Установки КРМ и активные фильтры гармоник в автомобильной промышленности

Анонс: Причины нестабильности силовых сетей предприятий автомобильной промышленности. Особенности нагрузок силовых сетей автомобильного завода. Как правильно использовать установки КРМ и активные фильтры гармоник в автомобильной промышленности.

Предприятия автомобильной промышленности в нашей стране формирует от 1 до 2% ВВП (в зависимости от экономической ситуации) и включают более 400 структур разного масштаба, вида собственности и узкой специализации от заводов по изготовлению легковых, легких коммерческих, грузовых автомобилей, автобусов, материалов и компонентов для их сборки (двигателей, хордовой, электрооборудования и электроники), прицепного состава, специальной и военной техники, до научно-исследовательских, проектно-конструкторских организаций, станций и комплексов технического обслуживания, автомобильных салонов и пр.

Основными энергоемкими объектами остаются заводы по производству компонентов и сборке готовой продукции, которые в последние пару десятков лет объединяются в масштабные и нередко рассредоточенные географически комплексы, оснащаются современным прогрессивным оборудованием, автоматизируются, однако продолжают сталкиваться с проблемами нестабильности силовой сети, низкого качества электроснабжения и, вытекающими из этого повышенными рисками нарушения производственно-технологических процессов и снижения качества готовой продукции. Главными причинами возникновения таких проблем становятся:

• наращивание мощностей и/или модернизация оборудования на архитектуре и физических связях эксплуатируемых силовых сетей без проведения организационно-технических мероприятий по равномерному распределению, группировке нагрузок по характеру, мощности, влиянию на питающую сеть, замене силовых, слаботочных коммутационных линий, их защите от негативного воздействия искажений и т.д.;
• интенсивное внедрение в производство регулируемых приводов постоянного или переменного тока, которые при всей своей прогрессивности вносят значительный дисбаланс в силовую сеть по мощности, включая ее неактивную составляющую по IEEE 1459-2010 (реактивная на основной частоте, мощность гармоник, искажений тока, напряжения);
• недостаточное или безграмотное использование технических средств компенсации реактивной мощности и локализации источников искажений, причем преимущественно из-за:
  - отсутствия или неправильно проведенного энергетического аудита объекта, конечным результатом которого должны быть максимально возможно точная картина энергопотребления в силовой сети (в целом, по «проблемным» сегментам) в течение длительного времени, выявление наличия, локализации источников возмущений, спектра частот и интенсивности искажений на них, провалов напряжения, перенапряжений, амплитуд бросков тока и т.д. и т.п.;
  - использования в качестве единственного средства нивелирования искажений конденсаторных установок повышения коэффициента мощности, хотя в современных сетях с нелинейной и быстроизменяющейся нагрузкой больших объемов нередко ответственными за низкое качество электроэнергии становятся токи гармоник разных порядков; интеграции в сети КРМ релейного типа, что уже априори не согласуется с системами автоматического управления типа АСУ ТП, требующих быстрого реагирования на управляющие сигналы.

Особенности нагрузок силовых сетей автомобильного завода.

Силовые сети автомобильных заводов присоединены к подстанциям 6−10 кВ электросетевых компаний и собственные ТП обеспечивают понижение напряжения на ветках до 0,38/0,22 кВ в зависимости от используемого оборудования и систем инженерно-технического обеспечения. Основные потребители электроэнергии – главный сборочный конвейер, моторный, кузовной цеха, которые сегодня работают в автоматическом или полуавтоматическом режимах и нередко с использованием транспортеров, манипуляторов, станков с ЧПУ и пр., запитанных от АИМ или ШИМ преобразователей.

Несмотря на заявляемые сегодня производителями высокие коэффициенты мощности преобразователей de facto потребление ими реактивной энергии зависит от выходных параметров тока и напряжения инверторов, а те, соответственно, от текущих потребностей в мощности регулируемой машины, что на входе выпрямителя создает неравномерную потребность в реактивной энергии и нестабильный (по времени) коэффициент мощности. Кроме того, для любого преобразователя характерны существенные гармонические возмущения по току, напряжению, частоты которых зависят от типа устройства, в совокупности искажают форму синусоиды тока, напряжения на основной (фундаментальной) частоте, и, как итог – при достаточно высоком заявленном или регистрируемом коэффициенте мощности коэффициент реактивной мощности (или отношение реактивной энергии к активной) может быть значительным и требовать компенсации. Однако простой компенсацией установками КРМ на фундаментальной частоте наверняка не удастся решить проблему, созданную токами гармоник – необходимо нивелировать набросы токов на частотах искажений и требуемой амплитуды, с чем сегодня в полной мере могут справиться только активные фильтры гармоник (АФГ).

Дополнительное негативное влияние на силовую сеть в аспекте засорения гармоническими искажениями оказывают асинхронные двигатели компрессорных, ремонтно-механических, кузнечнопрессовых цехов, DATA центров обработки данных АСУ ТП, системы технического обеспечения производств, административных зданий, а также ИБП, компьютерное оборудование и системы энергосберегающего освещения, которые в совокупности вбрасывают в сеть 3-n, 2-n гармоники и интергармоники разной интенсивности.

Как правильно использовать установки КРМ и активные фильтры гармоник в автомобильной промышленности.

На текущий момент с учетом сложных нагрузок силовых сетей всех промышленных объектов, в том числе предприятий автомобильной промышленности следует признать очевидными факты:

• вопросы повышения качества электроэнергии, стабильности и надежности силовых сетей следует решать комплексно с использованием организационно-технических мероприятий и технических средств, причем основываясь исключительно на данных профессионального энергетического аудита конкретного объекта;
• релейные (контакторные) неавтоматические или автоматические УКРМ, в том числе дроссельные (УКРМФ) имеют право на существование только в сетях, сегментах сетей с небольшим объемом и монотонным характером изменений нелинейной нагрузки, причем на объектах или в цехах без АСУ ТП (или аналогичных систем), которые требуют быстродействующих устройств для управления;
• в любом сегменте сети с нелинейными нагрузками следует рассматривать необходимость, как компенсации реактивной мощности на фундаментальной частоте, так и мощности гармоник, искажений тока, напряжения, для чего следует провести мониторинг спектра и интенсивности гармонических искажений;
• оптимальной пока остается интеграция в сеть быстродействующей конденсаторной установки на тиристорных ключах (УКРМТ или УКРМТФ), хорошо адаптируемой с АСУ ТП, и активного фильтра гармоник, настроенного для работы с интенсивными частотами, что в позволит снизить мощность АФГ и объем стартовых инвестиций в технические средства.

Возврат к списку