Перспективы применения нового класса полупроводниковых регуляторов реактивной мощности в автоматизированной распределительной сети. Результаты опытно-промышленной эксплуатации

Page 1
background image

Page 2
background image

28

Ежеквартальный

 

спецвыпуск

 

 1 (20), 

март

 2021

Снижение

 

потерь

 

в

 

сетях

Сергей

 

ШУВАЛОВ

,

начальник

 

департа

-

мента

 

технологического

 

развития

 

и

 

инноваций

 

ПАО

 «

Россети

 

Ленэнерго

»

Дмитрий

 

ПАНФИЛОВ

,

д

.

т

.

н

., 

профессор

 

кафедры

 

Промыш

-

ленной

 

электроники

ФГБОУ

 

ВО

 «

НИУ

 «

МЭИ

»

Михаил

 

АСТАШЕВ

,

к

.

т

.

н

., 

доцент

заведую

-

щий

 

кафедрой

 

Промыш

-

ленной

 

электроники

 

ФГБОУ

 

ВО

 «

НИУ

 «

МЭИ

»

Перспективы

 

применения

 

нового

 

класса

 

полупровод

-

никовых

 

регуляторов

 

реактивной

 

мощности

 

в

 

автоматизированной

 

распределительной

 

сети

.

Результаты

 

опытно

-

промышленной

 

эксплуатации

В

 

статье

 

представлен

 

анализ

 

результатов

 

опытно

-

промыш

-

ленной

 

эксплуатации

 

нового

 

класса

 

полупроводникового

 

регулятора

 

реактивной

 

мощности

 

с

 

предельно

 

высоким

 

ка

-

чеством

 

регулирования

 

реактивного

 

тока

Приведены

 

резуль

-

таты

 

эксплуатации

проведенной

 

на

 

одной

 

из

 

транс

 

фор

 

ма

 -

торных

 

подстанций

 

распределительных

 

сетей

 

ПАО

 «

Россе

-

ти

 

Ленэнерго

», 

подтверждающие

 

заявленные

 

технические

 

характеристики

 

устройства

ориентированные

 

на

 

работу

 

в

 

составе

 

активно

-

адаптивных

 

сетей

в

 

том

 

числе

 

современ

-

ных

 

трансформаторных

 

подстанций

Продемонстрированы

 

эффекты

 

от

 

внедрения

 

устройства

 

и

 

перспективы

 

его

 

при

-

менения

.

З

аконодательством

 

большинства

 

современных

 

развитых

 

стран

в

 

том

 

числе

 

и

 

в

 

России

предусмотрено

что

 

электросбытовые

 

организации

 

должны

 

гаран

-

тировать

 

надежность

 

обеспечения

 

потребителей

 

электроэнергией

 

и

 

обеспечи

-

вать

 

ее

 

качество

 

в

 

соответствии

 

с

 

техническими

 

регламентами

Невыполнение

 

электросбытовыми

 

организациями

 

требований

 

по

 

качеству

 

электроэнергии

помимо

 

возможных

 

штрафных

 

санкций

несет

 

также

 

прямые

 

убытки

 

из

-

за

 

недоотпуска

 

электро

-

энергии

 

потребителям

 [1]. 

При

 

этом

 

нагрузки

 

современных

 

распределительных

 

сетей

 

России

 

характеризуются

 

массовым

 

появлением

 

искажающих

 

электроприемников

 

с

 

не

-

линейными

 

вольт

-

амперными

 

характеристиками

увеличением

 

объемов

 

потребления

усилением

 

неравномерности

 

графиков

 

нагрузки

явно

 

выраженным

 

разнородным

 

харак

-

тером

 

электрических

 

нагрузок

 

потребителей

 [2, 3]. 

Все

 

вышеперечисленные

 

факторы

 

приводят

 

к

 

повышению

 

уровня

 

реактивной

 

мощности

передаваемой

 

по

 

электрическим

 

сетям

превышению

 

установившимся

 

отклонением

 

напряжения

 

допустимых

 

ГОСТ

 32144 


Page 3
background image

29

Александр

 

РОЖКОВ

,

к

.

т

.

н

., 

старший

 

преподаватель

 

кафедры

 

Промыш

-

ленной

 

электроники

 

ФГБОУ

 

ВО

 «

НИУ

 «

МЭИ

»

Роман

 

КРАСНОПЕРОВ

,

инженер

 1 

категории

кафедры

 

Промыш

-

ленной

 

электроники

 

ФГБОУ

 

ВО

 «

НИУ

 «

МЭИ

»

величин

недоотпуску

 

электроэнергии

 

потребителям

а

 

также

 

ухудшению

 

качества

 

поставляемой

 

электроэнергии

 

в

 

целом

.

