Установки УКРМ и активные фильтры гармоник в промышленности

Анонс: Предприятия и комплексы промышленности России. Особенности электроснабжения и нагрузки объектов промышленности. Установки УКРМ и активные фильтры гармоник на промышленных объектах.

Предприятия и комплексы промышленности России сегодня управляются, контролируются и регулируются действующими в рамках Минпромторга РФ департаментами авиационной промышленности, автомобильной промышленности и железнодорожного машиностроения, легкой промышленности и лесопромышленного комплекса, металлургии и материалов, оборонно-промышленного комплекса, промышленности обычных вооружений, боеприпасов и спецхимии, радиоэлектронной промышленности, промышленности социально-значимых товаров, фармацевтической и медицинской промышленности, сельскохозяйственного, пищевого и строительно-дорожного машиностроения, станкостроения и инвестиционного машиностроения, судостроительной промышленности и морской техники, химико-технологического комплекса и биоинженерных технологий.

Суммарно отрасль потребляет более 40% всей генерируемой электроэнергии в стране, а превалирующее большинство объектов лидирует по энергоемкости производства, электроемкости продукции и негативному вкладу в распределительные сети в аспектах формируемых нелинейной нагрузкой перетоков реактивной мощности и снижения качества электроэнергии.

Особенности электроснабжения и нагрузки объектов промышленности.

Силовые сети промышленных объектов обычно присоединяются к шинам районной понизительной подстанции напряжением 35-330 кВ электросетевой компании по двум основным схемам:

• с глубоким вводом - подачей напряжения 35-330 кВ непосредственно к цехам с мощной нагрузкой на понизительную подстанцию глубокого ввода, после которой электроэнергия напряжением 6-10 кВ подается на нагрузку, на распределительные пункты и КТП, ТП 6-10/0.4 кВ;
• с главной понизительной подстанцией, подающей на распределительные пункты электроэнергию напряжением 6-10 кВ.

Важно: Компания «МИРКОН» напоминает, что с 18 января 2020 года действует ПриказМинэнерго РФ № 465 от 14.05.2019, формализующий «Правила проведения технического освидетельствования оборудования, зданий и сооружений объектов электроэнергетики», который пунктом 4 раздела II определяет объекты обязательного технического освидетельствования сетей напряжения 1 кВ и выше, а в их число внесены статические компенсаторы, конденсаторные установки и конденсаторы.

Цепочка понизительных, распределительных подстанций с силовыми трансформаторами и линиями передач типично находится в балансовой принадлежности промышленного объекта. Т.е. уже на этапе трансформации электроэнергии в зависимости от загрузки трансформаторов, состояния коммуникаций и оборудования в собственной силовой сети предприятия формируется дефицит реактивной мощности, компенсируемый или из распределительной сети, или (в определенных объемах и в лучшем случае) установками УКРМ среднего напряжения.

Специфика нагрузки промышленных объектов.

Для промышленных объектов характерны мощные нагрузки с нелинейной вольтамперной характеристикой, которые соответствие с ПУЭ делят на 3 категории:

• 1 категории с допустимой длительностью ввода резерва не более 2 секунд, а также «особой группы 1-й категории», перерывы в работе которых недопустимы из-за угрозы жизни людей, техногенных катастроф, пожаров, разрушений оборудования, объекта, инфраструктуры и пр.
  В металлургии это доменные печи, машины разливки стали, чугуна, воздуходувки, устройства систем аспирации, дутьевые вентиляторы, в горноперерабатывающей промышленности электроприводы зумпфовых водоотливных, дробильных, обеспыливающих установок, опрокидывателей и толкателей, компрессоров холодильных машин и т.д.;
• 2-й категории с допустимой длительностью ввода резерва в десятки минут – трубопрокатные, листовые станы холодной прокатки, ножницы, электроприводы мостовых кранов участков подготовки сырья, складирования готовой продукции и пр.;
• 3-й категории, в которую включено оборудование вспомогательных производств (с исключениями), складов, гаражей, административных зданий и т.д.

Превалирующее большинство мощных электроприводов в промышленности – постоянного тока с питанием от преобразователей, оборудование «особой группы 1-й категории» для работы в аварийном режиме запитывается от агрегатов бесперебойного питания с аккумуляторами и инверторами, дуговые, индукционные печи обычно питаются от полупроводниковых преобразователей частоты и т.д. Т.е. наряду со значительным потреблением реактивной энергии, характерной для мощной нелинейной нагрузки, ШИМ преобразователями в силовые сети промышленных объектов генерируются гармонические искажения. В то же время интенсивность и порядок гармоник зависит, как от типа преобразователя (см. типовой спектральный состав токов электроприводов на базе 12-ти и 6-ти ШИМ преобразователей здесь) (ссылка на Горнодобывающие предприятия), так и характера его загрузки, которая в большинстве случаев является быстроизменяющейся и требует оперативного реагирования на изменения.

Важно: Компания «МИРКОН» напоминает менеджментам объектов промышленности, что:

• Постановлением Правительства РФ N 937 от 13.08.2018 в «Правила недискриминационного доступа...» внесен пункт «в» п.14 раздела II, обязывающий потребителя обеспечивать надлежащее техническое состояние и функциональность оборудования, регулирующего реактивную мощность;
• Постановлением Правительства РФ N 1622 от 21.12.2018 в «Правила недискриминационного доступа...» внесен пункт «е» п.14 раздела II, обязывающий потребителя обеспечивать показатели качества электроэнергии и соотношения потребления активной и реактивной мощности, соответствующие обязательным требованиям ТУ на подключение;

Установки УКРМ и активные фильтры гармоник на промышленных объектах.

Практика успешной многолетней деятельности компании «МИРКОН» в направлении энергосбережения, повышения энергетической эффективности и качества электроэнергии на различных промышленных объектах по всей территории РФ показывает, что:

• решения по энергосбережению, энергоэффективности, повышению качества электроэнергии должны быть узкоцелевыми «индивидуальными» для каждого объекта и текущего/перспективного состояния его силовых сетей;
• любые организационные и/или технические мероприятия в области энергосбережения, повышения энергетической эффективности, а также повышения стабильности силовых сетей и качества электроэнергии должны быть обоснованы и приниматься только по результатам профессионального энергетического аудита объекта, обязательно включающего мониторинг сети и ее сегментов по максимально полному пакету показателей качества электроэнергии (см. более детально здесь).

Для технического решения проблем перетоков реактивной энергии в сетях промышленных объектов компания «МИРКОН» предлагает использовать:

• установки повышения коэффициента мощности УКРМ - регулируемые или более доступные финансово гибридные (с одной нерегулируемой ступенью для срезания фоновой потребности в реактивной энергии);
• дроссельные или УКРМФ с дополнительными каскадами пассивных фильтров, что нивелирует риски выхода из строя конденсаторов в батареях из-за токов гармоник большой амплитуды;
• быстродействующие УКРМТ или быстродействующие фильтровые УКРМТФ для сегментов сетей с быстроизменяющейся нелинейной нагрузкой.

Для эффективного решения проблемы низкого качества электроэнергии, нарушений стабильности силовой сети компания «МИРКОН» предлагает локализовать источники гармонических возмущений:

• активными фильтрами гармоник, интегрируемыми максимально возможно близко к источнику возмущений для снижения мощности и ценны фильтра;
• гибридными фильтрами гармоник, в которых пассивный колебательный контур (или контура) настроены на шунтирование наиболее интенсивных гармоник низкого порядка, что позволяет уменьшить мощность активной части и, соответственно, цену фильтра в целом.

Возврат к списку