28
к
а
ч
е
с
т
в
о
э
л
е
к
т
р
о
э
н
е
р
г
и
и
качество электроэнергии
Задачи научно-технической
политики в области
качества электроэнергии
на современном этапе
формирования цифровой
экономики РФ
УДК
621.311
Кононенко
В
.
Ю
.,
к
.
т
.
н
.,
генеральный
директор
АО
«
ЭНИН
»
Мурачев
А
.
С
.,
руководитель
лаборатории
АО
«
ЭНИН
»
Смоленцев
Д
.
О
.,
советник
генерального
директора
АО
«
ЭНИН
»
Обеспечение
надлежащего
качества
электрической
энергии
в
контексте
курса
на
масштабную
цифровизацию
отраслей
народного
хозяйства
и
эволюции
оборудования
потребителей
электроэнергии
,
энергогенерирующих
и
электросетевых
ком
-
паний
должно
рассматриваться
как
самостоятельная
кросс
-
отраслевая
задача
.
Рассмотрены
особенности
существующе
-
го
подхода
к
управлению
качеством
электрической
энергии
с
учетом
отраслевых
тенденций
развития
.
Проанализированы
эффекты
влияния
подходов
к
учету
параметров
качества
элек
-
троэнергии
как
системообразующей
продукции
на
производ
-
ственные
процессы
отдельных
промышленных
предприятий
и
формирование
взаимоотношений
потребитель
-
поставщик
.
Предложены
практические
шаги
для
научно
обоснованного
решения
проблем
качества
электроэнергии
.
Ключевые
слова
:
качество
электриче
-
ской
энергии
,
реактив
-
ная
мощность
,
меж
-
отраслевой
подход
,
контроль
качества
,
параметры
качества
,
потребители
электро
-
энергии
,
ущерб
,
произ
-
водственные
процессы
Keywords:
power quality, reactive
power, inter-industry
approach, quality
control, quality
parameters, electricity
consumers, damage,
industrial processes
В
современном
мире
социально
-
экономический
рост
напрямую
зависит
от
эффективности
функционирования
и
развития
базовых
ин
-
фраструктурных
отраслей
,
к
которым
,
в
том
числе
,
относится
электроэнергетика
.
В
то
же
время
в
электроэнергетической
отрасли
России
за
последнее
десятилетие
сформировался
ряд
тенденций
,
которые
выражаются
в
снижении
эффективности
функциони
-
рования
отрасли
,
что
,
прежде
всего
,
выражено
:
–
в
необходимости
оптимизации
единой
системы
управления
в
условиях
качественного
роста
раз
-
нообразия
источников
генерации
и
компонентов
энергосистем
;
–
в
недостаточном
уровне
надежности
электроснаб
-
жения
потребителей
;
–
в
увеличении
относительных
потерь
электроэнер
-
гии
в
электрических
сетях
;
–
в
несоответствии
качества
электрической
энергии
эволюционирующим
требованиям
секторов
эконо
-
мики
;
–
в
опережающем
росте
тарифов
на
электрическую
энергию
.
Практика
показала
,
что
попытки
решения
каждой
из
указанных
выше
проблем
в
отдельности
не
могут
привести
к
полноценной
положительной
трансфор
-
мации
отрасли
.
С
целью
повышения
эффективности
функционирования
электроэнергетики
РФ
требует
-
ся
выработка
комплексных
подходов
,
позволяющих
максимизировать
синергетический
эффект
от
реше
-
ния
каждой
из
перечисленных
выше
задач
.
В
данной
29
статье
основной
акцент
сделан
на
необходимости
пересмотра
суще
-
ствующего
подхода
к
проблемам
качества
электрической
энергии
и
его
интеграции
с
другими
систем
-
ными
вопросами
.
Как
известно
,
качество
электри
-
ческой
энергии
—
совокупность
ее
свойств
,
определяющих
воздей
-
ствие
на
электрооборудование
,
приборы
и
аппараты
,
оцениваемая
показателями
,
численно
характе
-
ризующими
уровни
электромагнит
-
ных
помех
в
системе
электроснаб
-
жения
по
частоте
,
действующему
значению
напряжения
,
форме
его
кривой
,
симметрии
и
импульсному
напряжению
.