Одним

 

из

 

известных

 

и

 

эффективных

 

мероприятий

 

по

 

повышению

 

качества

 

элек

-

троэнергии

 

является

 

установка

 

компенсирующих

 

реактивную

 

мощность

 

устройств

 

[5]. 

В

 

распределительных

 

сетях

 

одним

 

из

 

распространенных

 

решений

 

по

 

компенса

-

ции

 

реактивной

 

мощности

 

является

 

применение

 

статических

 

компенсаторов

 

реак

-

тивной

 

мощности

 (

СКРМ

) [4, 5]. 

При

 

этом

 

для

 

серийно

 

выпускаемых

 

на

 

сегодняшний

 

день

 

СКРМ

 

характерны

 

следующие

 

особенности

 

их

 

работы

:

 

ориентация

 

на

 

работу

 

в

 

трехфазном

 

режиме

;

 

количество

 

переключений

 

уровней

 

регулирования

 

реактивной

 

мощности

 

ограни

-

чивается

 

ресурсом

 

механических

 

контакторов

;

 

генерация

 

высших

 

гармоник

 

в

 

электрическую

 

сеть

 

и

как

 

следствие

необходи

-

мость

 

дополнительной

 

установки

 

устройств

 

фильтрации

;

 

относительно

 

низкое

 

быстродействие

 (

единицы

 

и

 

десятки

 

минут

);

 

недостаточная

 

ориентация

 

на

 

современные

 

протоколы

 

телеуправления

 

по

 

стан

-

дартам

 

МЭК

 61850 

и

 

МЭК

 60870-5-104;

 

использование

 

импортной

 

компонентной

 

базы

.

Несмотря

 

на

 

наличие

 

у

 

существующих

 

СКРМ

 

перечисленных

 

характерных

 

осо

-

бенностей

они

 

продолжают

 

функционировать

 

в

 

составе

 

электрических

 

сетей

Одна

-

ко

 

в

 

ближайшем

 

будущем

 

функционала

 

данных

 

преобразовательных

 

установок

 

бу

-

дет

 

недостаточно

 

для

 

функционирования

 

их

 

в

 

составе

 

перспективных

 

электрических

 

сетей

Стоит

 

отметить

что

 

в

 

настоящее

 

время

 

ПАО

 «

Россети

» 

всячески

 

поддержи

-

вает

 

развитие

 

активно

-

адаптивных

 

электрических

 

сетей

в

 

том

 

числе

 

современных

 

трансформаторных

 

подстанций

Так

в

 [6] 

указаны

 

технологические

 

приоритеты

 

ПАО

 

«

Россети

», 

обеспечивающие

 

повышение

 

надежности

 

и

 

эффективности

 

функциони

-

рования

 

электросетевого

 

комплекса

 

в

 

краткосрочной

 

и

 

среднесрочной

 

перспективе

К

 

основным

 

из

 

приоритетов

 

можно

 

отнести

:

 

применение

 «

необслуживаемого

» 

энергоэффективного

 

оборудования

;

 

сокращение

 

совокупной

 

стоимости

 

владения

 

применяемого

 

оборудования

 

и

 

тех

-

нологий

;

 

построение

 

интеллектуальной

 

энергетической

 

системы

 

с

 

активно

-

адаптивной

 

сетью

 (Smart Grid);

 

внедрение

 

цифровых

 

элементов

 

электрической

 

сети

;

 

развитие

 

мультиагентных

 

технологий

 

управления

;

 

применение

  «

активных

» 

элементов

 

сети

  (

устройства

 

на

 

базе

 

силовой

 

электро

-

ники

системы

 

накопления

 

энергии

 

и

 

т

д

.).

Таким

 

образом

для

 

работы

 

современных

 

СКРМ

 

в

 

составе

 

активно

-

адаптивных

 

электрических

 

сетей

 

и

 

трансформаторных

 

подстанций

 

они

 

должны

 

обладать

вы

-

соким

 

быстродействием

 (20–40 

мс

), 

пофазным

 

независимым

 

регулированием

на

-

дежностью

 

работы

 

при

 

различном

 

характере

 

нагрузок

возможностью

 

автономного

и

/

или

 

дистанционного

 

управления

функциями

 

мониторинга

 

состояния

 

линии

 

элек

-

тропередачи

 

и

 

диагностики

 

работы

 

самого

 

устройства

принципы

 

