УКРМ 6,3 (10,5) кВ – Установки Компенсации Реактивной Мощности для разгрузки распределительных сетей среднего напряжения и силовых трансформаторов понижающих подстанций, стабилизации передаваемой электроэнергии по напряжению и току, в том числе токам высших гармоник и увеличения пропускной способности сетей по активной составляющей мощности за счет уменьшения перетоков паразитной реактивной мощности между нагрузкой и генераторами электростанций. В целом УКРМ 6,3 (10,5) кВ являются буферным элементом в сетях среднего напряжения между индуктивной нагрузкой и генератором, который обменивается с нагрузкой реактивной мощностью:
- УКРМ 6,3 (10,5) аккумулирует в конденсаторах отсылаемую в сеть индуктивной нагрузкой реактивную мощность во временные периоды разных по знаку тока и напряжения из-за сдвига фаз (серые участки на рисунке ниже);
- отсылает накопленную реактивную мощность назад к нагрузке в период ее потребления на возбуждение обмотки.
Благодаря этому разгружается внешняя сеть от перетоков реактивной мощности, стабилизируется напряжение и появляется возможность при том же сечении линий электропередачи и объемах передаваемой полной мощности (S) увеличить долю активной мощности (P) за счет снижения объемов балластной реактивной мощности (Q).
Принцип и цели компенсации реактивной мощности определяют основные задачи при проектировании сети с УКРМ 6,3 (10,5):
- подключение УКРМ 6,3 (10,5), как можно ближе к потребляющей реактивную мощность нагрузке, чтобы ограничить протяженность участка с перетоками балластной мощности;
- определение оптимальной (под нагрузку) мощности УКРМ 6,3 (10,5) и скорости срабатывания, исключающих, как неполную компенсацию, так и перекомпенсацию реактивной мощности.
Определение точки подключения УКРМ 6,3 (10,5)
Лучшим вариантом компенсации реактивной мощности a priori является подключение УКРМ 6,3 (10,5) непосредственно у потребляющей реактивную мощность нагрузки (индивидуальная компенсация). Вместе с тем, суммарная стоимость внедрения и обслуживания УКРМ 6,3 (10,5) у каждого электродвигателя, трансформатора, сварочного агрегата и т.д. плюс значительная суммарная площадь выделенных под УКРМ 6,3 (10,5) мест зачастую делает способ индивидуальной компенсации реактивной мощности экономически нецелесообразным. При возможности объединения нагрузок в блоки по характеру потребления реактивной мощности и времени работы может использоваться групповая компенсация реактивной мощности, менее дорогая по инвестициям во внедрение и эксплуатацию, но и менее выгодная потребителю по экономии средств за счет снижения активных потерь в сети.
Ориентировочно экономия затрат на электроэнергию за счет снижения активных потерь в потребительской сети при компенсации реактивной мощности УКРМ 6,3 (10,5) может быть просчитана:
- для групповой компенсации и централизованной компенсации реактивной мощности при установке/подключении УКРМ 6,3 (10,5) в сети балансовой принадлежности потребителя по формуле ΔП ≈ 0,01*Гп*Тс, где Гп – годовое потребление электроэнергии (кВт*ч), а Тс – средний реализационный тариф на оплату активной энергии (руб/кВт*ч);
- для индивидуальной компенсации реактивной мощности установке/подключении УКРМ 6,3 (10,5) в сети балансовой принадлежности потребителя по формуле ΔП ≈ 0,02*Гп*Тс.
Тогда сроки окупаемости УКРМ 6,3 (10,5) и мероприятий по компенсации реактивной мощности Ток = З/ΔП, где З=С1+С2+...+СN (здесь Сi - стоимость одной конденсаторной установки, N – количество конденсаторных установок) – общие затраты на установку и обслуживание всех УКРМ 6,3 (10,5).
В потребительских сетях с равномерной нагрузкой возможно использование централизованного способа компенсации реактивной мощности, самого экономичного по инвестициям, но и наиболее сложного по контролю и управлению реактивной мощностью.
При подключении УКРМ 6,3 (10,5) в сети балансовой принадлежности потребителя снижение перетоков реактивной мощности позволяет наращивать собственные производственные мощности в пределах выделенных объемов общей мощности (без необходимости заключения договора с поставщиком электроэнергии и получения новых Технических Условий на поставку дополнительной мощности). При подключении УКРМ 6,3 (10,5) на шинах подстанций 110 (35)/10 (6) кВ (на стороне низшего напряжения) или 10 (6) кВ/0.4 кВ (на стороне высшего напряжения) потребительская сеть не разгружается от перетоков реактивной мощности и потому выгода от такой компенсации для потребителя электроэнергии среднего напряжения больше косвенная – повышение качества поступающей из распределительной сети электроэнергии. В то же время владелец распределительной сети за счет возможности увеличения передачи больших объемов активной мощности благодаря уменьшению перетоков реактивной мощности может использовать появившийся резерв активной мощности для подключения новых потребителей.
Определение требуемой мощности и типа УКРМ 6,3 (10,5).
Определение мощности УКРМ 6,3 (10,5) индивидуально для каждого определенного способа компенсации, конкретного участка сети и характера используемых в сети нагрузок. Основные критерии выбора УКРМ 6,3 (10,5) (см. здесь) в подавляющем большинстве случаев остаются только базовыми, а предлагаемый производителями установок компенсации реактивной мощности опросный лист – ориентировочным. При проектировании УКРМ 6,3 (10,5) приходится учитывать множество факторов, обусловленных индивидуальностью каждой конкретной потребительской сети и поэтому ключевым моментом проектирования сети с УКРМ 6,3 (10,5) является экспертная оценка эксплуатируемой сети, оборудования и потребляемой электроэнергии, которая должна осуществляться исключительно профильными специалистами с определением основных показателей качества электроэнергии (см. диагностируемые показатели качества электроэнергии в этом материале) и совместимости УКРМ 6,3 (10,5) с оборудованием и потребительской сетью в целом. Именно на основании всестороннего анализа полученных при экспертной диагностике данных устанавливается возможность и целесообразность использования регулируемых и нерегулируемых УКРМ 6,3 (10,5), степень дробления мощности по ступеням, скорость срабатывания и время повторного срабатывания ступеней, необходимость интеграции в УКРМ 6,3 (10,5) фильтров высших гармоник, обеспечивающих нормируемые значения коэффициента искажений синусоидальности кривой тока и напряжения (THD I% и THD U% соответственно) и отсутствие резонансных явлений для гармоник высших порядков.