Нарушение
качества
электрической
энергии
,
повыше
-
ние
уровня
электромагнитных
по
-
мех
в
системе
электроснабжения
или
,
другими
словами
,
появление
некачественной
продукции
,
в
ряде
случаев
критично
сказывающейся
на
потребителе
,
обусловлено
тех
-
нологическими
процессами
на
всех
этапах
ее
жизненного
цикла
—
про
-
изводство
,
передача
,
распределе
-
ние
и
потребление
.
Таким
образом
,
уже
только
в
контексте
непрерыв
-
ности
указанного
процесса
во
вре
-
мени
принятие
решений
по
обе
-
спечению
надлежащего
качества
электрической
энергии
должно
перейти
из
разряда
частных
задач
в
системную
область
.
При
переходе
к
новому
тех
-
нологическому
укладу
,
ненадле
-
жащее
качество
электрической
энергии
также
перестает
быть
локальной
проблемой
отдельных
районов
и
узлов
,
и
в
настоящее
время
становится
межотраслевой
и
межрегиональной
задачей
,
вли
-
яющей
на
эффективность
работы
как
отдельных
предприятий
,
про
-
мышленных
кластеров
,
так
эко
-
номику
страны
в
целом
.
В
табли
-
це
1
приведены
основные
виды
производства
,
инфраструктурных
и
социальных
объектов
,
испыты
-
вающие
негативные
последствия
от
различного
вида
нарушения
по
-
казателей
качества
электрической
энергии
на
территории
РФ
.
В
бо
-
лее
чем
половине
случаев
основ
-
ными
нарушениями
,
влияющими
на
работу
потребителей
,
являются
кратковременные
провалы
напря
-
жения
до
80%
от
номинального
значения
и
длительностью
менее
1–3
с
,
в
18%
случаев
—
негативное
влияние
,
оказываемое
высшими
Табл
. 1.
Основные
крупные
потребители
,
испытывающие
негативные
последствия
от
различного
вида
нарушений
показателей
качества
электрической
энергии
№
п
/
п
Предприятия
и
социальные
объекты
Класс
напря
-
жения
Географические
зоны
Основные
нарушения
1
Заводы
по
переработке
нефти
и
газа
10
кВ
Западная
Сибирь
–
Кратковременные
про
-
валы
напряжения
до
80%
от
номинального
значения
и
длитель
-
ностью
менее
1–3
с
(
далее
—
Провалы
)
–
Высшие
гармоники
тока
и
напряжения
(
далее
—
Высшие
гармоники
)
10
кВ
Забайкалье
–
Провалы
–
Высшие
гармоники
35
кВ
Дальний
Восток
–
Провалы
–
Быстроизменяющийся
в
широком
диапазоне
коэффициент
мощно
-
сти
(
далее
—
Коэффи
-
циент
мощности
)
10
кВ
Центральный
район
Европейской
территории
России
(
далее
—
ЕТР
)
–
Провалы
–
Высшие
гармоники
2
Стекольные
заводы
6
кВ
Северный
Кавказ
–
Провалы
–
Коэффициент
мощности
10
кВ
Западная
Сибирь
–
Провалы
–
Высшие
гармоники
3
Авиационные
и
машиностро
-
ительные
пред
-
приятия
6
кВ
Западная
Сибирь
–
Провалы
–
Высшие
гармоники
–
Коэффициент
мощности
4
Целлюлоз
-
но
-
бумажные
и
деревопере
-
рабатывающие
комбинаты
10
кВ
Поволжье
–
Коэффициент
мощности
–
Провалы
35
кВ
Забайкалье
–
Провалы
–
Высшие
гармоники
–
Коэффициент
мощности
5
Производствен
-
ные
объекты
нефтегазового
комплекса
(
буре
ние
,
добы
-
ча
и
транспорт
)
10
кВ
Дальний
Восток
–
Коэффициент
мощности
–
Провалы
10
кВ
Сибирь
–
Провалы
–
Высшие
гармоники
–
Коэффициент
мощности
35
кВ
Поволжье
–
Провалы
–
Высшие
гармоники
6
кВ
Северо
-
запад
ЕТР
–
Провалы
–
Высшие
гармоники
10
кВ
Юг
России
–
Коэффициент
мощности
–
Провалы
6
Предприятия
по
производству
строительных
материалов
0,4
кВ
,
10
кВ
Центральный
район
ЕТР
–
Провалы
–
Высшие
гармоники
–
Коэффициент
мощности
7
Заводы
по
производству
пищевых
про
-
дуктов
10
кВ
Центральный
рай
-
он
ЕТР
–
Провалы
–
Высшие
гармоники
10
кВ Северо
-
запад
ЕТР
–
Коэффициент
мощности
–
Провалы
8
Морские
порты
35
кВ
Северный
Кавказ
–
Провалы
–
Высшие
гармоники
–
Коэффициент
мощности
9
Железнодо
-
рожная
инфра
-
структура
10
кВ
Все
регионы
–
Провалы
–
Высшие
гармоники
–
Коэффициент
мощности
10
Медицинские
учреждения
(
больницы
)
0,4
кВ
Центральный
район
ЕТР
,
Западная
Сибирь
–
Провалы
–
Высшие
гармоники
№
2 (47) 2018
30
гармониками
тока
и
напряжения
.
