Компенсация реактивной мощности в сетях низкого напряжения

В энергосистемах развитых стран мира, в том числе и России, сети низкого напряжения формируют большую долю потребности в реактивной мощности, а их удаленность от генераторов электростанций определяет целесообразность генерации (компенсации) требуемых объемов реактивной мощности у потребителей и/или на подстанциях сетей низкого и среднего напряжения.

Согласно договоренности VDE (Verband Deutscher Elektrotechniker), IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers — Институт инженеров по электротехнике и электронике), CENELEC (Comité Européen de Normalisation Électrotechnique — Европейский комитет электротехнической стандартизации), ETSI (European Telecommunications Standards Institute — Европейский институт по стандартизации в области телекоммуникаций) и IEC (International Electrotechnical Commission — международная электротехническая комиссия МЭК) сегодня все передающие электроэнергию сети делят на сети высокого напряжения (60 и 110 кВ), сети сверхвысокого напряжения (220, 380, 500, 700 и 1150 кВ), сети среднего напряжения (3, 6, 10, 15, 20 и 30 кВ) и низковольтные сети 220 В и 0.4 кВ.

Основную ответственность за дефицит реактивной мощности несут асинхронные двигатели (под нагрузкой, без нагрузки и с малой нагрузкой), трансформаторы (без нагрузки или не полностью нагруженные), индукционные и дуговые печи, сварочные машины и аппараты, тепловые насосы, в том числе кондиционеры, системы флуоресцентного, LED и OLED освещения, а также скачки напряжения выше номинального и подключение потребителей с помощью воздушных линий со значительным индуктивным сопротивлением токонесущих проводов.

Традиционное для России формирование потребительских распределительных сетей низкого напряжения с помощью воздушных линий с алюминиевым кабелем, имеющим индуктивное сопротивление почти на уровне активного по факту вносит свой вклад в падение сетевого напряжения из-за значительных перетоков реактивной мощности

Таблица 1 Потери напряжения в воздушных линиях 0.4 кВ распределительных сетей из-за перетоков реактивной мощности (Q)

(Нормативно-правовая база, регламентирующая компенсацию реактивной мощности в сетях низкого (и среднего) напряжения)

На текущий момент в России:

·         силовые конденсаторы для устройств компенсации реактивной мощности и конденсаторные установки (установки компенсации реактивной мощности КРМ 6,3 (10,5) кВ и конденсаторные установки КРМ/УКРМ 0.4 кВ) регламентируют ГОСТ 1282-88 «Конденсаторы для повышения коэффициента мощности», ГОСТ 27390-87 «Конденсаторы самовосстанавливающиеся для повышения коэффициента мощности» и ГОСТ 27389-87 «Установки конденсаторные для компенсации реактивной мощности» (установка КРМ, УКРМ, УКЛ и пр.);

·         требования по компенсации реактивной мощности устанавливают Приказы Российского открытого акционерного общества энергетики и электрификации «ЕЭС России» № 380 «О создании управляемых линий электропередачи и оборудования для них» от 29.05.2006, №695 «О регионах пиковых нагрузок» от 05.10.2006 и №893 «О повышении устойчивости и технико-экономической эффективности распределительных электрических сетей и систем электроснабжения потребителей за счет управления потоками реактивной мощности и нормализации уровней напряжения» от 11.12.2006, Постановление Правительства РФ № 530 «Об утверждении Правил функционирования розничных рынков электрической энергии в переходный период реформирования электроэнергетики» от 31.08.2006, Приказ Минпромэнерго №49 «Порядок 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 (договоры энергоснабжения)» от 22.02.07, в том числе «Приложение к Порядку 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 (договоры энергоснабжения)», Приказ Федеральной службы по тарифам № 219-э/6 «Об утверждении методических указаний по расчету повышающих (понижающих) коэффициентов к тарифам на услуги по передаче электрической энергии в зависимости от соотношения потребления активной и реактивной мощности для отдельных энергопринимающих устройств (групп энергопринимающих устройств) потребителей электрической энергии, применяемых для определения обязательств сторон по договорам об оказании услуг по передаче электрической энергии по единой национальной (общероссийской) электрической сети (договорам энергоснабжения)» от 31 августа 2010, Письмо Министерства промышленности и энергетики РФ № ИМ-1374 «Об оказании услуг по компенсации реактивной энергии (мощности)» от 01.11.2004, РД 34.20.185-94 «Инструкция по проектированию городских электрических сетей», «Методические указания по проектированию развития энергосистем» Минпромэнерго, «Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации» Минэнерго РФ и ПУЭ 7.

Целесообразность компенсации реактивной мощности в сетях низкого напряжения

Низкий коэффициент реактивной мощности в потребительских распределительных сетях обуславливает:

·         ограничение способности силовых трансформаторов;

·         падение и скачки напряжения в сети и на отдельных участках сети;

·         перегрузку защитных и управляющих устройств со снижением срока их работы;

·         существенное увеличение электрических потерь;

·         необходимость увеличения сечения токоведущих кабелей и т.д.

Важно: Как правило, аудит состояния распределительной сети/участка сети происходит с оценкой коэффициента мощности cos φ, который численно определяется отношением активной мощности к полной мощности. Однако большинство российских и зарубежных экспертов рекомендуют выполнять оценку распределительной сети/участка сети по коэффициенту реактивной мощности tg φ, показывающему отношение реактивной мощности к активной мощности, поскольку даже при высоких значениях коэффициента мощности cos φ 0.95 или 0.97 потребляется реактивная мощность, равная соответственно 3 и 4 части активной мощности (см. Таблицу 2).

Таблица 2. Значения коэффициента мощности

По материалам компании «Нюкон»