Омельчук А.О., к.т.н., Козирський В.В., д.т.н.. Національний аграрний університет
Раєвський С.В., інженер ПП ВКФ "Сілкон-КВар"
ЩОДО КОМПЕНСАЦІЇ РЕАКТИВНОГО НАВАНТАЖЕННЯ
СПОЖИВАЧІВ ВЛАСНИМИ СИНХРОННИМИ ДВИГУНАМИ

Опубликовано в "Промелектро" №4, 2004

Проблеми з нормативно-методичним та технічним забезпеченням компенсації реактивної потужності (КРП) існують, незважаючи на науково-технічні досягнення у вирішенні цієї задачі.

Переконливим є той факт, що КРП є найефективнішим заходом щодо зниження втрат електроенергії в розподільних електричних мережах. Крім цього, КРП позитивно впливає на баланс реактивної потужності і напругу у вузлах навантаження, чим сприяє регулюванню напруги у споживачів електроенергії.

Велика частка цих втрат обумовлена недостатнім рівнем КРП в самих мережах, де фактичне оснащення пристроями КРП в чотири рази (а на думку автора і більше) нижче оптимального рівня компенсації при їх розміщенні в обґрунтованих місцях електричних мереж [1,3].

Відповідними галузевими структурами була погоджена і в 1997 році затверджена "Методика ..." [2], котра зобов'язує споживачів сплачувати за реактивну енергію і стимулює, а на думку авторів, примушує впроваджувати засоби її компенсації у власних мережах. Незважаючи на зміну форми власності обласних енергокомпаній, а може саме внаслідок цього, першочерговим щодо зниження технологічних втрат електроенергії стало не впровадження в мережах енергокомпаній КРП, а зниження комерційних втрат шляхом боротьби з несанкціонованим споживанням електроенергії (що, беззаперечно, теж є актуальною на сьогодні проблемою).

І нарешті, замість стимулювання (або нормування) інтенсивного впровадження КРП в розподільних мережах енергокомпаній проблеми, що пов'язані з перетоками реактивної потужності в цих мережах і заходи щодо її компенсації, були монопольно перекладені на споживачів електроенергії. Тому, незважаючи на структурну роздрібленість окремих ланок електричної системи, технологічна та режимна спільність виробництва, передачі – розподілу та використання електричної енергії зобов’язує впроваджувати заходи щодо енергозбереження, підвищення надійності електропостачання і покращення якості електричної енергії спільно на всіх етапах цього своєрідного складного технологічного процесу.

Окремі положення цієї методики, яка безсумнівно повинна вдосконалюватись, викликають зауваження. Наприклад, прийнята в "Методиці..." [2] оцінка рівня оснащення мережі споживача засобами КРП за допомогою коефіцієнта потужності tgφ не завжди об'єктивно відображає справжній рівень КРП і вносить суттєві неточності у визначення величини оплати за перетоки реактивної електроенергії.

Впровадженим вказаної "Методики..." [2] може необґрунтовано погіршити і без того недостатнє оснащення трансформаторних підстанцій обласних енергокомпаній конденсаторними установками напругою 10 і 0,4 кВ (це підстанції напругою 110/35/10, 110/10 і 35/10 кВ та підстанції закритої о типу напругою 10/0,4 кВ).

Необхідно усвідомлювати, що відшкодування споживачем монологічних втрат активної енергії від перетоків реактивної енергії в повному обсязі не розв'язує проблеми зменшення цих втрат і незалежно від дії "Методики..."[2] енергокомпаніям залишається невикористаний резерв зниження технологічних втрат електроенергії, а отже і резерв отримання додаткових прибутків шляхом КРП у власних мережах.

Крім наведених вище незаперечних переваг КРП її впровадження сприятиме розвантаженню генераторів електричних станцій в нормальному і, особливо, післяаварійному режимах роботи, покращенню якості електричної енергії без їх реконструкції і без погіршення надійності електропостачання, тощо.