Негативное
влияние
на
потреби
-
теля
наблюдается
практически
по
всей
территории
РФ
с
наибольшей
плотностью
присутствия
в
районах
с
высокой
грозовой
активностью
,
а
также
в
малонаселенных
райо
-
нах
с
интенсивным
движением
же
-
лезнодорожного
транспорта
.
В
то
же
время
на
практике
на
-
блюдается
ситуация
,
при
которой
в
~20%
случаев
технические
про
-
блемы
(
нарушения
),
возникающие
у
потребителя
,
связаны
с
быстро
-
меняющимся
реактансом
,
то
есть
с
показателем
«
коэффициент
ре
-
активной
мощности
»,
который
в
от
-
личие
от
показателей
«
ток
»
и
«
на
-
пряжение
»
полностью
отсутствует
в
основном
нормативном
доку
-
менте
РФ
по
качеству
электриче
-
ской
энергии
—
межгосударствен
-
ном
стандарте
ГОСТ
32144-2013
«
Электрическая
энергия
.
Совме
-
стимость
технических
средств
электромагнитная
.
Нормы
каче
-
ства
электрической
энергии
в
си
-
стемах
электроснабжения
общего
назначения
»,
и
как
следствие
,
не
подлежит
нормированию
.
Назрев
-
шая
потребность
в
учете
показа
-
теля
«
коэффициент
реактивной
мощности
»
при
подходе
к
оценке
качества
электрической
энергии
является
еще
одним
аргументом
в
пользу
того
,
что
выработка
ре
-
шений
по
данной
проблеме
стано
-
вится
общесистемной
отраслевой
задачей
.
Ситуация
с
показателем
«
коэф
-
фициент
реактивной
мощности
»
также
была
усугублена
отменой
двух
документов
:
– «
Правила
применения
скидок
и
надбавок
к
тарифам
на
элек
-
трическую
энергию
за
потре
-
бление
и
генерацию
реактив
-
ной
энергии
» (
отменен
при
-
казом
Минэнерго
России
от
28.12.2000
№
167);
– «
Правила
пользования
электри
-
ческой
и
тепловой
энергией
» (
от
-
менен
приказом
Министра
энер
-
гетики
РФ
от
10.01.2000
№
2).
В
результате
сложившаяся
практика
привела
к
незаинтересо
-
ванности
отдельных
потребителей
участвовать
в
компенсации
реак
-
тивной
мощности
,
а
как
следствие
,
к
появлению
влияния
этих
потре
-
бителей
на
смежные
элементы
энергосистемы
.
Учет
параметра
«
коэффициент
реактивной
мощ
-
КАЧЕСТВО
ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
ности
»
в
качестве
одного
из
пока
-
зателей
качества
электрической
энергии
позволит
улучшить
ситу
-
ацию
в
части
негативного
влияния
отдельных
«
недобросовестных
»
потребителей
(
чаще
всего
даже
не
подозревающих
об
этом
).
Непрерывно
продолжающийся
с
90-
х
годов
ХХ
века
переход
на
но
-
вую
технологическую
(
элементную
)
базу
в
оборудовании
потребителей
и
энергокомпаний
постоянно
уве
-
личивает
необходимость
корректи
-
ровки
задач
обеспечения
качества
электрической
энергии
.
