Евгений Панарин, АО «Систэм Электрик»
Современные промышленные предприятия постоянно сталкиваются с широким спектром задач, связанных с улучшением качества электроэнергии. Одной из таких задач является повышение коэффициента реактивной мощности и, как следствие, увеличение пропускной способности сети.
Традиционно для борьбы с этой проблемой применяются устройства компенсации реактивной мощности (УКРМ). Однако сегодня на смену им приходят более совершенные и эффективные решения — статические генераторы реактивной мощности (СГРМ).
Почему же СГРМ — это не просто альтернатива УКРМ, а качественный скачок вперед?
Для ответа на этот вопрос рассмотрим оба решения, оценив плюсы и минусы каждого из них.
Классическое решение - УКРМ
Устройство компенсации реактивной мощности (УКРМ) – это комплектное электромеханическое устройство, осуществляющее ступенчатую компенсацию реактивной мощности за счёт переключения конденсаторных батарей фиксированной мощности. Основными элементами конденсаторных установок являются конденсаторы, контакторы, антирезонансные дроссели и контроллеры коррекции коэффициента мощности.
Минусы:
- Низкая точность компенсации. УКРМ может осуществлять только ступенчатую компенсацию реактивной мощности. Это может приводить к регулярной недокомпенсации или перекомпенсации и, как следствие, к снижению эффективности работы установки.
- Медленная скорость реакции. Ступени УКРМ не могут включаться мгновенно. Обуславливается это сравнительно низким быстродействием контакторов, а также наличием временных ограничений, налагаемых на возможность повторного включения конденсаторных батарей.
По этим причинам процесс переключения ступеней регулирования может занимать от 10 до 15 секунд. Это сводит к нулю эффективность работы УКРМ с нагрузками резкопеременного характера (дуговые печи, сварочные линии). Установка просто не будет успевать подстраиваться под динамично изменяющийся профиль таких нагрузок.
- Риск возникновения резонанса. При наличии гармоник в сети возникает риск возникновения параллельного резонанса между индуктивностью силового трансформатора и ёмкостью конденсаторов УКРМ. Это может приводить к сверхтокам и перенапряжениям в конденсаторах, что, в свою очередь, значительно сокращает их срок службы, а также зачастую приводит к серьёзным авариям.
- Регулярное техническое обслуживание. Оно критически необходимо УКРМ для безопасной и эффективной работы оборудования. Главным фактором риска является износ и выход из строя ключевой компонентной базы – конденсаторов.
Так, например, со временем происходит неминуемая деградация ёмкости конденсаторов, приводящая к снижению номинальной мощности установки и эффективности её работы. Более того, при эксплуатации УКРМ в условиях повышенных температур и постоянных перегрузочных режимов, резко возрастают риски преждевременного выхода конденсаторов из строя. По этой причине необходимо проводить их регулярную диагностику – визуальный осмотр и измерение ёмкости. При обнаружении каких-либо дефектов конденсаторы подлежат обязательной замене!
Помимо конденсаторов регулярной диагностике/замене подлежат и остальные компоненты УКРМ: контакторы, предохранители, вентиляторы. Также необходимо осуществлять периодическую протяжку всех болтовых и винтовых присоединений.
Плюсы:
- Доступная и относительно дешёвая компонентная база (конденсаторы, контакторы, дроссели, контроллеры).
- Огромная инсталлированная база по всему миру, проверенное временем решение
- Хорошо известный профильным специалистам продукт, большое количество информации о продукте в открытом доступе для новичков.
Современное решение - Статический Генератор Реактивной Мощности (СГРМ)
Статический генератор реактивной мощности (СГРМ) — это электронное устройство на базе мощных полупроводниковых ключей (биполярных транзисторов с изолированным затвором) и цифровой системы управления. СГРМ, как и УКРМ, относится к устройствам поперечной компенсации и подключается параллельно нагрузке. Для измерения тока сети используются внешние измерительные трансформаторы тока, которые могут быть установлены со стороны нагрузки или источника. Полученная с трансформаторов тока информация обрабатывается при помощи микропроцессора. Далее происходит вычисление параметров сигнала на выходе СГРМ для динамической компенсации реактивной мощности и симметрирования фазных токов.
Минусы:
- Дорогостоящая компонентная база (БТИЗ-транзисторы, микропроцессоры).
Плюсы:
- Высокая точность компенсации. СГРМ обеспечивает плавную и непрерывную регулировку реактивной мощности. Это позволяет поддерживать коэффициент мощности на заданном высоком уровне (вплоть до 1), полностью исключая режимы перекомпенсации и недокомпенсации.
- Быстродействие. Устройство способно подстраиваться под динамично изменяющийся профиль нагрузок и за миллисекунды осуществлять выдачу компенсационного тока. Данная особенность делает СГРМ идеальным выбором при работе с промышленными нагрузками резкопеременного характера.
- Многофункциональность. Устройство предназначено как для компенсации реактивной мощности, так и для симметрирования фазных токов и снижения дозы фликера. При этом повышение cos ϕ может выполняться как для емкостных (с опережающим по фазе током), так и для индуктивных (с отстающим по фазе током) нагрузок.
- Отсутствие риска возникновения резонанса. Внутреннее индуктивное сопротивление СГРМ не провоцирует резонансные явления в сети с высшими гармониками. Это гарантирует стабильную работу устройства даже в сильно «загрязненных» сетях.
- Простота технического обслуживания и долговечность. Устройство является законченным коробочным решением от производителя. Отсутствует необходимость регулярной замены составных элементов устройства. Срок службы устройства более 10 лет.
Заключение
В силу конструктивных особенностей УКРМ обладают ограниченной скоростью и точностью компенсации и способны осуществлять лишь ступенчатую компенсацию реактивной мощности. Ограниченный функционал устройств делает их непригодными для работы с промышленными нагрузками резкопеременного характера, такими как дуговые печи и сварочные линии.
Для работы с подобными промышленными нагрузками необходимо использовать устройства инверторного типа - статические генераторы реактивной мощности (СГРМ) серии SystemeSine SVG.
СГРМ – инновационное и эффективное решение для компенсации реактивной мощности, сочетающее в себе высокую скорость и точность компенсации. Данные устройства способны работать с любым типом нагрузок в самых загрязнённых сетях. Это делает СГРМ идеальным решением для любого промышленного предприятия!
Узнайте больше о продукте на сайте
Смотрите сравнение СГРМ и УКРМ в презентации
Будьте в курсе актуальных новостей из мира распределения электроэнергии – подписывайтесь на наши каналы Systeme Electric: Энергетика в Telegram и MAX.