функционирования

 

устройств

 

должны

 

способствовать

 

улучшению

 

качества

 

электрической

 

энергии

быть

 

ориентированными

 

на

 

использование

 

отечественной

 

компонентной

 

базы

при

 

этом

 

характеризоваться

 

высокими

 

технико

-

экономическими

 

показателями

В

 

настоящей

 

работе

 

представлены

 

результаты

 

опытно

-

промышленной

 

эксплу

-

атации

 

полупроводникового

 

регулятора

 

реактивной

 

мощности

  (

ПРРМ

), 

ориентиро

-

ванного

 

на

 

работу

 

в

 

составе

 

активно

-

адаптивных

 

электрических

 

сетей

в

 

том

 

числе

 

современных

 

трансформаторных

 

подстанций

Показана

 

эффективность

 

работы

 

по

-

добных

 

устройств

 

на

 

примере

 

их

 

функционирования

 

в

 

составе

 

традиционных

 

рас

-

пределительных

 

сетей

 

ПАО

 «

Россети

 

Ленэнерго

».

Инициатором

 

разработки

 

и

 

внедрения

 

в

 

опытно

-

промышленную

 

эксплуатацию

 

нового

 

класса

 

полупроводниковых

 

регуляторов

 

реактивной

 

мощности

 

с

 

предель

-


Page 4
background image

30

Ежеквартальный

 

спецвыпуск

 

 1 (20), 

март

 2021

но

 

высоким

 

качеством

 

регулирования

 

реактивного

 

тока

 

для

 

применения

 

в

 

активно

-

адаптивных

 

электрических

 

сетях

 

выступило

 

ПАО

  «

Россети

 

Ленэнерго

». 

Исполните

-

лем

 

работы

 

являлся

 

Московский

 

энергетический

 

институт

 

(

НИУ

  «

МЭИ

»). 

НИУ

  «

МЭИ

» 

совместно

 

со

 

специалистами

 

АО

  «

ЭНИН

» 

разработан

 

типоряд

 

полупроводниковых

 

ре

-

гуляторов

 

реактивной

 

мощности

характеризующийся

 

высокими

 

технико

-

экономическими

 

показателями

По

 

ре

-

зультатам

 

разработок

 

и

 

исследований

 

на

 

базе

 

ПАО

 «

Элек

-

тровыпрямитель

», 

имеющем

 

совместный

 

с

 

АО

  «

ЭНИН

» 

опыт

 

разработки

 

и

 

реализации

 

управляемых

 

источников

 

реактивной

 

мощности

изготовлен

 

опытно

-

промышленный

 

образец

 (

ОПО

ПРРМ

Основными

 

характерными

 

особенностями

 

реализован

-

ного

 

ОПО

 

ПРРМ

 

являются

:

 

реализация

 

силовой

 

схемы

 

устройств

 

на

 

базе

 

совре

-

менных

 

тиристорно

-

переключаемых

 

схем

 [7, 8], 

что

 

позволяет

 

осуществлять

 

смену

 

уровней

 

регулирования

 

реактивной

 

мощности

 

за

 

время

не

 

превышающее

 

период

 

сетевого

 

напряжения

 (20 

мс

неограниченное

 

количество

 

раз

;

 

реализация

 

большого

 

количества

 

уровней

 

регулируемой

 

реактивной

 

мощности

 

при

 

ограниченном

 

количестве

 

реактивных

 

элементов

 

в

 

устройстве

;

 

удаленный

 

мониторинг

 

и

 

передача

 

в

 

диспетчерский

 

пункт

 

данных

 

о

 

режимах

 

работы

 

устройства

уровнях

 

напряжений

 

и

 

токов

 

линии

 

электропередачи

 

в

 

месте

 

его

 

включения

 

в

 

электрическую

 

сеть

 

посредством

 

связи

 

через

 

современные

 

протоколы

 

телеуправления

;

 

построение

 

на

 

основе

 

отечественной

 

компонентной

 

базы

 

силовой

 

электроники

 

и

 

микропроцессорной

 

тех

-

ники

.

Характеристики

 

устройства

прошедшего

 

опытно

-

про

-

мышленную

 

эксплуатацию

приведены

 

в

 

таблице

 1.

На

 

рисунке

 1 

представлены

 

фотографии

 

ОПО

 

ПРРМ

 

в

 

составе

 

трансформаторной

 

подстанции

.

Снижение

 

потерь

 

в

 

сетях

Табл

. 1. 

