Организация комплексного процесса управления качеством электроэнергии — приоритетная задача энергетической стратегии развития России

40

Организация комплексного 
процесса управления 
качеством электроэнергии — 
приоритетная задача 
энергетической стратегии 
развития России

УДК

 621.31

качество электроэнергии

Воротницкий

 

В

.

Э

.,

д

.

т

.

н

., 

профессор

, 

главный

 

научный

 

сотрудник

 

АО

 «

НТЦ

 

ФСК

 

ЕЭС

» 

Дементьев

 

Ю

.

А

.,

 

председатель

 

научно

-

технического

 

совета

, 

советник

 

генерального

 

директора

 

АО

 «

НТЦ

 

ФСК

 

ЕЭС

» 

Лазарев

 

Г

.

Б

.,

к

.

т

.

н

, 

начальник

 

отдела

 

электропривода

 

Департамента

 

энергоэффективных

 

технологий

 

в

 

энергетике

 

АО

 «

НТЦ

 

ФСК

 

ЕЭС

»

Шакарян

 

Ю

.

Г

.,

д

.

т

.

н

., 

профессор

, 

научный

 

руководитель

 

АО

 «

НТЦ

 

ФСК

 

ЕЭС

»

В

 

данной

 

статье

 

дается

 

представление

 

о

 

существующих

 

в

 

электроэнергетике

 

России

 

на

 

современном

 

этапе

 

ее

 

функционирования

 

и

 

развития

 

взаимо

-

связанных

 

проблемах

 

качества

, 

надежности

 

и

 

экономичности

 

электро

-

снабжения

 

и

 

о

 

комплексном

 

применении

 

современных

 

технических

 

средств

 

их

 

обеспечения

 

и

 

сформулированы

 

предложения

 

по

 

совершенствованию

 

нормативно

-

правовой

 

базы

 

для

 

эффективного

 

решения

 

задач

 

по

 

обеспечению

 

качества

 

электроэнергии

 

у

 

потребителей

.

Ключевые

 

слова

:

качество

 

электроэнергии

, 

нормативно

-

правовая

 

ба

-

за

, 

энергоэффектив

 

ность

, 

энергобезопас

 

ность

Keywords:

power quality, technical 
standards basis, energy 
ef

fi

 ciency, energy security

В

 

системе

 

электроснаб

-

жения

 

России

 

в

 

настоя

-

щее

 

время

 

существуют

 

три

 

наиболее

 

суще

-

ственные

 

проблемы

: 

качество

 

электроэнергии

  (

КЭ

) 

в

 

узлах

 

присоединения

 

потребителей

, 

не

 

в

 

полной

 

мере

 

соответству

-

ющее

 

нормативным

 

требова

-

ниям

, 

недостаточный

 

уровень

 

надежности

 

электроснабжения

 

потребителей

 

электроэнергии

, 

присоединенных

 

к

 

распредели

-

тельным

 

электрическим

 

сетям

, 

завышенные

 

потери

 

электро

-

энергии

. 

Национальный

 

стан

-

дарт

 

ГОСТ

 32144-2013 

определя

-

ет

 

КЭ

 

как

 «

степень

 

соответствия

 

характеристик

 

электрической

 

энергии

 

в

 

данной

 

точке

 

электри

-

ческой

 

системы

 

совокупности

 

нормированных

 

показателей

 

качества

 

электроэнергии

». 

При

 

этом

 

КЭ

 

определяет

 

такую

 

важ

-

ную

 

характеристику

, 

как

 

элек

-

тромагнитная

 

совместимость

 

(

ЭМС

) — 

способность

 

электро

-

оборудования

, 

электрических

 

аппаратов

 

и

 

приборов

 

функци

-

онировать

 

в

 

электромагнитной

 

среде

, 

не

 

создавая

 

недопусти

-

мых

 

электромагнитных

 

помех

 

(

ЭМП

) 

для

 

другого

 

оборудова

-

ния

, 

функционирующего

 

в

 

этой

 

же

 

среде

 [1]. 

Весьма

 

часто

 

про

-

блему

 

КЭ

 

многие

 

специалисты

 

рассматривают

 

только

 

как

 

про

-

блему

 

ЭМС

, 

обращая

 

внимание

 

на

 

результаты

 

несоответствия

 

ПКЭ

 

нормативам

 

в

 

виде

 

отклю

-

чений

 

и

 

повреждений

 

различной

 

аппаратуры

, 

не

 

учитывая

 

ее

 

вли

-

яние

 

на

 

надежность

 

и

 

экономич

-

ность

 

работы

 

электросетей

.

Между

 

тем

, 

КЭ

 

непосред

-

ственно

 

связано

 

с

 

энергоэффек

-

тивностью

, 

так

 

как

 

оно

 

су

 -

щественно

 

влияет

 

на

 

технико

-

экономические

 

показатели

 

про

-

изводителей

, 

поставщиков

 

элек

-

троэнергии

 

и

 

ее

 

потребителей

. 

Термин

  «

качество

 

электроэнер

-

гии

» 

в

 80-

х

 

годах

 

прошлого

 

сто

-

летия

 

стал

 

одним

 

из

 

ключевых

 

в

 

мировой

 

электроэнергетике

, 

с

 

развитием

 

которой

 

стало

 

оче

-

видным

, 

что

 

решение

 

проблемы

 

КЭ

 

должно

 

носить

 

не

 

частный

, 

а

 

системный

, 

комплексный

 

ха

-

рактер

. 

Это

 

привело

, 

в

 

конечном

 

счете

, 

к

 

необходимости

 

разра

-

ботки

 

жестких

 

международных

 

требований

 

по

 

оценке

 

свойств

 

и

 

характеристик

 

электроэнер

-

гии

 

и

 

установлению

 

системы

 

количественных

 

показателей

 

41

ее

 

качества

, 

нормируемых

 

со

-

ответствующими

 

стандартами

, 

разработке

 

методов

 

оценки

 

на

-

дежности

 

и

 

экономичности

 

элек

-

троснабжения

 

потребителей

 

и

 

его

 

оптимизации

.

Снижение

 

КЭ

  (

технологиче

-

ские

 

нарушения

 

в

 

сетях

, 

сопро

-

вождающиеся

 

ощущаемыми

 

по

-

требителями

 

кратковременными

 

или

 

длительными

 

частичными

 

или

 

полными

 

прекращениями

 

электроснабжения

, 

провалами

 

напряжения

, 

потерями

 

электро

-

энергии

 

в

 

сетях

, 

приводящи

-

ми

 

к

 

отклонениям

 

напряжения

, 

гармоническими

 

искажениями

, 

скачками

 

и

 

несимметрией

 

напря

-

жения

) 

влечет

 

за

 

собой

 

значи

-

тельный

 

экономический

 

ущерб

.

Так

 

по

 

данным

 [31, 33, 34], 

эко

-

номический

 

ущерб

 

промышлен

-

ности

 

в

 

целом

 

деловому

 

со

-

обществу

 

Европейского

 

Союза

 

из

-

за

 

несоответствующего

 

КЭ

 

составляет

 

около

 10 

млрд

 

евро

 

в

 

год

, 

в

 

то

 

время

 

как

 

затраты

 

на

 

превентивные

 

меры

 

по

 

его

 

обеспечению

 

не

 

превышают

 

5% 

от

 

этой

 

суммы

. 

По

 

оценкам

 

ряда

 

российских

 

специалистов

 

удельный

 

ущерб

 

только

 

от

 

пере

-

рывов

 

электроснабжения

 

в

 

от

-

раслях

 

экономики

 

РФ

 

находится

 

в

 

среднем

 

в

 

пределах

 

от

 20 

до

700 

руб

./

кВт

·

ч

 [9, 15]. 

В

 

период

 

активного

 

формирования

 

Еди

-

ной

 

электроэнергетической

 

си

-

стемы

 

КЭ

 

в

 

узлах

 

подключения

 

новых

 

промышленных

 

нагрузок

 

в

 

основном

 

обеспечивалось

. 

Это

 

происходило

 

за

 

счет

 

опережа

-

ющего

 

развития

 

энергосистем

. 

В

 

более

 

поздний

 

период

 

вопро

-

сы

 

КЭ

 

отошли

, 

к

 

сожалению

, 

на

 

второй

 

план

. 

