Основные причины нестабильности энергосетей в развитых странах мира, в том числе России. Прямые и косвенные выгоды от получения качественной электроэнергии при коррекции коэффициента мощности. Выбор рационального пути оптимизации коэффициента мощности.
Нестабильность энергосетей развитых стран мира в основном обусловлена дисбалансом производимой и востребованной реактивной мощности. Генерируемая электростанциями реактивная мощность помимо потерь на возбуждение запускаемых синхронных генераторов уходит на создание эектромагнитных полей в повышающих трансформаторах, сетях сверхвысоких напряжений, понижающих трансформаторах, и доходит до шин подстанций владельцев распределительных сетей в объемах, едва достигающих 58% от объемов, вырабатываемых генераторами. Одновременно с этим потребность в реактивной мощности у потребителей растет, причем на нынешнем уровне комфорта жизни людей (телевизоры, компьютеры, стиральные, посудомоечные машины, бойлера, кондиционеры, вентиляционные установки и т.д.) уже сложно переоценить вклад в потребление реактивной мощности жилым сектором, именно по вине которого произошел ряд знаковых аварий во Франции (1978 и 1987), Бельгии (1982), Швеции (1983 и 2003), Токио (1987), Греции (2004), ряде штатов США (2003), в Москве, а также московской и калужской областях (2005). Причем здесь не учитывается характерное для российских распределительных сетей снижение качества поставляемой электроэнергии (искажение тока и напряжения, увеличение гармоник тока и частоты в сети, резонансные явления и т.д.), которое в ряде случаев может привести к выходу из строя электроприборов и электрооборудования, а иногда — к пожарам из-за пробоя в токоведущих кабелях и их соединениях.
Т.е. на текущий момент в компенсации реактивной мощности установками укрм, крм заинтересованы, как производители и поставщики электроэнергии, владельцы распределительных сетей, так и потребители — производственные, коммерческие, торговые, сельскохозяйственные структуры, а также физические лица, не безразличные к функциональности и надежности работы своих электроприборов и систем электроснабжения в целом. Кроме этого, безусловной является финансовая выгода от локальных электросетей, использующих конденсаторные установки для компенсации реактивной мощности, пока, к сожалению, не формализованная законодательно в России для физических лиц, как это сделано в Германии, где потребители локальных сетей с компенсирующими устройствами получают государственные преференции при оплате счетов за электроэнергию, но довольно ощутимая для производственных, производственно-коммерческих и т.д. структур.
Только факт: Смета затрат промышленного предприятия в Германии со средней потребляемой рассеиваемой (реактивной) мощностью 500 кВт при среднем коэффициенте мощности cos ɸ 0.7 в течение года работы по установленному регламенту (4000 часов) составляет около 9575 € /год. Для увеличения коэффициента мощности cos ɸ до 0.9 производственной компании потребовалось установить конденсаторные установки типа укм 58 мощностью в 268kvar и стоимостью (включая монтаж) в пределах € 7770, что позволило окупить конденсаторные установки менее, чем за год, получать в дальнейшем ежегодную прибыль от экономии электроэнергии или же использовать «излишек» получаемой по договору от поставщика мощности для наращивания производственных мощностей.
Выбор рационального пути оптимизации коэффициента мощности.
На текущий момент условно различают три основных вида компенсационных установок по их расположению в сетях синусоидального тока и целевому использованию:
— установки индивидуальной компенсации.
Конденсаторная установка для индивидуальной компенсации устанавливается непосредственно возле нагрузки (совместно с нагрузкой) и работает только на обеспечение реактивной мощностью связанного с ней оборудования (двигатель, трансформатор, сварочный агрегат и т.д.).
Преимущества:
— небольшая длина электрической цепи практически исключает потери реактивной мощности при перетоках между конденсаторной установкой и нагрузкой;
— участок сети с компенсаторной установкой полностью самодостаточен и стабилен, как по току и напряжению, так и по частоте при условии колебаний сетевого напряжения в пределах допустимых норм;
— конденсаторные установки недорогие, хорошо калибруются, обслуживаются и эффективны при работе с устройствами, имеющими нелинейные характеристики.
Недостатки:
— при большом количестве оборудования суммарные инвестиции в закупку и установку конденсаторных установок могут стать экономически нецелесообразными;
— при выключенной нагрузке конденсаторная установка не работает;
— в случае значительных искажений сетевого напряжения индивидуальная компенсация полностью неэффективна.
— установки групповой компенсации.
Групповые конденсаторные установки работают на несколько типовых нагрузок одновременно и могут устанавливаться, как в локальных сетях предприятий, так и на ТП распределительных сетей.
Преимущества:
— более экономичны по инвестициям на установку и обслуживание, чем установки индивидуальной компенсации;
— показывают минимальную удельную стоимость 1 кВАр в сравнении с индивидуальными и централизованными установками;
— постоянно компенсируют реактивную мощность в сети вне зависимости от числа неработающих нагрузок.
Недостатки:
— потребительская стоимость установок высока;
— сложная калибровка и настройка;
— необходимо обеспечение высокого быстродействия автоматической регулировки при изменении потребности сети в реактивной мощности;
— увеличиваются потери реактивной мощности из-за перетоков между установкой и нагрузками пропорционально длине токоведущих кабелей в сети.
— установки централизованной компенсации.
Могут устанавливаться на высоковольтных подстанциях владельцев распределительных сетей или подстанциях высшего напряжения поставщиков электроэнергии. Как правило, используются нечасто из-за значительных потерь реактивной мощности в кабельных линиях, только условной стабильности локальных сетей и высокой стоимости установки и обслуживания оборудования для автоматической регулировки.
Наиболее популярной сегодня стала компенсация реактивной мощности смешанного типа, для осуществления которой используются установки индивидуальной и групповой компенсации, часто централизованной компенсации, что позволяет добиться лучшего эффекта при минимизации затрат на оборудование и обслуживание всей системы. Конкретный вид компенсации обычно подбирается профильными специалистами после выполнения соответствующих расчетов, учета характера, количества, мощности нагрузок и особенностей структуры силовой сети.