Основные

 

технические

 

характеристики

реализованного

 

ОПО

 

ПРРМ

Параметры

Значения

Электрические

1

Класс

 

напряжения

0,4 

кВ

, 50 

Гц

2

Максимальная

 

мощность

50 

квар

3

Максимальный

 

ток

 

в

 

фазе

75 

А

4

Количество

 

уровней

 

регулирования

 

реактивной

 

мощности

32

5

Возможность

 

пофазного

 

управления

Имеется

6

Возможность

 

работы

 

в

 

режиме

 

автоматического

 

регулирования

 

реактивной

 

мощности

 

и

 

регулирова

-

ния

 

напряжения

 

в

 

узле

 

подключения

 

ОПО

 

ПРРМ

 

к

 

ЛЭП

Имеется

7

Поддержка

 

протокола

 

МЭК

 61850

Имеется

8

Поддержка

 

протокола

 

МЭК

 60870-

5-104

Имеется

Климатические

1

Колебания

 

температуры

 

окружаю

-

щей

 

среды

от

 –40 

до

 +40°

С

2

Колебания

 

атмосферного

 

давления от

 86,6 

до

 106,7 

кПа

3

Тип

 

атмосферы

ΙΙ

 

по

 

ГОСТ

 15150

4

Степень

 

защиты

IP 32

5

Высота

 

установки

 

над

 

уровнем

 

моря

до

 1000 

м

Конструктивные

 

и

 

массогабаритные

1

Габариты

 (

Ш

×

В

×

Г

)

800×1665×500 

мм

2

Вес

280 

кг

3

Тип

 

ввода

Снизу

Рис

. 1. 

ОПО

 

ПРРМ

 

в

 

составе

 

трансформаторной

 

подстанции

а

место

 

установки

 

ОПО

 

ПРРМ

б

силовая

 

часть

 

ОПО

 

ПРРМ

в

сис

-

тема

 

управления

 

ОПО

 

ПРРМ

б

)

а

)

в

)


Page 5
background image

31

С

 

целью

 

подтверждения

 

заявленных

 

функциональных

 

характеристик

 

реализованного

 

устройства

 

была

 

организо

-

вана

 

опытно

-

промышленная

 

эксплуатация

 

ОПО

 

ПРРМ

 

на

 

одной

 

из

 

подстанций

 

распределительных

 

сетей

 

ПАО

 «

Рос

-

сети

 

Ленэнерго

». 

Во

 

время

 

опытно

-

промышленной

 

эксплуатации

 

были

 

проверены

 

следующие

 

базовые

 

характеристики

 

ОПО

 

ПРРМ

:

 

автономная

 

работа

 

в

 

режиме

 

автоматической

 

компен

-

сации

 

реактивной

 

мощности

 

нагрузки

;

 

независимое

 

пофазное

 

регулирование

 

реактивной

 

мощности

;

 

наличие

 

возможности

 

пофазной

 

установки

 

принуди

-

тельного

 

уровня

 

реактивной

 

мощности

;

 

поддержка

 

телеуправления

 

по

 

стандартам

 

МЭК

 60870-

5-104 

и

 

МЭК

 61850;

 

дистанционный

 

удаленный

 

мониторинг

 

и

 

передача

 

в

 

диспетчерский

 

пункт

 

данных

 

о

 

режимах

 

работы

 

устройства

уровнях

 

напряжений

токов

 

линии

 

электро

-

передачи

 

в

 

месте

 

его

 

включения

 

в

 

электрическую

 

сеть

.

Для

 

проведения

 

опытно

-

промышленной

 

эксплуатации

 

была

 

выбрана

 

подстанция

характеризующаяся

 

высокими

 

коэффициентами

 

реактивной

 

мощности

  (

tg

 

), 

колеблю

-

щимися

 

в

 

диапазоне

 

от

 0,2 

до

 0,6, 

причем

 

допустимое

 

зна

-

чение

 0,4, 

указанное

 

в

 

Приказе

 

Министерства

 

энергетики

 

РФ

 

от

 23 

июня

 2015 

года

 

 380, 

превышается

 

в

 

течение

 

значительной

 

доли

 

времени

Стоит

 

также

 

отметить

что

 

для

 

выбранной

 

подстанции

 

изначально

 

характерно

 

низкое

 

эквивалентное

 

сопротивление

 

сети

 

в

 

точке

 

присоединения

 

нагрузок

а

 

также

 

тенденция

 

к

 

завышенному

 

напряжению

что

 

позволило

 

проверить

 

работу

 

ОПО

 

ПРРМ

 

в

 

различных

 

режимах

 

работы

.