Необходимость

 

повышения

 

уровня

 

энергоэффективности

, 

энергобезопасности

 

и

 

качества

 

электроснабжения

 

обусловила

 

в

 

последние

 

годы

 

интенсифика

-

цию

 

научно

-

практических

 

работ

, 

направленных

 

на

 

модернизацию

 

и

 

инновационное

 

развитие

 

от

-

расли

 [2, 5–10]. 

При

 

этом

 

особое

 

внимание

 

обращено

 

на

 

новей

-

шие

 

технологии

, 

которые

 

полу

-

чают

 

в

 

мировой

 

практике

 

все

 

более

 

широкое

 

развитие

 

и

 

при

-

менение

 

в

 

электрических

 

се

-

тях

. 

Адаптации

 

характеристик

 

электрооборудования

 

в

 

зависи

-

мости

 

от

 

изменяющихся

 

режи

-

мов

, 

активное

 

взаимодействие

 

с

 

генерацией

 

и

 

потребителя

-

ми

 

электроэнергии

 

позволяют

 

создавать

 

эффективно

 

функ

-

ционирующие

 

энергосистемы

. 

Электрическая

 

сеть

 

при

 

этом

 

из

 

пассивной

, 

обеспечивающей

 

транспорт

 

и

 

распределение

 

электроэнергии

, 

превращает

-

ся

 

в

 

активную

. 

Ее

 

параметры

 

и

 

характеристики

 

изменяются

 

в

 

зависимости

 

от

 

режимов

 

рабо

-

ты

 

в

 

реальном

 

времени

. 

В

 

этих

 

режимах

 

все

 

субъекты

 

энер

-

гетического

 

рынка

: 

генерация

, 

сеть

, 

потребители

, 

принимают

 

активное

 

участие

. 

На

 

дости

-

жение

 

этих

 

целей

 

направлена

 

стратегия

 

развития

 

электросе

-

тевого

 

комплекса

 

Российской

 

Федерации

  (

далее

 

Стратегия

), 

утвержденная

 

распоряжением

 

Правительства

 

РФ

 

от

 3 

апре

-

ля

 2013 

г

. 

№

 511-

р

. 

В

 

документе

 

определена

 

основная

 

цель

 

дея

-

тельности

 

комплекса

 

на

 

период

 

до

 2030 

года

. 

Она

 

заключается

 

в

 

долгосрочном

 

обеспечении

 

на

-

дежности

, 

качества

 

и

 

доступного

 

энергоснабжения

 

потребителей

 

РФ

 

путем

 

организации

 

макси

-

мально

 

эффективной

 

и

 

соответ

-

ствующей

 

мировым

 

стандартам

 

сетевой

 

инфраструктуры

 

по

 

та

-

рифам

 

на

 

передачу

 

электриче

-

ской

 

энергии

, 

обеспечивающим

 

приемлемый

 

уровень

 

затрат

 

на

 

электрическую

 

энергию

 

для

 

рос

-

сийской

 

экономики

 

и

 

инвести

-

ционную

 

привлекательность

 

от

-

расли

 

через

 

адекватный

 

возврат

 

на

 

капитал

. 

Очевидно

, 

что

 

меры

 

по

 

обе

-

спечению

 

надежности

, 

качества

 

и

 

экономичности

 

электроснаб

-

жения

 

потребителей

 

теснейшим

 

образом

 

связаны

 

между

 

собой

. 

Их

 

разработка

 

и

 

внедрение

 

тре

-

буют

 

комплексного

 

подхода

, 

ос

-

нованного

 

на

 

инновационном

 

развитии

 

электрических

 

сетей

 

и

 

современных

 

методов

 

управ

-

ления

 

ими

 [4, 5]. 

Цели

 

настоящей

 

статьи

:

 

–

привлечь

 

внимание

 

к

 

не

 

об

-

ходи

 

мости

 

повышения

 

ка

 

чест

-

ва

 

электроснабжения

 

по

 

тре

-

бителей

;

 

–

дать

 

представление

 

о

 

суще

-

ствующих

 

в

 

электроэнерге

-

тике

 

России

 

на

 

современном

 

этапе

 

ее

 

функционирования

 

и

 

развития

 

взаимосвязанных

 

проблемах

 

качества

, 

надеж

-

ности

 

и

 

экономичности

 

элек

-

троснабжения

 

и

 

о

 

комплекс

-

ном

 

применении

 

современных

 

технических

 

средств

 

их

 

обе

-

спечения

;

 

–

сформулировать

 

предложе

-

ния

 

по

 

совершенствованию

 

нормативно

-

правовой

 

базы

 

для

 

эф

 

фективного

 

решения

 

задач

 

Стратегии

, 

и

 

в

 

первую

 

очередь

 

обеспечения

 

КЭ

 

у

 

потреби

 

телей

.

Проблема

 

КЭ

 

в

 

электрических

 

сетях

 

и

 

у

 

потребителей

, 

которой

 

посвящены

 

фундаментальные

 

монографии

 

и

 

многочисленные

 

статьи

, 

имеет

, 

как

 

показывает

 

их

 

анализ

, 

ряд

 

взаимосвязан

-

ных

 

аспектов

, 

рассматриваемых

 

ниже

. 

Специфика

 

электроэнерге

-

тической

 

системы

  (

ЭЭС

) 

РФ

 

по

 

отношению

 

к

 

энергосистемам

 

большинства

 

других

 

стран

 — 

низкая

 

территориальная

 

плот

-

ность

 

сетей

 

и

 

большая

, 

пред

 -

опре

 

деляющая

 

пониженную

 

на

-

дежность

 

и

 

высокие

 

сервисные

 

затраты

, 

средняя

 

протяженность

 

ЛЭП

 [6–8]. 

Как

 

показывает

 

ана

-

лиз

, 

в

 

распределительных

 

сетях

 

России

 

международные

 

показа

-

тели

 

надежности

 SAIDI 

и

 SAIFI 

примерно

 

в

 5–10 

раз

 

хуже

, 

чем

 

аналогичные

 

показатели

 

в

 

про

-

мышленно

 

развитых

 

странах

. 

Интегральный

 

индекс

 

на

-

дежности

 

на

 

границе

 

балансо

-

вой

 

принадлежности

 

субъектов

 

электроэнергетики

 

в

 

различных

 

регионах

 

РФ

 

находится

 

на

 

уров

-

не

 0,95–0,97, 

что

 

ниже

 

действу

-

ющего

 

нормативного

 

ключевого

 

индикатора

 0,996. 

В

 

соответствии

 

с

 

Энергетичес

-

кой

 

стратегией

 

России

 

до

 2030 

го

 -

да

, 

утвержденной

 

Правитель

-

ством

 

РФ

, 

ключевой

 

индикатор

 

стратегического

 

развития

 

дол

-

жен

 

быть

 

повышен

 

до

 

значения

 

0,9997, 

что

 

позволит

 

существен

-

но

 

снизить

 

возможность

 

суще

-

ствования

 

дефицитов

 

мощно

-

сти

 

и

 

электроэнергии

 

в

 

ЭЭС

. 

По

 

существу

, 

ставится

 

задача

 

приблизить

 

этот

 

показатель

 

к

 

современным

 

зарубежным

 

нормативам

 

вероятности

 

без

-

дефицитного

 

электроснабжения

 

№

 4 (43) 2017

42

(0,999–0,9997). 

Достижение

 

ука

-

занного

 

показателя

 

потребует

 

увеличения

 

удельных

 

инвести

-

ций

 

в

 

повышение

 

надежности

 

с

 3,95 

до

 9,3 

млн

 

рублей

 

на

 

ме

-

гаватт

 

нагрузки

 [15] 

и

 

введения

 

экономически

 

обоснованного

 

нормативного

 

уровня

 

надеж

-

ности

 

электроэнергетических

 

комплексов

 

по

 

регионам

 

и

 

по

 

отдельным

 

крупным

 

потребите

-

лям

, 

считая

, 

что

 

оптимальным

 

и

 

экономически

 

обоснованным

 

является

 

тот

 

уровень

, 

при

 

кото

-

ром

 

инвестиции

 

в

 

повышение

 

уровня

 

надежности

 

не

 

будут

 

превышать

 

вероятного

 

ущерба

 

от

 

недоотпуска

 

электроэнергии

 

потребителям

.