В
результа
-
те
за
рубежом
пересмотру
и
допол
-
нениям
был
подвергнут
целый
ряд
нормативных
документов
,
в
том
числе
относящихся
к
качеству
электрической
энергии
и
электро
-
магнитной
совместимости
.
Отече
-
ственный
ГОСТ
32144-2013,
осно
-
ванный
на
нормах
европейского
стандарта
EN 50160:2010,
на
мо
-
мент
ввода
в
действие
уже
усту
-
пал
зарубежным
аналогам
в
ча
-
сти
жесткости
норм
по
отдельным
показателям
(
например
,
в
части
норм
по
отклонениям
и
провалам
напряжения
(
U
(±))
и
по
значению
суммарного
коэффициента
гармо
-
нических
составляющих
).
Сложив
-
шаяся
ситуация
является
отра
-
жением
хронического
отставания
в
стране
нормативной
базы
от
бы
-
строменяющихся
на
фоне
массо
-
вого
технического
перевооружения
потребностей
реального
сектора
экономики
.
В
существующем
подходе
к
во
-
просу
качества
электрической
энергии
(
согласно
ГОСТ
32144-
2013)
необходимо
также
отметить
отсутствие
системного
описания
задачи
контроля
качества
элек
-
трической
энергии
и
вопросов
поиска
«
виновников
»
ухудшения
качества
электрической
энергии
,
которые
были
изложены
в
утра
-
тившем
в
РФ
силу
ГОСТ
13109-97
«
Электрическая
энергия
.
Сов
-
местимость
технических
средств
электромагнитная
.
Нормы
каче
-
ства
электрической
энергии
в
си
-
стемах
электроснабжения
общего
назначения
».
Задачами
контроля
качества
электрической
энергии
помимо
проверочных
мероприятий
и
сертификации
были
и
,
по
мнению
авторов
,
должны
быть
адаптиро
-
ванные
инструменты
финансового
и
административного
стимулиро
-
вания
,
направленные
на
определе
-
ние
скидок
(
надбавок
)
к
тарифам
на
электроэнергию
за
ее
качество
и
поиск
«
виновника
»
недопусти
-
мых
искажений
показателей
каче
-
ства
электрической
энергии
.
Помимо
этого
явными
недостат
-
ками
существующего
подхода
к
ре
-
шению
задачи
контроля
качества
электрической
энергии
являются
отсутствие
накопленных
статисти
-
ческих
данных
(
продолжительность
мониторинга
качества
электриче
-
ской
энергии
в
одной
точке
обычно
не
превышает
5%
времени
в
год
)
и
отсутствие
учета
влияния
измене
-
ния
режимов
электропотребления
на
показатели
качества
электриче
-
ской
энергии
.
На
существующем
этапе
развития
отрасли
совершен
-
ствование
контроля
и
управления
качеством
электрической
энергии
должно
быть
связано
с
перехо
-
дом
от
краткосрочных
испытаний
к
непрерывному
мониторингу
,
осу
-
ществляемому
с
помощью
авто
-
матизированных
информационно
-
измерительных
систем
контроля
качества
электрической
энергии
.
Однако
в
настоящее
время
прохо
-
дит
только
начальный
этап
созда
-
ния
и
практического
использования
систем
данного
типа
,
что
сопря
-
жено
с
отсутствием
полноценной
статистической
базы
для
принятия
и
масштабирования
решений
по
вопросу
качества
электрической
энергии
от
отдельных
потребите
-
лей
к
отрасли
в
целом
.
Применение
в
РФ
менее
жест
-
ких
норм
и
правил
в
части
отдель
-
ных
показателей
качества
электри
-
ческой
энергии
,
их
мониторинга
и
контроля
(
по
сравнению
с
зару
-
бежными
странами
)
на
современ
-
ном
этапе
развития
высокотехно
-
логичного
оборудования
привело
к
формированию
ряда
эффектов
для
электроэнергетической
отрас
-
ли
в
целом
,
а
именно
:
–
снижению
надежности
электро
-
снабжения
потребителей
;
–
увеличению
потерь
электриче
-
ской
энергии
;
–
сокращению
срока
службы
электрооборудования
(
особен
-
но
возрастает
износ
изоляции
)
и
основного
технологического
оборудования
;
–
увеличению
капитальных
вло
-
жений
в
системы
электро
снаб
-
жения
(
дополнительные
ре
-
зервы
мощности
электрообору
-
дования
,
установка
дополни
-
31
ЛИТЕРАТУРА
1.