Основной

 

задачей

 

ОПО

 

ПРРМ

 

на

 

объекте

 

проведения

 

опытно

-

промышленной

 

эксплуатации

 

являлось

 

обеспече

-

ние

 

автоматической

 

компенсации

 

реактивной

 

мощности

 

потребителей

 

одного

 

из

 

питающих

 

силовых

 

трансфор

-

маторов

 6/0,4 

кВ

 

подстанции

При

 

этом

 

допускалось

 

при

-

сутствие

 

реактивной

 

мощ

-

ности

 

на

 

трансформаторе

 

на

 

уровне

 

не

 

более

 

шага

 

регулирования

 

ОПО

 

ПРРМ

 

(+/– 0,55 

квар

). 

Стоит

 

так

-

же

 

отметить

что

 

помимо

 

реализации

 

мероприятий

направленных

 

на

 

умень

-

шение

 

уровня

 

реактивной

 

мощности

 

на

 

выбранной

 

подстанции

ОПО

 

ПРРМ

 

не

 

должен

 

ухудшать

 

качество

 

электрической

 

энергии

 

в

 

месте

 

подключения

Так

например

компенсация

 

реактивной

 

мощности

 

не

 

должна

 

приводить

 

к

 

выхо

-

ду

 

напряжения

 

на

 

трансформаторе

 

за

 

пределы

 

нормируе

-

мых

 

ГОСТ

 32144-2013 

величин

Для

 

осуществления

 

верификации

 

заявленных

 

функцио

-

нальных

 

характеристик

 

ОПО

 

ПРРМ

 

в

 

течение

 

всей

 

опытно

-

промышленной

 

эксплуатации

 

была

 

организована

 

непрерыв

-

ная

 

фиксация

 

всех

 

режимов

 

работы

 

линии

 

электропередачи

 

в

 

месте

 

подключения

 

устройства

а

 

также

 

режимов

 

работы

 

самого

 

ОПО

 

ПРРМ

Фиксация

 

и

 

сохранение

 

информации

 

о

 

режимах

 

работы

 

была

 

осуществлена

 

с

 

помощью

 

поверен

-

ных

 

приборов

 — 

измерителей

 

показателей

 

качества

 

элек

-

троэнергии

 (

ИПКЭ

РЕСУРС

-UF2M.

Система

 

управления

 

ОПО

 

ПРРМ

 

осуществляет

 

непре

-

рывный

 

мониторинг

 

реактивной

 

мощности

 

нагрузки

 

незави

-

симо

 

в

 

каждой

 

из

 

фаз

Регулирование

 

реактивной

 

мощности

 

также

 

осуществляется

 

в

 

каждой

 

из

 

фаз

 

независимо

 

друг

 

от

 

друга

На

 

рисунке

 2 

в

 

качестве

 

примера

 

приведена

 

диаграм

-

ма

 

работы

 

ОПО

 

ПРРМ

 

в

 

автоматическом

 

режиме

 

работы

 

для

 

фазы

 

А

При

 

этом

 

обмен

 

данными

 

и

 

управление

 

ОПО

 

ПРРМ

 (

задание

 

уставок

режимов

 

работы

прием

 

диагности

-

ческой

 

информации

осуществлялись

 

по

 

каналам

 

дистанци

-

онной

 

связи

 

МЭК

 60870-5-104 

и

 

МЭК

 61850.

Как

 

можно

 

заметить

 

из

 

рисунка

 2, 

смена

 

уровней

 

регу

-

лирования

 

реактивной

 

мощности

согласно

 

заложенным

 

алгоритмам

 

работы

осуществляется

 

дискретно

Частота

 

изменения

 

уровней

 

регулирования

 

для

 

выбранного

 

объекта

 

эксплуатации

 

была

 

выбрана

 5 

переключений

 

в

 

минуту

При

 

необходимости

частота

 

переключений

 

может

 

быть

 

увеличе

-

на

 

до

 

десятка

 

переключений

 

в

 

секунду

без

 

последствий

 

на

 

режимы

 

работы

 

и

 

функции

 

устройства

ресурс

 

переключе

-

ния

 

уровней

 

регулирования

 

которого

 

не

 

ограничен

.

На

 

рисунке

 3 

приведены

 

диаграммы

 

реактивной

 

мощно

-

сти

 

питающего

 

трансформатора

 

и

 

ОПО

 

ПРРМ

 

на

 

одном

 

из

 

интервалов

 

времени

 

опытно

-

промышленной

 

эксплуатации

Для

 

сравнения

 

на

 

этом

 

же

 

рисунке

 

приведены

 

диаграммы

 

реактивной

 

мощности

 

до

 

и

 

после

 

установки

 

ПРРМ

 

в

 

под

-

станции

.