Тому, одночасно з впровадженням "Методики..." [2] необхідно впроваджувати нормативний документ, котрий зобов’язуватиме (і стимулюватиме) власників розподільних мереж реалізовувати енергозберігаючі заходи, в тому числі і КРП.

Якщо в електричних мережах споживачів працюють синхронні двигуни (СД), то доцільно розглянути можливість їх більш ефективного використання в режимі КРП в умовах впровадження Методики [2]. Синхронні двигуни характеризуються порівняно невеликими додатковими початковими затратами, оскільки при роботі з випереджаючим коефіцієнтом потужності повна потужність СД Sном сд, котра визначає його вартість, зростає в значно меншій мірі, ніж його компенсуюча здатність:

Як показує досвід експлуатації електричних мереж споживачів, добові графіки їх навантаження нерівномірні і характеризуються значним відхиленням напруги від вимог ГОСТ 13109-97 [1] та підвищеними втратами електроенергії.

В той же час в технологічних процесах багатьох підприємств використовуються СД, котрі можуть використовуватись і для КРП інших споживачів електричної мережі підприємства. Тому в даній роботі приводиться методика обґрунтування не параметрів СД, а граничних параметрів режимів роботи СД, котрі враховуються в кожній конкретній схемі мережі підприємства в залежності від добових графіків та балансу реактивного навантаження у вуз-лах цієї мережі та активного навантаження СД.

Як показують результати досліджень режимів роботи СД га їх досвід експлуатації [4,6], робота СД в тривалому режимі КРП можлива лише при їх недовантаженні активною потужністю при незмінному струмі збудження, рівному номінальному, тобто коли. нагрівання обмоток статора і ротора СД не перевищує допустимих норм; втрати активної потужності в мережі підприємства і в СД, а також оплата за спожиту реактивну енергію оптимальні; розподіл напруги по вузлах навантаження мережі підприємства відповідає вимогам ГОСТ 13109-97; при споживанні СД з мережі реактивної потужності забезпечувається запас статичної стійкості СД.

При зниженні реактивного навантаження в мережі компенсуюча здатність СД може бути зменшена шляхом зменшення струму збудження.

Короткочасне перевантаження СД (збільшення струму збудження над номінального — форсування збудження) застосовується для підвищення стійкості вузла навантаження, зниження коливань реактивної потужності і напруги в мережі з різкозмінним навантаженням та для інших цілей).

Для забезпечення надійної роботи СД необхідно враховувати наявність оптимальної зони струмів збудження, при якій мають місце мінімальні втрати активної потужності, котрі не створюють перегрівання обмоток статора і ротора. В період великих і максимальних навантажень доцільно підтримувати режим перезбудження, що забезпечить роботу СД в режимі генерації реактивної потужності. В період невеликих і мінімальних навантажень СД повинен працювати з меншою компенсаційною здатністю і навіть в режимі споживання реактивної потужності з мережі.

При генерації реактивної потужності здійснюється перевірка за умовами нагрівання обмоток статора і ротора [5, 6]:

Зміну втрат активної потужності в залежності від режиму роботи СД необхідно аналізувати для кожного окремого випадку і для кожного типу СД.

Перелік посилань

1. Енергозбереження– пріоритетний нпрямок державної політики України./Ковалко М. П. – К.: УЕЗ. – 1998. – 506 с.

2. Методика обчислення плати за перетікання реактивної електроенергії між передавальною організацією та її споживачами // Офіційний вісник України. – 2002. – №6. – с.286 – 298.

3. Енергозбереження – пріоритетний напрямок державної політики України. / Ковалко М. П. – К.: УЕЗ, – 1998. – 506 с.

4. Повышение эффективности использования синхронных двигателей для компенсации реактивных нагрузок. / Вершинин П. П.// Промышленная энергетика. – 1989. – №8.

5. Повышение эффективности использования компенсирующей способности синхронных двигателей. / Щуцкий В. И. // Промышленная энергетика. - 1989. – №7.

6. Режимы работы асинхронных и синхронных двигателей / И. А. Сыромятников. – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 240с.