Относительные

 

потери

 

элек

-

троэнергии

 

в

 

электрических

 

се

-

тях

 

промышленно

 

развитых

 

стран

 

мира

 

по

 

экспертным

 

оцен

-

кам

, 

опубликованным

 

в

 

частно

-

сти

 

в

 [25], 

находятся

 

в

 

достаточ

-

но

 

широком

 

диапазоне

 3–6%. 

Как

 

отмечается

 

в

 [23, 24], 

про

-

слеживается

 

достаточно

 

четкая

 

связь

 

между

 

значением

 

этих

 

по

-

терь

 

и

 

уровнем

 

экономического

 

развития

 

стран

, 

так

 

как

 

эксперт

-

ная

 

оценка

 

потерь

 

определяет

-

ся

, 

исходя

 

из

 

ряда

 

показателей

, 

прежде

 

всего

 

ВВП

. 

При

 

этом

 

в

 

странах

 

с

 

более

 

развитой

 

эко

-

номикой

 

потери

 

электроэнергии

 

в

 

среднем

 

в

 2,5–3 

раза

 

ниже

, 

чем

 

в

 

России

, 

и

 

примерно

 

в

 6–10 

раз

 

ниже

, 

чем

 

в

 

экономически

 

отста

-

лых

 

регионах

. 

Как

 

отмечается

 

в

 [23], 

суммарная

 

величина

 

по

-

терь

 

электроэнергии

 

в

 

электри

-

ческих

 

сетях

 

России

 

в

 

целом

 

оценивается

 

в

 

размере

 

около

 

120 

млрд

 

кВт

·

ч

 

в

 

год

 

или

 

около

 

12% 

от

 

отпуска

 

электроэнергии

 

в

 

эти

 

сети

. 

В

 [24] 

приведено

 

при

-

ближенное

 

оценочное

 

значение

 

финансового

 

ущерба

 

от

 

потерь

 

электроэнергии

 

в

 

электрических

 

сетях

 

России

, 

который

 

по

 

состо

-

янию

 

на

 2016 

год

 

усредненно

 

со

-

ставил

 27 

млрд

 

долларов

. 

Как

 

показывает

 

анализ

 

структуры

 

потерь

 

в

 

электрических

 

сетях

, 

более

 80% 

суммарных

 

потерь

 

составляют

 

потери

 

электро

-

энергии

 

в

 

сетях

 0,4–110 

кВ

 

рас

-

пределительных

 

сетевых

 

компа

-

ний

 

и

 

территориальных

 

сетевых

 

компаний

. 

Особенно

 

велики

 

аб

-

солютные

 

и

 

относительные

 

по

-

тери

 

в

 

электрических

 

сетях

 0,4–

10 

кВ

 [23].

В

 

качестве

 

примера

 

на

 

ри

-

сунке

 1

а

 

представлена

 

диаграм

-

ма

 

обмена

 

активной

 

электро

-

энергией

 

между

 

ее

 

продавцом

 

(

поставщиком

) 

и

 

покупателем

 

(

потребителем

). 

В

 

рассматри

-

ваемом

 

примере

 

принято

, 

что

  

продавец

 

имеет

 

симметрич

-

ную

 

систему

 

генерирования

, 

а

 

покупатель

 — 

линейную

 

не

-

симметричную

 

нагрузку

 

(

нет

 

нулевой

 

последовательности

 

и

 

нет

 

искажения

 

синусоидаль

-

ности

 

кривой

 

напряжения

). 

При

 

этом

 

качество

 

электрической

 

энергии

 

по

 

коэффициенту

 

об

-

ратной

 

последовательности

 

не

 

соответствует

 

стандарту

 

на

 

КЭ

. 

В

 

этом

 

случае

 

продавец

, 

постав

-

ляющий

 

покупателю

 

активную

 

энергию

, 

не

 

получает

 

за

 

нее

 

от

 

покупателя

 

полную

 

плату

, 

по

-

скольку

 

счетчики

 

электрической

 

энергии

 

алгебраически

 

сумми

-

руют

 

всю

 

активную

 

энергию

, 

то

 

есть

 

из

 

энергии

 

прямой

 

после

-

довательности

 

вычитают

 

энер

-

гию

 

обратной

. 

Между

 

тем

 

эта

 

энергия

 

распространяется

 

по

 

электрическим

 

сетям

 

и

 

попада

-

ет

 

к

 

другим

 

покупателям

, 

име

-

ющим

 

симметричную

 

линейную

 

нагрузку

. 

Рисунок

  1

б

 

иллюстри

-

рует

 

диаграмму

, 

в

 

соответствии

 

с

 

которой

   

покупатель

 

оплачи

-

вает

 

согласно

 

показаниям

 

счет

-

чиков

 

электроэнергию

 

не

 

только

 

прямой

 

последовательности

, 

но

 

и

 

обратной

.

Очевидно

, 

что

 

при

 

расчете

 

за

 

электроэнергию

 

по

 

показаниям

 

счетчиков

 

в

 

первом

 

случае

 

потери

 

несет

 

продавец

 

электроэнергии

, 

а

 

во

 

втором

 — 

покупатель

. 

Этот

 

пример

 

сви

-

детельствует

 

о

 

прямой

 

количе

-

ственной

 

связи

 

КЭ

 

и

 

проблемы

 

энергосбережения

. 

Кроме

 

того

, 

он

 

подтверждает

 

возможность

 

строгой

 

количественной

 

иден

-

тификации

 

источника

 

искажений

 

качества

.

Развитие

 

современных

 

элек

-

трических

 

систем

 

сопровожда

-

ется

 

ростом

 

удельного

 

потре

-

бления

 

реактивной

 

мощности

, 

достигающим

 1 

квар

/

кВт

, 

что

, 

как

 

правило

, 

сопровождается

 

снижением

 

возможного

 

и

 

це

-

лесообразного

 

использования

 

реактивной

 

мощности

 

генерато

-

ров

 

электростанций

 [24]. 

Повы

-

шенные

 

по

 

отношению

 

к

 

опти

-

мальным

 

перетоки

 

реактивной

 

мощности

 

в

 

электрических

 

сетях

 

увеличивают

 

ток

 

на

 

отдельных

 

участках

 

сети

 

и

 

приводят

 

к

 

со

-

ответствующему

 

росту

 

потерь

 

мощности

 

и

 

электроэнергии

, 

снижению

 

передаваемой

 

актив

-

КАЧЕСТВО 

ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Рис

. 1. 

Диаграмма

 

обмена

 

электроэнергией

 

между

 

поставщиком

 

и

  

потре

-

бителем

Активная

 

энергия

 

обратной

по

сл

едов

ательно

сти

Активная

 

энергия

 

пр

ям

ой

по

сл

едов

ательно

сти

Показания

счетчика

ПОСТАВЩИК

ПОТРЕБИТЕЛЬ

Активная

 

энергия

обратной

 

по

сл

едов

ательно

сти

Активная

 

энергия

 

пр

ям

ой

по

сл

едов

ательно

сти

Показания

 

счетчика

ПОСТАВЩИК

ПОТРЕБИТЕЛЬ

б

)

а

)

43

ной

 

мощности

, 

пропускной

 

и

 

на

-

грузочной

 

способности

 

линий

 

и

 

трансформаторов

, 

что

 

в

 

конеч

-

ном

 

итоге

 

негативно

 

сказывает

-

ся

 

на

 

тарифах

 

на

 

электроэнер

-

гию

 

для

 

конечных

 

потребителей

 

и

 

экономике

 

электросетевых

 

предприятий

. 

Потери

 

напряже

-

ния

, 

связанные

 

с

 

передачей

 

ре

-

активной

 

мощности

, 

по

 

оценкам

, 

приведенным

 

в

 [26], 

составляют

 

примерно

 1/3 

суммарных

 

потерь

 

напряжения

 

в

 

сетях

 6 

и

 10 

кВ

 

и

 

порядка

 2/3 — 

в

 

сетях

 

более

 

высоких

 

напряжений

.