Рис

. 2. 

Реактивная

 

мощность

 

ОПО

 

ПРРМ

 

и

 

питающего

 

трансформатора

 

подстанции

 

в

 

фазе

 

А

 

в

 

автоматическом

 

режиме

 

работы

 

ОПО

 

ПРРМ

 

на

 

интервале

 10 

минут

 (

данные

 

с

 

ИПКЭ

)

6

4

2

0

–2

–4

–6

–8

–10

–12

–14

12:50

12:51

12:52

12:53

12:54

12:55

12:56

12:57

12:58

12:59

13:00

Q

 

трансформатора

Q

 

ПРРМ

P

кВт

 / 

Q

квар


Page 6
background image

32

Ежеквартальный

 

спецвыпуск

 

 1 (20), 

март

 2021

Как

 

можно

 

заметить

 

из

 

рисунка

 3, 

ОПО

 

ПРРМ

 

осу

-

ществляет

 

полную

 

компенсацию

 

реактивной

 

мощности

На

 

рисунке

 4 

приведены

 

диаграммы

 

работы

 

ОПО

 

ПРРМ

 

на

 

одном

 

из

 

интервалов

 

времени

 

опытно

-

промышленной

 

эксплуатации

 

при

 

превышении

 

напряжением

 

питающего

 

трансформатора

 

заданной

 

уставки

.

Рисунок

 4 

демонстрирует

 

реакцию

 

ОПО

 

ПРРМ

 

на

 

пре

-

вышение

 

напряжением

 

допустимых

 

заданных

 

уставок

 (110% 

от

 

номинального

 

напряжения

). 

В

 

алгоритмы

 

работы

 

ОПО

 

ПРРМ

 

заложена

 

опережающая

 

реакция

 

на

 

превышение

 

напряжением

 

заданных

 

уставок

Так

при

 

достижении

 

на

-

пряжением

 

уровня

 109% (

момент

 

времени

 

t

1

ОПО

 

ПРРМ

 

начинает

 

осуществлять

 

мероприятия

 

по

 

снижению

 

уровня

 

напряжения

 — 

начинает

 

последовательное

 

уменьшение

 

уровня

 

регулируемой

 

реактивной

 

мощности

При

 

достиже

-

нии

 

напряжением

 

уровня

 108,5% 

ОПО

 

ПРРМ

 

автоматиче

-

ски

 

возобновляет

 

работу

 

в

 

режиме

 

компенсации

 

реактивной

 

мощности

В

 

случае

 

если

 

уменьшение

 

уровня

 

регулируемой

 

реактивной

 

мощности

 

не

 

приводит

 

к

 

уменьшению

 

уровня

 

на

-

пряжения

ОПО

 

ПРРМ

 

перестает

 

компенсировать

 

реактивную

мощность

 

и

 

находится

 

в

 

данном

 

режиме

 

работы

 

до

 

тех

 

пор

пока

 

напряжение

 

не

 

вернется

 

в

 

допустимый

 

диапазон

.

На

 

рисунке

 5 

в

 

качестве

 

при

-

мера

 

приведены

 

осциллограммы

 

тока

 

и

 

напряжения

 

ОПО

 

ПРРМ

 

в

 

фазе

 

С

а

 

на

 

рисунках

 6, 7 

и

 8 

приведено

 

пофазное

 

сравнение

 

гармонических

 

составляющих

 

на

-

пряжения

 

в

 

фазах

 

А

В

 

и

 

С

 

соот

-

ветственно

Из

 

приведенных

 

диаграмм

 

вид

-

но

что

 

токи

 

и

 

напряжения

 

ОПО

 

ПРРМ

 

являются

 

синусоидальными

гармонические

 

коэффициенты

 

на

-

Снижение

 

потерь

 

в

 

сетях

Рис

. 3. 

Суммарные

 

трехфазные

 

реактивные

 

мощности

 

питающего

 

трансформатора

 (

сети

), 

ОПО

 

ПРРМ

 

и

 

нагрузки

 

подстанции

 

до

 (

а

и

 

после

 (

б

установки

 

ОПО

 

ПРРМ

 (

данные

 

с

 

ИПКЭ

)

а

)

б

)

40

30

20

10

0

30

20

10

0

–10

–20

–30

03:40

03:50

04:00

04:10

04:20

04:30

04:40

04:50

05:00

05:10

05:20

05:30

01:00

01:30

02:00

02:30

03:00

03:30

04:00

04:30

Время

Время

Мощность

квар

Мощность

квар

Суммарная

 

реактивная

 

мощность

 

сети

 (

Q

ABC 

сети

), 

квар

Суммарная

 

реактивная

 

мощность

 

нагрузки

 (

Q

ABC 

нагрузки

), 

квар

Суммарная

 

реактивная

 

мощность

 

ПРРМ

 (

Q

ABC 

ПРРМ

), 

квар

Рис

. 4. 

