999 ISBN 3-8007-2265-8.

Источник: «Рынок Электротехники», № 1, 2009 г.