Как правильно выбрать установку для компенсации реактивной мощности

Эпиграф

Из письма Карла Маркса к своей жене Женни Фон Вестфален
«Извини, что пишу так длинно, коротко писать нет времени.»

Предисловие

В данной статье собран и систематизирован 25-ти летний опыт проектирования, производства и эксплуатации конденсаторных установок. Представляю Вашему вниманию краткую статью по выбору конденсаторных установок.

Как правильно выбрать установку для компенсации реактивной мощности.

Правильный выбор типономинала и мощности компенсатора реактивной мощности (КРМ), является залогом её надежной, безаварийной работы.

Обычному энергетику, даже с хорошей подготовкой, бывает сложно разобраться в том многообразии исполнений КРМ и выбрать точно то, что необходимо для его предприятия.

Самый кратчайший путь к успеху, это:

Доверить выбор КРМ профессионалам.

Поэтому мы предлагаем системный подход к решению проблемы. Для этого необходимо: провести полный комплекс работ, включая замеры параметров сети, проектирование, расчет, технико-экономическое обоснование эффективности, изготовление, поставку и шеф монтаж оборудования. Только такой путь позволит Заказчику получить максимальную прибыль от вложенных средств.

Самое первое, с чего необходимо начать выбор КРМ это произвести замеры параметров сети. Замеры должны проводиться в том месте электросети предприятия, где потом будет смонтирована установка КРМ. Если вы не знаете, в каком месте поставить установку, наши специалисты подскажут. Выбор места для КРМ зависит от многих факторов. Для этого Заказчик должен определить, что он хочет получить от внедрения КРМ? Просто выполнить предписание надзорных органов или получать прибыль от экономии потребляемых энергоресурсов?

Первый вариант. В данном случае будут выполнены только условия Договора с энергоснабжающей организацией по поддержанию требуемого значения tg(ϕ), на границе балансовой принадлежности. Основание: Приказ Министерства промышленности и энергетики Российской Федерации от 23 июня 2015 г. N 380 «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)». Это бюджетный вариант, но и прибыль он принесет минимальную. За исключением одного момента. В некоторых областях России, энергосбытовые компании взимают плату за превышение потребления РМ. (например: Владимирская, Калужская области)

Второй вариант. Если Вы хотите не только выполнить условия Договора, но и экономить потребляемые энергоресурсы, получая при этом реальную прибыль, выраженную в денежном эквиваленте, придется первоначально вложить немногим больше средств, чем в первом варианте. Но при правильном выборе КРМ эти вложения окупаются от полугода до года, а потом приносят чистую прибыль. Многие изготовители КРМ откровенно лукавят, обещая Заказчику экономию в 17% и даже в 30 % от потребленной активной мощности. С полной ответственностью могу заявить, что это не так.

Рассмотрим простой пример. Потребляемый ток до компенсации составлял 100 А и cos(ϕ) был равен 0,7. После компенсации ток в сети стал 70 ампер и cos(ϕ) = 1. Мы видим (якобы) на 30% снижение потребляемого тока! Но не торопитесь. Произведем вычисления по формуле из учебника электротехники. Потребляемая активная мощность P = 1,73*U*I*cos(ϕ). До компенсации Р = 1,73*0,4*100*0,7= 48,44 кВт. После компенсации: Р = 1,73*0,4*70*1=48,44 кВт. Как мы видим, активная мощность не изменилась, а значит экономии нет. А при условии, что подключение КРМ вызывает рост питающего напряжения в сети (на 4÷5 В) при большом количестве активной нагрузки, потребляемая мощность даже увеличится.

Так за счет чего происходит экономия потребленной активной энергии?

Сэкономить можно только на снижении активных потерь в кабельных линиях и силовом трансформаторе.

По результатам замеров и обследования электросети предприятия Заказчика, в техническом отчете может быть предоставлено технико-экономическое обоснование и расчет окупаемости КРМ. На основание более чем 20-ти летнего опыта проведения таких расчетов, впоследствии подтвержденных на практике, экономии, больше чем 14 % не было. В основном, при правильном выборе КРМ, экономия составляет от 6% до 10%. Но это только так называемая прямая экономия. Кроме прямой, есть еще и косвенная экономия, которая заключается:

• в более надежной и стабильной работе системы энергоснабжения;
• частичной стабилизации напряжения питающей сети. (при подключении конденсаторной установки напряжение увеличивается на 4÷5 В);
• исключение миллисекундных провалов питающего напряжения, которые могут привести к сбоям оборудования, оснащенного микропроцессорными контроллерами. (холодильные машины, фасовочные линии и т.д.);
• снижения вероятности выхода из строя электродвигателей;
• возможности применения силовых кабелей с меньшим сечением, (на стадии проектирования и монтажа);
• увеличением КПД силового трансформатора и как следствие подключению к нему дополнительной нагрузки без необходимости увеличения установленной мощности.

Итак. Заказчик определился, что он хочет получить от КРМ. И выбрал место установки КРМ.

Приступаем к проведению замеров. Проводить их желательно, в характерные моменты максимальных нагрузок. Например, для предприятий с большим количеством холодильного оборудования - в летний период. Замеры производятся опытными инженерами с помощью специализированных приборов, Анализаторов сети, которые позволяют одновременно записывать до 256 параметров. Длительность проведения замеров согласовывается с Заказчиком. И может составлять от нескольких часов, при постоянной равномерной нагрузке, до нескольких суток. На основании записанных параметров наши специалисты проведут выбор типономинала установки и расчет её технических параметров.

• По графику Реактивной Мощности (РМ) - выбрать полную мощность КРМ.
• По изменению уровня РМ – выбрать ступень регулирования.
• По скорости изменения РМ можно выбрать способ коммутации конденсаторов для КРМ. Тиристорный, контакторный или смешанный.
• По уровню напряжения - выбрать силовые конденсаторы.
• По наличию в сети высших гармонических тока – выбрать частоту расстроенного фильтра.
• По неравномерности нагрузки по фазам – выбрать установку с пофазной компенсацией.

В процессе проведения замеров, нашими специалистами иногда выявляются проблемы на предприятии, не связанные с компенсацией РМ. Такие как пониженный, повышенный уровень напряжения, перекос нагрузки по фазам, проблемы с отдельными видами технологического оборудования. Рекомендации (в случае обнаружения таких проблем) отражаются в техническом отчете.

Автор: Поединцев Михаил Геннадьевич.

P.S. Согласно Постановлению Правительства РФ от 17 июня 2015 г. N 600 "Об утверждении перечня объектов и технологий, которые относятся к объектам и технологиям высокой энергетической эффективности" установки КРМ относятся к объектам высокой энергетической эффективности.