Уровень

 

реактивной

 

мощности

 

трансформатора

 

и

 

ОПО

 

ПРРМ

 

в

 

фазе

 

А

 

и

 

на

-

пряжение

 

в

 

той

 

же

 

фазе

 

на

 

интервале

 

пяти

 

минут

 (

данные

 

с

 

ИПКЭ

)

Напряжение

 

в

 

точке

 

подключения

 

ПРРМ

Реактивная

 

мощность

 

ПРРМ

t

1

t

2

t

3

t

4

Q

квар

U

о

.

е

Рис

. 5. 

Осциллограммы

 

тока

 (

розо

-

вая

масштаб

 1:100) 

и

 

напряжения

 

(

оранжевая

масштаб

 1:750) 

ОПО

 

ПРРМ

 

в

 

фазе

 

С


Page 7
background image

33

пряжения

 

в

 

период

 

работы

 

с

 

ОПО

 

ПРРМ

 

и

 

без

 

ОПО

 

ПРРМ

 

различаются

 

незначительно

При

 

этом

 

величины

 

гармо

-

нических

 

коэффициентов

 

значительно

 

меньше

 

предельно

 

допустимых

 

значений

Таким

 

образом

устройство

 

обеспечи

-

вает

 

высокое

 

качество

 

потребляемой

 

электроэнергии

 

и

 

не

 

нуждается

 

в

 

установке

 

дополнительных

 

фильтров

 

высших

 

гармоник

.

Представленные

 

результаты

 

опытно

-

промышленной

 

эк

-

сплуатации

 

ОПО

 

ПРРМ

 

подтверждают

 

функционирование

 

всех

 

основных

 

заявленных

 

характеристик

 

устройства

 

в

 

полном

 

объеме

Успешная

 

эксплуатация

 

ОПО

 

ПРРМ

 

в

 

составе

 

суще

-

ствующего

 

электросетевого

 

комплекса

дает

 

основание

 

для

 

его

 

интеграции

 

в

 

состав

 

активно

-

адаптивных

 

электрических

 

сетей

в

 

том

 

числе

 

перспективных

 

трансформаторных

 

подстанций

.

Коэффициенты

 

n

-

х

 

гармонических

 

составляющих

 

напряжения

 

U

A

Рис

. 6. 

Гармонический

 

состав

 

напряжения

 

в

 

фазе

 A 

в

 

режимах

 

с

 

подключенным

 

и

 

отключенным

 

ОПО

 

ПРРМ

С

 

ПРРМ

Без

 

ПРРМ

Нормально

 

допустимые

 

значения

Коэффициенты

 

n

-

х

 

гармонических

 

составляющих

 

напряжения

 

U

B

Рис

. 7. 

Гармонический

 

состав

 

напряжения

 

в

 

фазе

 B 

в

 

режимах

 

с

 

подключенным

 

и

 

отключенным

 

ОПО

 

ПРРМ

С

 

ПРРМ

Без

 

ПРРМ

Нормально

 

допустимые

 

значения

Коэффициенты

 

n

-

х

 

гармонических

 

составляющих

 

напряжения

 

U

C

Рис

. 8. 

Гармонический

 

состав

 

напряжения

 

в

 

фазе

 C 

в

 

режимах

 

с

 

подключенным

 

и

 

отключенным

 

ОПО

 

ПРРМ

С

 

ПРРМ

Без

 

ПРРМ

Нормально

 

допустимые

 

значения


Page 8
background image

34

Ежеквартальный

 

спецвыпуск

 

 1 (20), 

март

 2021

К

 

основным

 

эффектам

 

от

 

внедрения

 

подобных

 

устройств

 

в

 

состав

 

существующих

 

электрических

 

сетей

 

можно

 

отнести

увеличение

 

пропускной

 

способности

 

сети

снижение

 

актив

-

ных

 

потерь

 

в

 

линиях

 

электропередачи

 

и

 

сетевых

 

трансфор

-

маторах

отложенная

 

реконструкция

 

сети

Использование

 

ОПО

 

