ПРОБЛЕМЫ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ И ПУТИ ИХ РЕШЕНИЯ
Многие из нас знают преимущества компенсации реактивной мощности (разгружаем трансформатор, производственную сеть, коммутирующую аппаратуру и платим меньше за электроэнергию), и, в меру своих возможностей устанавливаем те или иные станции компенсации реактивной мощности (КРМ). Однако, может оказаться, что скомпенсировав реактивную мощность по низкой стороне Вам все равно приходится платить за РМ, хотя и значительно меньше.
В недоумении Вы обращаетесь к поставщику оборудования, к энергоснабжающим организациям, пытаясь разобраться в сложившейся ситуации. В результате Вы вспоминаете или Вам рассказывают, что не загруженный трансформатор имеет низкий косинус фи, и если коммерческий учет электроэнергии ведется по высокой стороне, то именно за низкий косинус не загруженного трансформатора Вам приходится переплачивать, несмотря на то, что на низкой стороне выполнены все мероприятия по КРМ. Что же делать в сложившейся ситуации?
Самый лучший, но, к большому сожалению, трудно выполнимый вариант – это перевести учет потребления электроэнергии на низкую сторону. Если такой вариант не проходит, то Вам придется компенсировать низкий косинус трансформатора по высокой стороне, а это дорого, но в большинстве случаев выбора не остается. Если оба варианта для Вас невыполнимы, а на предприятии имеется несколько трансформаторных вводов, то подключите все оборудование к одному вводу, максимально загрузив трансформатор, если это возможно.
Можно подключить компенсирующие конденсаторы непосредственно к выходным клеммам силового трансформатора перед станцией КРМ. Эти конденсаторы будут компенсировать только реактивную мощность трансформатора, однако такое техническое решение даст удовлетворительный результат только в случае постоянной (не изменяющейся) нагрузки трансформатора, что бывает очень редко. Если у Вас именно такой случай, то при выборе и подключении компенсирующих конденсаторов нужно быть очень внимательным, и вот почему.
На частном предприятии было остановлено производство, и силовой трансформатор, мощностью 400 кВА, использовался только для дежурного освещения и для работы котельной. Так как коммерческий учет потребления электроэнергии велся по высокой стороне, то к выходным зажимам трансформатора был подключен конденсатор 20 кВАр, который полностью компенсировал реактивную мощность трансформатора, однако получилась небольшая перекомпенсация (200 кВАр за месяц), за которую пришлось заплатить. Для исключения генерации реактивной энергии в сеть конденсатор 20 кВАр был заменен на 10 кВар, а через месяц пришел счет на 18000 кВАр перекомпенсации. Вот Вам и скомпенсировали, а все произошло из-за возникшего резонанса в контуре, состоящего из индуктивности трансформатора и емкости компенсирующего конденсатора.
Если компенсация РМ трансформатора «в лоб» не получилась, то можно исправить ситуацию, установив датчик тока по высокой стороне, а компенсатор по низкой. При таком техническом решении у Вас появляется возможность полной КРМ, в том числе и трансформатора.
Разобравшись со всеми нюансами, и скомпенсировав реактивную мощность, Вы продолжаете искать пути экономии электроэнергии. Одним из таких путей является внедрение энергосберегающих технологий на базе преобразователей частоты. Очень многие внедряют частотно-регулируемый электропривод на насосных станциях, вентиляционных, компрессорных, холодильных, вакуумных и т.д. установках и при этом экономят 25 – 40% электроэнергии.
К хорошему привыкают очень быстро и установленная мощность преобразовательной техники на Вашем предприятии с каждым годом увеличивается, и наступает такой момент, когда начинают греться конденсаторы компенсаторов реактивной мощности. Вы опять обращаетесь к поставщику станций КРМ, надеясь на то, что это просто некачественные конденсаторы. Однако конденсаторы окажутся хорошими, и Вы интуитивно почувствуете, что в Вашей сети завелись «черти», и Вы опять начинаете искать выход из создавшейся ситуации.
Одни посоветуют переделать станции КРМ, установив последовательно с конденсаторами подавляющие дроссели, другие предложат Вам отказаться от компенсации по низкой стороне и перейти на высокую, однако такие предложения не принесут ожидаемого результата, ведь они не устраняют причину возникновения этих неприятностей.