Как

 

показывают

 

энергети

-

ческие

 

обследования

, 

степень

 

компенсации

 

реактивной

 

мощ

-

ности

 

в

 

отечественной

 

электро

-

энергетике

 

значительно

 

ниже

, 

чем

 

в

 

промышленно

 

развитых

 

странах

. 

Более

 

того

, 

имеющи

-

еся

 

в

 

электрических

 

сетях

, 

на

 

электрических

 

станциях

 

и

 

у

 

по

-

требителей

 

возможности

 

для

 

согласованного

 

регулирования

 

реактивной

 

мощности

 

и

 

уров

-

ней

 

напряжения

 

используются

 

явно

 

недостаточно

. 

Это

 

явля

-

ется

 

одной

 

из

 

основных

 

причин

 

сравнительно

 

высоких

 

относи

-

тельных

 

потерь

 

электроэнергии

 

на

 

ее

 

передачу

, 

а

 

также

 

недопу

-

стимых

 

отклонений

 

напряжения

 

от

 

нормируемых

. 

Имеющиеся

 

в

 

настоящее

 

время

 

норматив

-

ные

 

документы

 [23], 

позволяю

-

щие

 

не

 

только

 

определять

 

ме

-

ста

 

установки

 

компенсирующих

 

устройств

 

и

 

их

 

параметры

 

при

 

разработке

 

проектов

 

развития

 

и

 

реконструкции

 

электрических

 

сетей

, 

присоединения

 

новых

 

по

-

требителей

, 

но

 

и

 

стимулировать

 

установку

 

средств

 

компенсации

 

в

 

системообразующих

 

и

 

распре

-

делительных

 

электрических

 

се

-

тях

 

и

 

сетях

 

потребителей

 

элек

-

троэнергии

, 

распространяются

 

в

 

большей

 

степени

 

на

 

взаимо

-

действие

 

потребителей

 

и

 

сете

-

вых

 

компаний

 

и

 

в

 

значительно

 

меньшей

 

степени

 

относятся

 

к

 

ге

-

нерации

.

Очевидно

, 

что

 

для

 

компенса

-

ции

 

реактивной

 

мощности

 

в

 

ЕЭС

 

России

 

на

 

уровне

 

передовых

 

ми

-

ровых

 

достижений

 

необходимо

 

введение

 

системной

 

услуги

 

по

 

регулированию

 

реактивной

 

мощ

-

ности

 

и

 

уровней

 

напряжения

, 

стимулирующей

 

участие

 

всех

 

субъектов

 

оптового

 

и

 

рознично

-

го

 

рынков

 

электроэнергии

 

в

 

этом

 

регулировании

, 

совершенство

-

вание

 

и

 

развитие

 

нормативно

-

правовой

 

базы

 

в

 

части

 

компен

-

сации

 

реактивной

 

мощности

.

КЭ

, 

как

 

известно

, 

является

 

одним

 

из

 

важнейших

 

факторов

, 

определяющих

 

нормальное

 

функционирование

 

электро

-

оборудования

, 

приборов

 

и

 

ап

-

паратов

 

с

 

точки

 

зрения

 

таких

 

характеристик

 

напряжения

, 

как

 

частота

, 

симметрия

, 

амплиту

-

да

, 

фаза

. 

Как

 

отмечалось

 

выше

, 

ухудшение

 

КЭ

 

приводит

 

к

 

нару

-

шению

 

ЭМС

. 

При

 

этом

, 

с

 

одной

 

стороны

, 

ухудшаются

 

эксплуата

-

ционные

 

характеристики

, 

возни

-

кает

 

ускоренный

 

износ

 

элек

 

тро

-

оборудования

 

в

 

силу

 

восприим

-

чивости

 

значительной

 

его

 

части

 

к

 

неудовлетворительному

 

КЭ

, 

а

 

с

 

другой

 — 

происходит

 

соот

-

ветственное

 

снижение

 

надежно

-

сти

 

электроснабжения

. 

При

 

этом

, 

учитывая

 

свойства

 

электроэнер

-

гии

, 

очевидно

 

нет

 

необходимо

-

сти

 

стремиться

 

к

 

приближению

 

ее

 

качества

 

к

 «

идеальному

», 

так

 

как

, 

во

-

первых

, 

не

 

существует

 

единого

 

универсального

 

спосо

-

ба

 

полного

 

устранения

 

проблем

 

КЭ

, 

во

-

вторых

, 

это

 

было

 

бы

 

эко

-

номически

 

нецелесообразно

, 

поскольку

 

сопряжено

 

со

 

значи

-

тельными

 

материальными

 

за

-

тратами

.

Сложность

 

проблемы

 

КЭ

 

об

-

условлена

 

еще

 

и

 

тем

, 

что

 

она

 

напрямую

 

затрагивает

 

взаимо

-

отношения

 

поставщика

 

электро

-

энергии

 (

продавца

) 

и

 

ее

 

потреби

-

теля

  (

покупателя

). 

Виновником

 

плохого

 

качества

 

электроэнер

-

гии

 

может

 

быть

 

как

 

ее

 

постав

-

щик

, 

так

 

и

 

потребитель

. 

Проблема

 

КЭ

, 

методы

 

и

 

сред

-

ства

 

его

 

обеспечения

 

носят

 

ин

-

тернациональный

 

харакер

. 

В

 

по

-

иск

 

методов

 

решения

 

проблемы

 

КЭ

 

за

 

рубежом

 

и

 

в

 

РФ

 

вовлече

-

но

 

значительное

 

количество

 

ис

-

следовательских

 

организа

 

ций

 

и

 

предприятий

. 

Теоретические

 

и

 

практические

 

аспекты

 

пробле

-

мы

 

обеспечения

 

КЭ

 

в

 

электри

-

ческих

 

сетях

 

обсуждаются

 

на

 

международных

 

конференциях

 

и

 

семинарах

, 

им

 

посвящен

 

целый

 

ряд

 

фундаментальных

 

работ

, 

статей

, 

докладов

  (

см

., 

в

 

частно

-

сти

 [1, 4, 6, 9, 10, 23, 25, 28–34]).

В

 

про

 

мышленно

 

развитых

 

странах

 

подключение

 

мощных

 

нелинейных

 

нагрузок

, 

искажаю

-

щих

 

форму

 

кривых

 

тока

 

и

 

напря

-

жения

 

электрической

 

сети

, 

допу

-

скается

 

только

 

при

 

соблюдении

 

требований

 

по

 

обеспечению

 

КЭ

 

и

 

при

 

наличии

 

соответствующих

 

технических

 

средств

 [32–35]. 

Суммарная

 

мощность

 

вновь

 

вво

-

димой

 

нелинейной

 

нагрузки

 

не

 

должна

 

превышать

 3–5% 

от

 

мощ

-

ности

 

всей

 

нагрузки

 

электросете

-

вой

 

компании

.

Иная

 

картина

 

наблюдается

 

в

 

нашей

 

стране

, 

где

 

подключе

-

ние

 

потребителей

, 

искажающих

 

напряжение

 

сети

, 

происходит

 

в

 

целом

 

достаточно

 

хаотично

. 

Выдача

 

технических

 

условий

 

на

 

присоединение

 

во

 

многом

 

фор

-

мальна

 

из

-

за

 

отсутствия

 

чет

-

ких

 

методик

 

и

 

недостаточного

 

применения

 

сертифицирован

-

ных

 

приборов

, 

фиксирующих

 

«

кто

 

виноват

». 

При

 

этом

 

про

-

мышленностью

 

не

 

выпускаются

 

в

 

требуемом

 

объеме

 (

во

 

многом

 

из

-

за

 

отсутствия

 

спроса

) 

совре

-

менные

 

высокотехнологичные

 

технические

 

средства

 

и

 

устрой

-

ства

 

улучшения

 

показателей

 

КЭ

, 

а

 

у

 

поставщиков

 

и

 

потребителей

 

электроэнергии

 

в

 

целом

 

отсут

-

ствуют

 

побуждающие

 

к

 

их

 

при

-

менению

 

экономические

 

стиму

-

лы

. 

В

 

результате

 

электрические

 

сети

 

России

 

оказались

 

перена

-

сыщенными

 

искажающим

 

обору

-

дованием

.