ПРРМ

 

обеспечило

 

разгрузку

 

существующей

 

электриче

-

ской

 

сети

 

по

 

реактивной

 

мощности

что

 

позволяет

 

увеличить

 

пропускную

 

способность

 

элементов

 

электрической

 

сети

 

по

 

активной

 

мощности

Для

 

сетей

работающих

 

на

 

пределе

 

пе

-

редаваемой

 

активной

 

мощности

это

 

позволяет

 

рассмотреть

 

вопрос

 

об

 

отказе

 

или

 

переносе

 

сроков

 

строительства

 

новых

 

или

 

реконструкции

 

существующих

 

линий

 

электропередачи

 

и

 

повышении

 

установленной

 

мощности

 

трансформаторного

 

оборудования

 

подстанций

 

с

 

целью

 

увеличения

 

пропускной

 

способности

 

электрических

 

сетей

При

 

этом

 

возникает

 

до

-

полнительная

 

экономия

 

благодаря

 

отсутствию

 

затрат

 

на

 

строительство

 

и

 

эксплуатацию

 

новых

 

линий

 

электропере

-

дачи

а

 

также

 

дополнительная

 

выручка

 

за

 

предоставляемые

 

транспортные

 

услуги

 

по

 

передаче

 

электроэнергии

Разгрузка

 

линий

 

электропередачи

 

и

 

сетевых

 

трансфор

-

маторов

 

от

 

реактивной

 

мощности

 

привела

 

также

 

к

 

снижению

 

в

 

них

 

действующего

 

тока

 

и

соответственно

активных

 

потерь

что

очевидно

отразится

 

на

 

экономическом

 

эффекте

рассчи

-

тываемом

 

из

 

стоимости

 

сэкономленной

 

электроэнергии

Сто

-

ит

 

отметить

что

 

экономический

 

эффект

 

от

 

применения

 

ПРРМ

 

будет

 

носить

 

системный

 

характер

 

и

 

проявится

 

одновременно

 

как

 

у

 

потребителя

 

электроэнергии

так

 

и

 

в

 

электрических

 

се

-

тях

Системный

 

эффект

 

заключается

 

в

 

снижении

 

ущерба

 

от

 

упущенной

 

коммерческой

 

выгоды

 

и

 

уменьшении

 

размеров

 

штрафных

 

платежей

 

по

 

договорным

 

обязательствам

 

у

 

всех

 

участников

 

рынка

 

электроэнергии

в

 

экономии

 

затрат

 

на

 

ре

-

новацию

планово

-

предупредительные

 

и

 

восстановительные

 

ремонты

 

всех

 

видов

 

оборудования

в

 

сокращении

 

ущербов

 

от

 

безвозвратных

 

потерь

 

средств

 

производства

.

Реализованный

 

ОПО

 

ПРРМ

 

удовлетворяет

 

всем

 

со

-

временным

 

и

 

перспективным

 

требованиям

предъявляе

-

мым

 

к

 

устройствам

работающим

 

в

 

активно

-

адаптивных

 

электрических

 

сетях

в

 

том

 

числе

 

трансформаторных

 

под

-

станциях

развитие

 

которых

 

всячески

 

поддерживает

 

ПАО

 

«

Россети

» [6]. 

Кроме

 

этого

устройство

 

является

 

одним

 

из

 

первых

 

в

 

отечественной

 

силовой

 

электронике

 

преобразова

-

телей

работающих

 

в

 

составе

 

действующей

 

электрической

 

сети

 

и

 

поддерживающих

 

современные

 

протоколы

 

дистан

-

ционного

 

телеуправления

 

по

 

стандартам

 

МЭК

 60870-5-104 

и

 

МЭК

 61850. 

Учитывая

 

также

что

 

устройство

 

обеспечивает

 

удаленный

 

мониторинг

 

и

 

передачу

 

в

 

диспетчерский

 

пункт

 

данных

 

о

 

режимах

 

работы

 

устройства

оно

 

может

 

быть

 

ин

-

тегрировано

 

в

 

состав

 

активно

-

адаптивных

 

сетей

в

 

том

 

чис

-

ле

 

перспективных

 

трансформаторных

 

подстанций

Таким

 

образом

устройство

поддерживающее

 

подобный

 

функци

-

онал

становится

 

не

 

только

 

эффективным

 

инструментом

 

компенсации

 

реактивной

 

мощности

но

 

и

 

интеллектуальным

 

устройством

 

в

 

составе

 

активно

-

адаптивных

 

энергосистем

Оно

 

способно

 

принимать

 

решение