ПРОБЛЕМЫ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ ИЗ-ЗА ВЫСШИХ ГАРМОНИК
Информация к размышлению, любая выпрямительно-емкостная нагрузка (современные сварочные аппараты, преобразователи частоты, источники бесперебойного питания, промышленные и бытовые компьютеры и т.д.) генерируют в питающую сеть высшие гармоники. Механизм возникновения высших гармоник мы рассматривать не будем, а обращаем Ваше внимание на то, что их нужно подавлять в месте их возникновения. Способов подавления не так уж и много, это установка входных силовых дросселей, пассивных входных фильтров гармоник и активных фильтров.
Входные силовые дроссели, установленные в звене постоянного тока преобразователя частоты или на его входе улучшают форму входного тока и уменьшают уровень высших гармоник, генерирующим ПЧ в сеть. Однако входные силовые дроссели эффективны в том случае, когда установленная мощность преобразовательной техники составляет не более 20% от мощности трансформаторного ввода, если больше, то придется использовать входные фильтры гармоник или активные фильтры.
Входные пассивный фильтр гармоник, это полосовые LC-фильтры, параметры которых, как правило, рассчитаны на 5 и 7 гармоники. Это хорошее техническое решение, позволяющее получить коэффициент нелинейных искажений входного тока преобразователя частоты не более 10% или 5% в зависимости от модификации LC-фильтра.
Особого внимания заслуживают активные фильтры, которые в последнее время все чаще используются на предприятиях с большим количеством преобразовательной техники. Они могут программироваться на выборочное подавление любой гармоники до 25 включительно, или на какую-то полосу частот, при этом могут корректировать коэффициент мощности, а если проще, то компенсировать реактивную мощность.
Хочется обратить Ваше внимание на то, что практически никто не борется с высшими гармониками, которые приносят много неприятностей, пока «жаренный петух» не клюнет в одно место. Например, на одном из водоканалов все системы водоснабжения и водоотвода были автоматизированы с помощью частотно-регулируемого электропривода на базе статических преобразователей частоты. Потребители были довольны высоким качеством водоснабжения, а водоканал — приличной экономией электроэнергии, пока не внедрили автоматизированную систему коммерческого учета электроэнергии – АСКУЭ (АСКОЕ), которая на станции первого подъема начала показывать генерацию реактивной мощности в питающую сеть.
Начались «разборки» с привлечением технических специалистов облэнерго, ведь на насосной станции нет ни одного компенсирующего конденсатора, откуда же генерация РМ в сеть? В результате проверки облэнерго установило, что генерация РМ в сеть отсутствует, и рекомендовала заменить коммерческий счетчик электроэнергии. Гарантийная замена счетчика ничего не изменила, и водоканал попросил нас «разрулить» сложившуюся ситуацию.
Наши измерения качества электрической энергии в точках подключения к сети электроснабжения с помощью сертифицированного в Украине и аттестованного «Укрметртестстандартом» прибором, так же не показали генерацию РМ в сеть. Однако хотим обратить Ваше внимание на осциллограмму тока, потребляемую насосной станцией с питающей сети. Так как форма тока не синусоидальна, то возникают высшие гармоники, которые изображены на второй осциллограмме, среди которых в «полный рост» видны пятая и седьмая гармоники.
Ну и что? - спросите Вы. Да вообще-то и ничего, но теоретические и практические исследования говорят о том, что наличие высших гармонических составляющих напряжения и тока увеличивают погрешность измерения счетчиков электроэнергии до ± 13% - вот Вам и ответ, почему счетчик показывает генерацию реактивной мощности в сеть. А что же делать? - выполнять рекомендации, приведенные в первом абзаце этого раздела.
Коль речь зашла о погрешностях измерения, то для их нейтрализации на станциях компенсации реактивной мощности используются регуляторы, которые не измеряют ни напряжение, ни ток, ни косинус фи, а считывают и анализируют показатели коммерческого счетчика электроэнергии и подключают компенсирующие конденсаторы таким образом, что бы не было ни потребления, ни генерации РМ.
А теперь рекламная пауза: Ей, хлопці! Не візьмемо і не віддамо ні одного кВАрааа!!!