В

 

отдельных

 

регионах

 

сфор

-

мировались

 

уникальные

 

по

 

сво

-

ей

 

степени

 

искаженности

 

форм

 

кривых

 

тока

 

и

 

напряжения

 

ком

-

плексы

 

электрических

 

сетей

 

энергосистем

 

и

 

потребителей

,

что

 

существенно

 

обострило

 

про

-

блему

 

электроснабжения

 

потре

-

бителей

 

качественной

 

электро

-

энергией

. 

В

 

качестве

 

примера

 

можно

 

сослаться

 

на

 [21], 

где

 

при

-

веден

 

обзор

 

результатов

 

из

-

мерений

 

за

 

последние

 

годы

 

ПКЭ

 

в

 

электрических

 

сетях

 

110 

и

 220 

кВ

.

На

 

основе

 

анализа

, 

результа

-

ты

 

которого

 

авторы

 

рекоменду

-

ют

 

рассматривать

 

как

 

индикато

-

№

 4 (43) 2017

44

ры

, 

характеризующие

 

состояние

 

КЭ

 

в

 

распределительных

 

сетях

 

России

, 

сделаны

 

выводы

 

о

 

том

, 

что

 

во

 

многих

 

энергосис

 

темах

 

имеют

 

место

 

сис

 

тематические

 

нарушения

 

требований

 

дей

-

ствующего

 

стандарта

 

КЭ

. 

Наи

-

большие

 

уровни

 

несимметрии

 

и

 

искажения

 

синусоидальности

 

напряжения

 

имеют

 

место

 

в

 

элек

-

трических

 

сетях

, 

питающих

 

элек

-

трифицированные

 

железные

 

до

-

роги

 

переменного

 

тока

 

и

 

таких

 

крупных

 

потребителей

 

электро

-

энергии

, 

как

 

алюминиевые

 

за

-

воды

 

и

 

предприятия

 

металлур

-

гической

 

промышленности

. 

При

 

этом

 

неудовлетворительные

 

значения

 

отклонения

 

напряже

-

ний

 

наблюдаются

, 

как

 

правило

, 

в

 

дефицитных

 

энергосистемах

 

с

 

протяженными

 

электрически

-

ми

 

сетями

 

и

 

недостаточным

 

ко

-

личеством

 

средств

 

компенсации

 

реактивной

 

мощности

.

Требования

 

к

 

КЭ

 

и

 

харак

-

терис

 

тикам

 

электроэнергии

, 

по

-

казатели

 

которой

 

регистриру

-

ются

 

обычно

 

в

 

точках

 

переда

-

чи

 

электроэнергии

, 

определе

-

ны

 

целым

 

рядом

 

действующих

 

нормативно

-

техни

 

чес

 

ких

 

доку

-

ментов

, 

в

 

том

 

числе

 

Федераль

-

ными

 

законами

, 

Гражданским

 

кодексом

 

РФ

, 

Техническими

 

регламентами

, 

требованиями

 

государственных

 

стандартов

, 

Технологическими

 

правилами

 

оптового

 

рынка

 

электроэнер

-

гии

 

и

 

пр

. [11, 12, 16–18, 26, 27]. 

ГОСТ

 32144-2013 

нормирует

 

та

-

кие

 

определяющие

 

ПКЭ

, 

как

 

не

-

симметрия

, 

пределы

 

гармоник

 

и

 

другие

 

возмущения

 

в

 

точке

 

присоединения

 

электроприем

-

ников

 (

таблица

 1, 

более

 

подроб

-

но

 

см

. 

в

 [1, 23, 28, 32–36]).

Обеспечение

 

ПКЭ

 

в

 

электро

-

сетевом

 

комплексе

 

в

 

условиях

 

все

 

большего

 

возрастания

 

ис

-

кажающих

 

факторов

 

требует

 

решения

 

трех

 

принципиальных

 

задач

: 

регулирования

 

реактив

-

ной

 

мощности

, 

компенсации

 

не

-

синусоидальности

 

напряжения

 

и

 

фильтрации

 

высших

 

гармоник

, 

симметрирования

 

напряжения

. 

При

 

этом

 

во

 

всех

 

случаях

 

для

 

обеспечения

 

нормируемых

 

ПКЭ

 

мощность

 

короткого

 

замыкания

 

(

МКЗ

) 

в

 

узлах

 

подключения

 

на

-

грузки

  (

электроприемников

) 

яв

-

ляется

  «

определяющим

 

и

 

даже

 

критическим

 

фактором

» [35]. 

Очевидно

, 

чем

 

мощнее

 

источник

 

электроснабжения

 (

его

 

МКЗ

), 

тем

 

меньше

 

отклонения

 

параметров

 

электроэнергии

 

при

 

ее

 

передаче

 

и

 

меньше

 

влияние

 

мощных

 

или

 

резкопеременных

 

нагрузок

.

Предотвращение

 

послед

-

ствий

 

факторов

, 

ухудшающих

 

КЭ

, 

и

 

ограничение

 

их

 

влияния

 

возможно

 

на

 

основе

 

органи

-

зации

 

комплексного

 

процесса

 

управления

 

КЭ

. 

Это

 

определя

-

ет

 

необходимость

 

совершен

-

ствования

 

методических

, 

ор

-

ганизационных

 

и

 

технических

 

мероприятий

, 

направленных

 

на

 

установление

 

причин

 

и

 

источни

-

ков

 

нарушений

 

и

 

заключающих

-

ся

 

в

 

индивидуальном

 

и

 

центра

-

лизованном

 

подавлении

 

помех

 

с

 

обеспечением

 

повышенной

 

помехозащищеннос

 

ти

 

чувстви

-

тельных

 

к

 

искажениям

 

электро

-

приемников

 (c

м

., 

например

, [1, 32,

34, 37, 38]).

С

 

другой

 

стороны

, 

они

 

долж

-

ны

 

быть

 

направлены

 

на

 

выпол

-

нение

 

существующих

 

стандар

-

тов

, 

норм

 

и

 

правил

, 

реализацию

 

конкретных

 

мероприятий

 

по

 

по

-

вышению

 

надежности

 

и

 

энер

-

гоэффективности

 

электросете

-

вого

 

комплекса

 

страны

 

в

 

соот

-

ветствии

 

с

 

технической

 

полити

-

кой

 

электросетевых

 

компаний

. 

Эти

 

меры

 

в

 

первую

 

очередь

 

должны

 

быть

 

реализованы

 

в

 

се

-

тях

 

потребителей

 

электрической

 

КАЧЕСТВО 

ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Табл

. 1. 

Основные

 

характеристики

 

электрической

 

энергии

,

нормируемые

 

ПКЭ

, 

и

 

наиболее

 

вероятные

 

виновники

 

ухудшения

 

КЭ

 (

ГОСТ

 32144-2013)

Характеристики

электрической

 

энергии

Показатели

 

качества

 

электроэнергии

Наиболее

 

вероятные

 

виновники

ухудшения

 

качества

 

электроэнергии

Отклонение

 

частоты

Отклонение

 

значения

 

основной

 

частоты

 

напряже

-

ния

 

от

 

номинального

 

значения

Энергоснабжающая

 

организация

Медленные

 

изменения

 

напряжения

Положительное

 

и

 

отрицательное

 

отклонение

 

напряжения

 

от

 

номинального

 

в

 

точке

 

передачи

 

электроэнергии

Энергоснабжающая

 

организация

Колебания

 

напряжения

 

и

 

фликер

Доза

 

фликера

 (

кратковременная

 

и

 

длительная

)

Потребитель

 

с

 

переменной

 

нагрузкой

Несинусоидальность

 

напря

 

жения

Коэффициент

 

искажения

 

синусоидальности

 

кривой

 

напряжения

. 

Коэффициент

 

n

-

ой

 

гармониче

-

ской

 

составляющей

 

напряжения

Потребитель

 

с

 

нелинейной

 

нагрузкой

Несимметрия

 

трех

-

фазной

 

системы

напряжений

Коэффициент

 

несимметрии

 

напряжений

 

по

 

обрат

-

ной

 

последовательности

. 

Коэффициент

 

несимме

-

трии

 

напряжений

 

по

 

нулевой

 

последовательности

Несимметрия

 

в

 

электрической

 

сети

 

энергоснабжающей

 

организации

. 