Современные
средства
обеспечения
качества
элек
-
троэнергии
в
электрических
сетях
и
у
потребителя
//
ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ
.
Передача
и
распределение
,
2018,
№
1(46).
С
. 24–30.
2.
Лукутин
Б
.
В
.,
Муравлев
И
.
О
.,
Муравлев
А
.
И
.
Каче
-
ство
электроснабжения
промышленных
потреби
-
телей
:
Учебное
пособие
.
Томский
политехнический
университет
.
Томск
:
Изд
-
во
Томского
политехниче
-
ского
университета
, 2014. 89
с
.
3.
Непомнящий
В
.
А
.
Экономические
потери
от
нару
-
шений
электроснабжения
потребителей
.
М
.:
Изда
-
тельский
дом
МЭИ
, 2010. 188
с
.
4.
Методика
оценки
технико
-
экономической
эф
фек
-
тив
нос
ти
применения
устройств
FACTS
в
ЕНЭС
России
.
Стандарт
организации
ОАО
«
ФСК
ЕЭС
»
СТО
56947007–29–240.019–2009.
тельных
устройств
—
компен
-
саторов
,
фильтров
и
др
.);
–
увеличению
эксплуатационных
затрат
из
-
за
нарушения
усло
-
вий
нормального
функциониро
-
вания
электроприемников
(
тех
-
нологического
оборудования
);
–
повышенным
затратам
на
ре
-
монт
технологического
и
элек
-
тросетевого
оборудования
,
а
также
сокращению
межре
-
монтных
интервалов
;
–
дополнительным
затратам
элек
-
троэнергии
на
восстановление
технологического
процесса
;
–
браку
продукции
и
потере
сырья
;
–
недовыпуску
продукции
из
-
за
внеплановых
остановов
техно
-
логического
процесса
.
Отдельные
из
вышеперечис
-
ленных
эффектов
описаны
в
ли
-
тературе
(
например
, [1–4]),
но
в
большинстве
своем
остаются
не
-
выявленными
для
промышленных
объектов
-
потребителей
,
посколь
-
ку
их
природа
не
явно
выражена
и
компенсируется
на
местах
вво
-
дом
дополнительных
регламент
-
ных
процедур
,
дорогостоящим
регулирующим
и
резервным
обо
-
рудованием
.
Нарушение
качества
электрической
энергии
приводит
не
только
к
технологическому
,
но
и
экономическому
ущербу
,
стои
-
мость
которого
может
достигать
десятков
миллионов
рублей
в
год
в
рамках
отдельных
промышлен
-
ных
объединений
.
При
этом
оце
-
нить
ущерб
можно
только
изучив
/
установив
связь
производствен
-
ных
процессов
(
технологических
режимов
и
режимов
работы
каждо
-
го
конкретного
типа
оборудования
)
с
показателями
качества
электро
-
энергии
,
а
решение
проблемы
качества
электрической
энергии
в
каждом
конкретном
случае
долж
-
но
опираться
на
технико
-
экономи
-
ческое
сопоставление
эффекта
от
мероприятий
по
улучшению
каче
-
ства
и
неизбежных
при
этом
до
-
полнительных
затрат
.
Обозначенный
первыми
лица
-
ми
государства
курс
на
масштаб
-
ную
цифровизацию
отраслей
на
-
родного
хозяйства
предъявляет
новые
требования
к
действующим
в
отрасли
регламентам
и
взаимо
-
отношениям
,
в
том
числе
в
контек
-
сте
качества
электрической
энер
-
гии
.
Очевидно
,
что
цифровизация
реального
и
финансового
секторов
экономики
,
а
также
развитие
рас
-
пределенной
генерации
потребует
от
электроэнергетической
отрасли
РФ
выработку
опережающих
науч
-
но
обоснованных
решений
и
под
-
ходов
,
направленных
в
том
числе
и
на
повышение
требований
к
ка
-
честву
и
надежности
электроснаб
-
жения
потребителей
.
ВЫВОДЫ
1.
Вопросы
качества
электриче
-
ской
энергии
рассматриваются
без
учета
взаимосвязи
с
други
-
ми
проблемами
функциониро
-
вания
и
развития
отрасли
.
