Електроенергія – це товар, якість якого повинна відповідати вимогам стандартів. Нині споживача цікавлять три питання: якої якості електроенергію він купив і чи варта вона цих грошей (у тому розумінні, який збиток йому приносить кожне порушення якості електроенергії); на які цілі й у якій кількості він споживає електроенергію, яку купує (раціонально чи ні); як грамотно керувати енергоспоживанням, щоб звести до мінімуму витрати електроенергії (у який момент і які навантаження варто відімкнути, щоб не перевищити ліміт споживання).

Як тільки споживач одержує достовірну інформацію про те, куди й скільки він витрачає кіловат-годин, його сумарне споживання знижується на 10–15%. Це тільки частина потенціалу енергозбереження, яку можна зреалізувати без великих витрат на модернізацію електромережі й устаткування.

Електричній мережі загалом потрібен баланс генерації й споживання активної й реактивної потужності. Основним нормативним показником підтримки балансу активної потужності в кожний момент часу є частота змінного струму, яка є загальносистемним критерієм. А основним нормативним показником підтримки балансу реактивної потужності в кожний момент часу є рівень напруги – місцевий критерій, що для кожного вузла навантаження й кожного щабля номінальної напруги істотно відрізняється. Тому на відміну від балансу активної потужності необхідно забезпечити баланс реактивної потужності не тільки загалом в енергосистемі, а й у вузлах навантаження. І від того, де і як «гуляє» реактивна потужність (РП) по мережі, залежить багато чого, якщо не все. От чому необхідно серйозно відноситися до проблеми компенсації РП.

Нині, коли будівництво нових генеруючих потужностей дуже дороге й неможливе в короткий термін, актуальним стає максимальне використання діючих ЛЕП і трансформаторів, шляхом підвищення їхньої пропускної здатності за рахунок застосування різних пристроїв керованої компенсації РП.

Як відомо, повна потужність мережі складається з активної потужності Р, яка передається до навантаження, і реактивної Q, що використовується на нагрівання обмоток електродвигунів і трансформаторів. Q негативно впливає на режими роботи електричної мережі й показники якості електроенергії. Але без неї процес одержання корисної роботи неможливий (Рис. 1).

Рис.1

Але негативний вплив РП на мережу незрівнянно більший, ніж позитивний. Недарма ще в часи СРСР наприкінці 80-х директивно на всіх промислових підприємствах були встановлені конденсаторні батареї. Реактивний струм додатково завантажує високовольтні лінії й трансформатори, призводить до збільшення втрат активної (АП) і реактивної потужності (РП), впливає на рівень напруги в споживача. Велика величина РП у мережі призводить до несинусоїдальності напруги, з'являються додаткові втрати в мережі, електричних машинах і трансформаторах, скорочується термін роботи ізоляції кабелів і іншого устаткування, з'являються перешкоди й збої в роботі комп'ютерів, пристроїв автоматики, телемеханіки й зв'язку, виникають резонансні перенапруги в електричних мережах.

При компенсації РП відбувається зменшення споживання РП і повернення її в мережу. Внаслідок цього повна потужність S, споживана з мережі, практично вся використовується на корисну роботу. Q1 зменшується до значення Q2.

Використання установок компенсації реактивної потужності (УКРП) дає змогу:

- розвантажити ЛЕП живлення, силові трансформатори й розподільні пристрої;

- поліпшити якість електроенергії в мережі;

- знизити витрати на оплату електроенергії й загальні витрати на енергоспоживання;

- підімкнути додаткове активне навантаження, без збільшення потужності силового трансформатора й без збільшення перетину кабелю живлення;

- збільшити термін роботи електроустаткування;

- автоматично відслідковувати зміни навантаження й компенсації РП (див. рис. 2).

Рис.2

Табл. 1. Характерні галузеві коефіцієнти потужності

При вирішенні проблеми підвищення якості й надійності електропостачання підприємств і зниження енергоспоживання за допомогою компенсації РП, виникають такі питання:

- чому в одній мережі конденсаторні установки працюють відмінно, дуже ощадно, а в іншій – неефективно;

- чому при їхньому використанні в деяких випадках виникають небажані наслідки;

- чому, вирішивши одну проблему, виникають інші.

Тож, аби зрозуміти суть процесів, що протікають у конкретній електромережі, потрібна достовірна технічна інформація. Для цього потрібно провести моніторинг параметрів електромережі. Потрібно визначити одночасно кілька десятків характеристик електромережі з інтервалом у частка секунди (струми, напруги, активні, реактивні й повні потужності по кожній фазі, cos φ, гармонійний склад мережі тощо).

Як видно із графіків, при вимкненій конденсаторній установці cos φ «плаває» від 0,3 до 0,5. При ввімкненій він фактично стабільний на рівні 0,75–0,8. Також при ввімкненій УКРП згладжуються пульсації струму й напруги, характер споживання стає рівномірнішим і усуває передчасний вихід устаткування з ладу. І нарешті, рівень нелінійних спотвореньь (гармонік) у мережі THDI перебуває в межах норми (не більше 5–7%).

Аналіз результатів вимірювань у різних ділянках системи електропостачання підприємства дає змогу визначити устаткування, що впливає на якість електроенергії і генерує перешкоди, що можуть виводити з ладу комп'ютери й інше електронне устаткування. Такий аналіз необхідно робити на об'єктах, де використовують частотні електроприводи або мають місце часті комутації потужних споживачів (наприклад, зварювальне виробництво).

Табл. 2. Технічний ефект очікуваний у результаті застосування УКРП

Економічний ефект від використання УКРП виражається в значній економії енергоресурсів підприємствами, зниженням витрат на ремонти й аварії, а також прямою вигодою у вигляді зниження плати за споживану електроенергію.

Висновок

Для енергосистем, промислових підприємств реактивна потужність завжди була й залишається неминучим атрибутом технологічного циклу споживання електроенергії, що впливає на його економічну ефективність. І тому використання такого потужного важеля впливу, як керування реактивною потужністю, – один з найбільш ефективних і малозатратних способів енергозбереження як в енергосистемах, так і в мережах підприємств і ЖКГ. І тому від того, як технічно грамотно буде вирішуватися це питання споживачами, з одного боку, і енергопостачальними організаціями, з іншого, буде залежати надійність всієї системи електропостачання.

За матерілами Всеукраїнської галузевої газети "Електротема"

www.eltema.com.ua