Несим

-

метричная

 

нагрузка

 

электроприемников

 

потребителя

Провал

 

напряжения

Электромагнитная

 

помеха

, 

определяемая

 

напря

-

жением

 

и

 

длительностью

 

провала

 

напряжения

 

(

Приложение

 

А

 

к

 

ГОСТ

)

Неисправности

 

в

 

электрических

 

сетях

энергоснабжающей

 

организации

 

или

 

в

 

электроприемниках

 

потребителей

, 

подключение

 

мощной

 

нагрузки

Перенапряжения

Электромагнитная

 

помеха

, 

определяемая

 

на

-

пряжением

 

и

 

длительностью

 

напряжения

 (

Прило

-

жение

 

А

 

к

 

ГОСТ

)

Отключения

 

и

 

переключения

 

нагрузки

 

потребителей

Импульсные

напряжения

Импульсное

 

напряжение

 (

Приложение

 

Б

 

к

 

ГОСТ

)

Молниевые

 

разряды

, 

процессы

 

комму

-

тации

 

в

 

электрической

 

сети

 

или

 

в

 

элек

-

троустановке

 

потребителя

45

энергии

, 

так

 

как

 

именно

 

систе

-

мы

 

электроснабжения

 

потреби

-

телей

 

являются

 

в

 

большинстве

 

случаев

 

основными

 

виновника

-

ми

 

ухудшения

 

КЭ

.

Как

 

уже

 

отмечалось

 

ранее

, 

при

 

решении

 

проблемы

 

КЭ

 

в

 

электрических

 

сетях

 

необхо

-

димо

 

учитывать

 

ее

 

экономи

-

ческие

 

аспекты

. 

С

 

экономиче

-

ской

 

точки

 

зрения

 

может

 

быть

 

не

 

всегда

 

выгодно

 

добиваться

 

улучшения

 

характеристик

 

каче

-

ства

 

электроэнергии

, 

так

 

как

 

оп

-

тимальным

 

решением

 

проблемы

 

может

 

оказаться

 

создание

 

и

 

при

-

менение

 

электрооборудования

, 

аппаратов

 

и

 

приборов

, 

менее

 

чувствительных

 

к

 

изменению

 

параметров

 

напряжения

 

в

 

элек

-

трической

 

сети

. 

Этот

 

путь

 

доста

-

точно

 

часто

 

используют

 

для

 

обе

-

спечения

 

ЭМС

.

Развитие

 

электрических

 

се

-

тей

, 

ужесточение

 

требований

 

к

 

ПКЭ

 

определило

 

интенсифика

-

цию

 

работ

 

по

 

совершенствова

-

нию

 

существующих

 

и

 

разработ

-

кам

 

новых

 

технологий

, 

средств

 

и

 

устройств

 

повышения

 

КЭ

. 

Не

 

вдаваясь

 

в

 

подробный

 

анализ

 

характеристик

 

средств

 

обеспе

-

чения

 

КЭ

, 

их

 

достоинств

 

и

 

не

-

достатков

  (

этому

 

вопросу

 

по

-

священа

 

достаточно

 

обширная

 

библиография

, (

см

., 

например

, 

[1, 32–36, 39, 40]), 

отметим

, 

что

 

ни

 

одно

 

из

 

этих

 

устройств

 

не

 

является

 

в

 

общем

 

случае

 

уни

-

версальным

. 

Их

 

выбор

 

базиру

-

ется

 

на

 

технико

-

экономическом

 

анализе

 

эффективности

 

приме

-

нения

 

тех

 

или

 

иных

 

средств

 

ре

-

гулирования

 

напряжения

 

в

 

элек

-

трической

 

сети

, 

компенсации

 

реактивной

 

мощности

, 

несимме

-

трии

 

и

 

подавления

 

высших

 

гар

-

моник

, 

который

 

зависит

 

от

 

схе

-

мы

 

электрической

 

сети

, 

режима

 

работы

 

и

 

мощности

 

источника

 

ухудшения

 

КЭ

, 

вида

 

создавае

-

мых

 

им

 

ЭМП

.

При

 

этом

 

следует

 

иметь

 

в

 

виду

, 

что

 

вследствие

 

так

 

на

-

зываемого

 

«

параметрического

 

эффекта

» 

часто

 

компенсация

 

одной

 

ЭМП

 

может

 

повлиять

 

на

 

уровень

 

другой

. 

Важно

, 

чтобы

 

при

 

выборе

 

средств

 

улучшения

 

КЭ

 

обеспечивалось

 

снижение

 

уровня

 

ЭМП

, 

вносимых

 

самими

 

источниками

 

помех

  (

электро

-

приемниками

). 

С

 

этой

 

целью

 

эф

-

фективным

 

для

 

обеспечения

 

КЭ

 

в

 

целом

 

ряде

 

случаев

 

является

 

применение

 

принципа

 

разделе

-

ния

 

потребителей

 [1, 37, 38].

Следует

 

отметить

, 

что

 

ряд

 

конкретных

 

мер

 

по

 

обеспече

-

нию

 

КЭ

 

в

 

ЕНЭС

 

нашел

 

отраже

-

ние

 

в

 

Программе

 

инновационно

-

го

 

развития

 

ПАО

  «

ФСК

 

ЕЭС

» 

на

 

2016–2020 

годы

 

с

 

перспективой

 

до

 2025 

года

. 

В

 

раздел

  «

При

-

оритеты

 

инновационного

 

раз

-

вития

. 

Инновационные

 

проекты

 

и

 

мероприятия

» 

этой

 

программы

 

включен

 

инновационный

 

проект

 

«

Качество

 

электроэнергии

», 

це

-

лью

 

которого

 

является

 

постро

-

ение

 

системы

 

управления

 

каче

-

ством

 

электроэнергии

 

на

 

основе

 

ее

 

непрерывного

 

мониторинга

 

в

 

ЕНЭС

. 

При

 

этом

 

целями

 

реали

-

зации

 

указанного

 

проекта

 

явля

-

ются

: 

обеспечение

 

нормативных

 

показателей

 

КЭ

 

в

 

ЕНЭС

, 

повы

-

шение

 

эффективности

 

операци

-

онных

 

и

 

инвестиционных

 

затрат

, 

связанных

 

с

 

производственны

-

ми

 

процессами

, 

повышение

 

экс

-

плуатационного

 

ресурса

 

обо

-

рудования

. 

В

 

данном

 

контексте

 

программа

 

предусматривает

 

по

 

результатам

 

корректных

 

замеров

 

и

 

расчетов

 

размещение

 

в

 

слож

-

ных

 

схемно

-

режимных

 

узлах

 

электрической

 

сети

 

технических

 

средств

 

регулирования

, 

симме

-

трирования

 

и

 

компенсации

 

выс

-

ших

 

гармоник

 

напряжения

.

Прогресс

 

в

 

развитии

 

сило

-

вой

 

электроники

, 

разработка

 

новых

 

силовых

 

полупроводни

-

ковых

 

приборов

 

(

полностью

 

управляемых

 

тиристоров

 — 

GTO, IGCT, SGCT, 

биполярных

 

транзисторов

 

с

 

изолированным

 

затвором

-IGBT), 

постоянное

 

со

-

вершенствование

 

их

 

параме

-

тров

, 

повышение

 

быстродей

-

ствия

 

и

 

разрядности

 

сигнальных

 

процессоров

 

для

 

систем

 

управ

-

ления

, 

новые

 

решения

 

в

 

топо

-

логии

 

преобразователей

 

элек

-

трической

 

энергии

 

обеспечили

 

в

 

целом

 

качественно

 

новый

 

под

-

ход

 

к

 

построению

 

многофунк

-

циональных

 

систем

 

повышения

 

КЭ

. 

Речь

 

идет

 

о

 

технологиях

 

статического

 

тиристорного

 

ком

-

пенсатора

 

реактивной

 

мощно

-

сти

  (

СТК

), 

статического

 

компен

-

сатора

 

реактивной

 

мощности

 

с

 

ШИМ

-

преобразователем

 

на

-

пряжения

  (

СТАТКОМ

), 

активного

ф и л ьт р о

-

с имм етр и ру ю ще г о

 

устройства

  (

АФСУ

) 

на

 

основе

 

модульного

 

многоуровневого

 

ШИМ

-

преобразователя

 

(

ММС

), 

вставки

 

постоянного

 

тока

 

на

 

преобразователях

 

напряжения

 

(

ВПТН

), 

систем

 FACTS. 