2.
Наблюдается
существенное
влияние
качества
электриче
-
ской
энергии
на
надежность
и
экономичность
электроснаб
-
жения
потребителей
.
3.
Непрерывно
возрастает
несо
-
ответствие
отдельных
показа
-
телей
качества
электрической
энергии
(
согласно
ГОСТ
32144-
2013)
номинальным
показа
-
телям
современного
высоко
-
технологичного
оборудования
потребителей
.
4.
Отсутствуют
комплексные
ис
-
следования
по
влиянию
низкого
качества
электрической
энер
-
гии
на
экономичность
и
эф
-
фективность
работы
реального
сектора
экономики
и
данные
по
интегральному
ущербу
.
5.
Отсутствует
научно
обоснован
-
ный
подход
к
решению
проб
-
лемы
качества
электрической
энергии
на
основе
технико
-
эко
-
номического
сопоставления
эф
-
фекта
от
мероприятий
по
улуч
-
шению
качества
электрической
энергии
и
неизбежных
при
этом
дополнительных
затрат
.
Кардинальным
образом
тре
-
буется
изменить
отношение
к
по
-
иску
решения
в
данном
вопросе
,
рассматривая
проблему
качества
электрической
энергии
толь
-
ко
как
самостоятельную
кросс
-
отраслевую
задачу
.
Проблема
обеспечения
качества
электри
-
ческой
энергии
должна
рассма
-
триваться
как
одна
из
системных
проблем
при
выработке
комплекс
-
ного
решения
в
части
повышения
эффективности
функционирова
-
ния
и
развития
электроэнергетики
России
.
Для
этой
цели
представ
-
ляется
целесообразным
создание
Единой
системы
обеспечения
ка
-
чества
электроэнергии
и
постоян
-
но
действующей
кооперации
из
представителей
научного
и
экс
-
пертного
сообществ
,
компаний
отрасли
,
потребителей
и
пред
-
ставителей
органов
власти
раз
-
личных
уровней
для
выработки
комплексного
подхода
к
решению
указанных
проблем
[1],
соответ
-
ствующего
востребованной
на
со
-
временном
этапе
развития
стра
-
ны
продукции
—
качественной
электроэнергии
.
REFERENCES
1. Modern measures of power quality assurance in electrical net-
works and on the consumer buses.
ELEKTROENERGIYa: pere-
dacha i raspredelenie
[ELECTRIC POWER: Transmission and
Distribution], 2018, no. 1 (46), pp. 24-30. (in Russian)
2. Lukutin B.V., Muravlev I.O., Muravlev A.I.
Kachestvo elek-
trosnabzheniya promyshlennykh potrebiteley: uchebnoe poso-
bie.
[Quality of industrial consumers power supply. Study guide].
Tomsk, Tomskiy politekhnicheskiy universitet Publ., 2014. 89 p.
3. Nepomnyashchiy
V.A.
Ekonomicheskie poteri ot narusheniy elek-
trosnabzheniya potrebiteley.
[Economic losses from power supply
interruptions]. Moscow, Izdatelskiy dom MEI Publ., 2010. 188 p.
4. STO 56947007–29–240.019–2009. Methodology for assessing
the technical and economic ef
fi
ciency of FACTS devices in the
Uni
fi
ed National All-Russian Power Grid. Moscow, "FGC UES"
PJSC Publ., 2009. 35 p. (in Russian)
№
2 (47) 2018
Оригинал статьи: Задачи научно-технической политики в области качества электроэнергии на современном этапе формирования цифровой экономики РФ
Обеспечение надлежащего качества электрической энергии в контексте курса на масштабную цифровизацию отраслей народного хозяйства и эволюции оборудования потребителей электроэнергии, энергогенерирующих и электросетевых компаний должно рассматриваться как самостоятельная кросс-отраслевая задача. Рассмотрены особенности существующего подхода к управлению качеством электрической энергии с учетом отраслевых тенденций развития. Проанализированы эффекты влияния подходов к учету параметров качества электроэнергии как системообразующей продукции на производственные процессы отдельных промышленных предприятий и формирование взаимоотношений потребитель-поставщик. Предложены практические шаги для научно обоснованного решения проблем качества электроэнергии.