Такие

 

Конденсаторная

 

батарея

 

и

 

реакторы

 

фильтров

№

 4 (43) 2017

46

технические

 

средства

 

позволя

-

ют

 

комплексно

 

решать

 

задачи

 

компенсации

 

реактивной

 

мощ

-

ности

, 

колебаний

 

и

 

провалов

, 

симметрирования

 

напряжения

, 

обеспечения

 

нормированного

 

уровня

 

гармоник

 

в

 

сети

 [1, 32, 

36, 39, 40]. 

В

 

то

 

же

 

время

 

они

 

до

-

статочно

 

сложны

, 

дороги

, 

непри

-

вычны

 

в

 

эксплуатации

 

и

 

требуют

 

от

 

персонала

 

при

 

обслуживании

 

соответствующего

 

уровня

 

ква

-

лификации

.

В

 

последние

 

годы

 

за

 

счет

 

про

-

грамм

 

НИОКР

 

и

 

инвестиционных

 

проектов

 

с

 

участием

 

ПАО

  «

ФСК

 

ЕЭС

» 

был

 

реализован

 

ряд

 

пи

-

лотных

 

проектов

 

с

 

применением

 

в

 

электрических

 

сетях

 

компании

 

средств

 

обеспечения

 

КЭ

. 

В

 

част

-

ности

, 

были

 

установлены

: 

СТАТ

-

КОМ

 

на

 

ПС

 400 

кВ

 «

Выборгская

» 

в

 

дополнение

 

к

 

имеющимся

 

на

 

ПС

 

электромашинным

 

синхрон

-

ным

 

компенсаторам

 

реактивной

 

мощности

 

и

 

батареям

 

конденса

-

торов

 

для

 

регулирования

 

балан

-

са

 

реактивной

 

мощности

 

вставки

 

постоянного

 

тока

 

Россия

-

Фин

-

ляндия

, 

вставка

 

постоянного

 

тока

 

на

 

преобразователях

 

на

-

пряжения

  (

ВПТН

) «

Могоча

» 

на

 

ПС

 220 

кВ

 

для

 

объединения

 

на

 

совместную

 

несинхронную

 

ра

-

боту

 

энергосистем

 

Забайкалья

 

и

 

Приамурья

. 

СТАТКОМ

 

и

 

ВПТН

, 

эквивалентируя

 

в

 

месте

 

уста

-

новки

 

ЭДС

, 

практически

 

позво

-

ляют

 

повысить

 

МКЗ

, 

то

 

есть

 

уси

-

ливают

 

энергосистему

. 

В

 

то

 

же

 

время

 

указанные

 

пи

-

лотные

 

проекты

 

носят

 

единич

-

ный

 

характер

, 

так

 

как

 

широкому

 

внедрению

 

современных

 

систем

 

повышения

 

КЭ

 

препятствует

 

от

-

сутствие

 

экономических

 

стиму

-

лов

 

как

 

у

 

сетевых

 

предприятий

, 

так

 

и

 

у

 

потребителей

. 

Следует

 

также

 

отметить

, 

что

 

достижения

 

последних

 

лет

 

в

 

области

 

элек

-

тромашиностроения

 

за

 

счет

 

при

-

менения

 

современных

 

техно

-

логий

 

конструирования

 

и

 

новых

 

материалов

, 

создание

 

в

 

России

 

(

ПАО

  «

Силовые

 

машины

») 

и

 

за

 

рубежом

 

мощных

 

синхронных

 

компенсаторов

  (

СК

) 

с

 

воздуш

-

ным

 

охлаждением

 

позволили

 

по

-

иному

 

взглянуть

 

на

 

возмож

-

ности

 

их

 

применения

 

для

 

повы

-

шения

 

КЭ

 

в

 

сис

 

темах

 

электро

-

снабжения

 [41]. 

Достоинства

 

СК

, 

устанавливаемых

 

на

 

ПС

 

и

 

рабо

-

тающих

 

в

 

режимах

 

компенсации

 

(

выдачи

 

и

 

потребления

) 

реактив

-

ной

 

мощности

 

при

 

мало

 

меняю

-

щихся

 

нагрузках

, 

общеизвест

-

ны

 [1, 35, 36].

СК

 

обеспечивают

 

поддержание

 

заданного

 

режимами

 

электриче

-

ской

 

сети

 

уровня

 

напряжения

, 

что

 

фактически

 

эквивалентно

 

повы

-

шению

 

МКЗ

. 

Особенно

 

эффектив

-

но

 

применение

 

СК

 

в

 

относительно

 

слабых

 

электрических

 

сетях

  (

со

 

сниженной

 

МКЗ

), 

питающих

 

тяго

-

вые

 

подстанции

 

железнодорож

-

ного

 

транспорта

 

и

 

однофазные

 

нагрузки

. 

В

 

докладе

  «

Улучшение

 

характеристик

 

энергосистемы

 

при

 

применении

 

синхронных

 

компен

-

КАЧЕСТВО 

ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Подвесные

 

транзисторные

 

модули

 

вставки

 

постоянного

 

тока

 

на

 

преобразователях

 

напряжения

 

СТАТКОМ

 

на

 

ПС

 220 

кВ

 «

Могоча

»

47

саторов

 

в

 HVDC-

системах

 

с

 

про

-

межуточными

 

отборами

», 

пред

-

ставленном

 

в

 

исследовательский

 

комитет

 

А

1 «

Вращающиеся

 

маши

-

ны

» 

СИГРЭ

 

группой

 

итальянских

 

специалистов

 

на

 

основе

 

проведен

-

ных

 

исследований

, 

обоснована

 

не

-

обходимость

 

выбора

 

вместо

 

СТК

 

для

 HVDC-

подстанции

 

в

 

Сардинии

 

4-

х

 

СК

 

с

 

высоким

 

моментом

 

инер

-

ции

 

и

 

воздушным

 

охлаждением

, 

мощностью

 175 

МВА

 

каждый

. 

По

 

мнению

 

итальянского

 

Системного

 

оператора

 

это

 

позволит

 

гарантиро

-

вать

 

устойчивое

 

и

 

безопасное

 

ре

-

гулирование

 

напряжения

 

в

 

мест

-

ной

 

системе

 

электроснабжения

, 

содержащей

 

большое

 

количество

 

источников

 

возобновляемой

 

элек

-

троэнергии

, 

покрывающей

 

почти

 

110% 

пиковой

 

нагрузки

. 

Стоит

 

от

-

метить

, 

что

 

при

 

обсуждении

 

до

-

клада

 

отмечено

, 

что

 

в

 

некоторых

 

странах

 

в

 

настоящее

 

время

 

имеет

 

место

 

активный

 

возврат

 

к

 

исполь

-

зованию

 

вращающих

 

машин

 

для

 

компенсации

 

реактивной

 

мощно

-

сти

. 

Как

 

показывают

 

исследования

 

и

 

практический

 

опыт

, 

в

 

ряде

 

слу

-

чаев

 

повышение

 

эффективности

 

обеспечения

 

КЭ

 

может

 

быть

 

до

-

стигнуто

 

при

 

применении

 

асинхро

-

низированных

 

синхронных

 

компен

-

саторов

 (

АСК

). 

Проект

 

применения

 

АСК

 

был

 

реализован

 

в

 

Москов

-

ской

 

энергосистеме

 

на

 

ПС

 500 

кВ

 

«

Бескудниково

», 

на

 

которой

 

были

 

установлены

 

два

 

АСК

 

мощностью

 

100 

МВА

 

каждый

 

с

 

воздушным

 

охлаждением

, 

устойчиво

 

работа

-

ющие

 

как

 

в

 

режиме

 

выдачи

, 

так

 

и

 

глубокого

 

потребления

 

реактив

-

ной

 

мощности

 

в

 

сети

 500 

кВ

 [42]. 

Стоимость

 

современных

 

много

-

функциональных

 

устройств

 

ком

-

пенсации

, 

несмотря

 

на

 

их

 

высо

-

кую

 

привлекательность

, 

остается

 

пока

 

весьма

 

значительной

, 

суще

-

ственно

 

превышая

 

стоимость

 

та

-

ких

 

традиционных

 

устройств

, 

как

 

регулирование

 

РПН

 

напряжения

 

трансформаторов

 

на

 

подстанци

-

ях

, 

применение

 

конденсаторных

 

батарей

, 

резонансных

 

фильтров

 

гармоник

, 

управляемых

 

шунтиру

-

ющих

 

реакторов

 

и

 

т

.

п

., 

что

 

также

 

в

 

определенной

 

степени

 

тормозит

 

их

 

внедрение

. 

Поэтому

 

в

 

каждом

 

конкретном

 

случае

 

для

 

принятия

 

решения

 

о

 

применении

 

тех

 

или

 

иных

 

устройств

 

компенсации

 

не

-

обходимо

 

сопоставление

 

эффек

-

та

 

от

 

мероприятий

 

по

 

улучшению

 

КЭ

 

с

 

неизбежными

 

при

 

этом

 

до

-

полнительными

 

затратами

. 

В

 

то

 

же

 

время

 

трудно

 

представить

, 

что

 

менеджмент

 

электросетевых

 

компаний

 

будет

 

в

 

условиях

 

отсут

-

ствия

 

экономических

 

стимулов

 

инициировать

 

включение

 

в

 

инве

-

стиционную

 

программу

 

разработ

-

ку

 

и

 

внедрение

 

проектов

 

установ

-

ки

 

дорогостоящих

 

технических

 

средств

 

повышения

 

КЭ

. 

Наиболее

 

реально

, 

что

 

предпочтение

 

будет

 

отдано

 

инвестициям

 

в

 

замену

 

фи

-

зически

 

изношенного

 

устаревшего

 

электрооборудования

 

на

 

новое

, 

гарантировано

 

обеспечивающее

 

надежность

 

электроснабжения

 

по

-

требителей

 

и

 

снижение

 

эксплуа

-

тационных

 

затрат

, 

так

 

как

 

именно

 

по

 

этим

 

показателям

 

в

 

конечном

 

счете

 

оценивается

 

деятельность

 

электросетевых

 

предприятий

. 

Очевидно

, 

что

 

для

 

стимулирова

-

ния

 (

а

 

в

 

некоторых

 

случаях

 

и

 

при

-

нуждения

) 

владельцев

 

источни

-

ков

 

искажения

 

КЭ

  (

ненадежные

 

электроустановки

, 

несимметрич

-

ные

 

и

 

несинусоидальные

 

нагруз

-

ки

 

и

 

т

.

п

.) 

к

 

установке

 

технических

 

средств

 

повышения

 

ПКЭ

 

требует

-

ся

 

введение

 

на

 

государственном

 

уровне

 

системы

 

скидок

 

и

 

надба

-

вок

 

к

 

тарифам

 

на

 

электроэнергию

 

за

 

искажения

 

КЭ

 

в

 

общей

 

точке

 

присоединения

. 

Применительно

 

к

 

электросетевым

 

компаниям

, 

ко

-

торые

 

не

 

принимают

 

участия

 

в

 

ре

-

ализации

 

электроэнергии

, 

мотиви

-

рующей

 

может

 

оказаться

 

введение

 

системной

 

услуги

 

по

 

поддержанию

 

рекомендованных

 

значений

 

МКЗ

. 

Для

 

регламентации

 

ответствен

-

ности

 

электросетевых

 

компаний

 

за

 

КЭ

 

целесообразно

 

принять

 

ре

-

комендованный

 [43] 

следующий

 

диапазон

 

МКЗ

: 

в

 

сетях

 6–35 

кВ

 — 

в

 

пределах

 150–1500 

МВА

; 

в

 

се

-

тях

 110–220 

кВ

 — 

в

 

пределах

 

5000–10000 

МВА

. 

При

 

этом

 

в

 

ка

-

честве

 

инструментов

 

обеспече

-

ния

 

опережающего

 

развития

 

узла

 

присоединения

 

по

 

результатам

 

проведенного

 

ТЭО

 

могут

 

выбра

-

ны

 

также

 

такие

 

мероприятия

, 

как

 

строительство

 

параллельных

 

ЛЭП

 

или

 

перевод

 

линий

 

на

 

более

 

высо

-

кий

 

класс

 

напряжения

, 

увеличение

 

мощности

 

трансформаторов

, 

уста

-

новка

 

технических

 

средств

 

повы

-

шения

 

КЭ

 

и

 

надежности

 

электро

-

снабжения

, 

в

 

качестве

 

которых

 

можно

 

рекомендовать

 

примене

-

ние

 

статических

 

компенсаторов

 

реактивной

 

мощности

, 

СТАТКОМ

,

АФСУ

 

и

 

электромашинных

 

син

-

хронных

 (

СК

) 

и

 

асин

 

хро

 

ни

 

зи

 

рован

 -

ных

  (

АСК

) 

компенсаторов

 

с

 

боль

-

шой

 

кратностью

 

форсировки

 

возбуждения

. 

При

 

оснащении

 

по

-

следних

 

маховиком

 

на

 

валу

 

в

 

ка

-

честве

 

накопителя

 

энергии

 

можно

 

успешно

 

решать

 

задачи

 

компенса

-

ции

 

провалов

 

напряжения

 

и

 

кра

-

тковременных

 

перерывов

 

электро

-

снабжения

 

и

 

колебаний

 

частоты

.

Задачи

 

обеспечения

 

надеж

-

ности

 

и

 

качества

 

электроэнергии

, 

экономичности

 

электроснабжения

 

потребителей

 

являются

 

приори

-

тетными

 

направлениями

 

энергети

-

ческой

 

стратегии

 

развития

 

России

 

на

 

долгосрочную

 

перспективу

, 

но

-

сят

 

межотраслевой

 

характер

 

и

 

от

-

носятся

 

к

 

проблемам

 

обеспечения

 

энергетической

 

и

 

национальной

 

безопасности

 

страны

. 

Решение

 

этих

 

задач

 

требует

 

совершенство

-

вания

 

и

 

развития

 

нормативно

-

правовой

 

базы

, 

а

 

также

 

проведе

-

ния

 

соответствующих

 

технических

 

и

 

организационных

 

мероприятий

, 

которые

 

определяются

 

стратегией

 

и

 

технической

 

политикой

 

электро

-

сетевых

 

компаний

 

и

 

должны

 

быть

 

основаны

 

на

 

применении

 

со

-

временных

 

технологий

 

передачи

 

и

 

распределения

 

электро

 

энергии

 

и

, 

прежде

 

всего

, 

средств

 

гибкого

 

управления

 

электрическими

 

се

-

тями

. 

Представляется

, 

что

 

совер

-

шенствование

 

нормативно

-

право

-

вой

 

базы

 

в

 

области

 

обеспечения

 

КЭ

 

в

 

первую

 

очередь

 

должно

 

быть

 

направлено

 

не

 

только

 

на

 

побужде

-

ние

 

всех

 

субъектов

 

электроэнерге

-

тического

 

рынка

 

целенаправлен

-

но

 

осуществлять

 

мероприятия

 

по

 

обеспечению

 

требуемого

 

качества

 

электроэнергии

, 

но

 

и

 

на

 

повыше

-

ние

 

ответственности

 

потребителей

 

за

 

ухудшение

 

ее

 

показателей

.

В

 

многочисленных

 

публикаци

-

ях

 

последних

 

лет

  (

см

., 

например

, 

[1, 8, 13, 15, 19, 21, 23]) 

в

 

той

 

или

 

иной

 

степени

 

затрагивались

 

пред

-

ложения

 

по

 

совершенствованию

 

нормативных

 

документов

. 

Однако

, 

как

 

показывает

 

анализ

, 

рассматри

-

ваемые

 

в

 

этих

 

публикациях

 

пред

-

ложения

 

затрагивают

 

отдельные

 

аспекты

 

проблемы

 

КЭ

 

и

 

не

 

охва

-

тывают

 

в

 

целом

 

всей

 

комплекс

-

ной

 

проблемы

 

КЭ

. 

В

 

то

 

же

 

время

 

№

 4 (43) 2017