С необходимостью компенсации реактивной мощности в настоящее время сталкиваются многие производственных предприятий. Если основные электроприемники предприятия, потребляющие реактивную мощность, подключенные на напряжение 0,4 кВ, то решение этого вопроса не составляет существенной проблемы - выбор стандартных решений достаточно велик, а при необходимости можно получить и эксклюзивные решения, адаптированные под любые требования заказчика. В случае, если эти электроприемники подключены на напряжение 6 или 10 кВ, есть определенные дополнительные проблемы.

Проблема низкого cosφ в сетях 6-10 кВ не менее актуальна, чем в сетях 0,4 кВ, особенно на предприятиях с асинхронными двигателями или, например, индукционными печами на номинальное напряжение 6-10 кВ. 95% предложений на рынке Украины установок компенсации реактивной мощности 6-10 кВ составляет продукция двух заводов-производителей из Казахстана и России.

Оставляя в стороне вопрос о соотношении цена / качество данной продукции, следует отметить один важный для выбора факт: данные установки являются нерегулируемыми. Подключение такой установки к шинам РП 6-10 кВ производится только вручную (дистанционно) с помощью выключателя в РП 6-10 кВ. Такая схема работы приемлема только в случае круглосуточной (трехсменной) работы предприятия с практически постоянной нагрузкой (колебания нагрузки не более 10-20% в течение часа).

Но, как показывает опыт, такие условия являются практически идеальными - в реальных условиях нагрузка меняется чаще и с большей амплитудой, как правило, в пределах 20-50% в течение 15-20 минут. Поскольку регулировать мощность установки в автоматическом режиме не представляется возможным, ситуация развивается по двум сценариям:

- Предприятие включает установку на постоянную работу и имеет постоянную несоответствие между требуемой реактивной мощностью и реально выдаваемой установкой. Но поскольку за перекомпенсации предприятие оплачивает в 5 раз больше, чем за недокомпенсации, экономический эффект от такой компенсации будет со знаком «минус»;

- Предприятие с помощью дежурного персонала (постоянно закрепленного за установкой) включает / выключает установку, в зависимости от показаний счетчиков реактивной мощности (или других приборов). В этом случае роль регулятора выполняет дежурный персонал, однако следует учитывать как на человеческий фактор ( «забыл», «не досмотрел», «не успел»), так и на то, что ресурс выключателя в РП 6-10 кВ в таком режиме работы существенно сокращается.

Ни один из приведенных способов не является оптимальным с точки зрения финансовых затрат, поэтому единственным логическим выходом из ситуации было бы автоматическое регулирование мощности установки. Однако, на пути внедрения таких установок стоит несколько существенных проблем:

- Отсутствие широкого выбора регуляторов, которые работают с установками 6-10 кВ;
- Отсутствие типовых решений защит, которыми должна оснащаться такая установка;
- Отсутствие приемлемых по соотношению цена / качество коммутационных аппаратов, которые могли бы использоваться для коммутации степеней;
- Отсутствие типового выбора комплектации для таких установок.

Рассмотрим возможные варианты решения этих вопросов.

Регуляторы

Оптимальным для автоматических установок компенсации реактивной мощности 6-10 кВ является регулятор, специально адаптированный для работы с вторичными кругами трансформаторов напряжения, обеспечивает измерение максимального числа параметров сети (в частности - гармонических составляющих, активной, реактивной мощности, частоты и т.п.), а также измерения собственного тока установки, для контроля состояния степеней. Такими, например, есть многофункциональные регуляторы MKS-Technology и KBR, имеющих также широкий спектр функций защиты и сигнализации, что особенно важно для таких установок компенсации реактивной мощности.

При применении таких регуляторов следует обращать особое внимание на место измерения тока для компенсации потребителей. Обычно, трансформатор тока устанавливается на стороне низшего напряжения трансформатора, однако такая схема не дает возможности компенсировать индуктивные потери холостого хода трансформатора питания. Поскольку мощность этих трансформаторов исчисляется десятками МВА и в современных условиях они практически постоянно работают с постоянным недогрузкой (50 - 60%), целесообразно использование точки измерения тока на высокой стороне трансформатора.

Коммутационные аппараты

Оптимальным решением для коммутации ступеней можно считать применение специализированных вакуумных контакторов 6-10 кВ. Особенностями таких контакторов импортного производства (например, CIRCUTOR или LSIS), является их универсальность, высокие технические характеристики и надежность, что выгодно отличают их от обычных вакуумных контакторов. Эти контакторы допускают коммутацию (например - на напряжении 6 кВ) электродвигателей мощностью до 3000 кВт, трансформаторов до 4000 кВА и конденсаторов - до 2000 кВАр при электрическом сроке службы контактов 3 млн. операций. Отдельно следует отметить, что эти контакторы предлагаются как в стационарном, так и в «викотному» исполнении и имеют существенно меньшие габариты, по сравнению с «условными аналогами» российского производства.

Преимуществом таких контакторов является также и то, что при оснащении соответствующими блоками защит они могут использоваться вместо штатных фидерных выключателей РП 6-10 кВ, заменяя устаревшие выключатели, отработавших свой ресурс.

Комплектация

Основной компонент установок - конденсаторы предлагаются в достаточно широком ассортименте, но при выборе следует обращать особое внимание на их характеристики в части допустимого перегрузки по току и напряжением, а также на наполнитель - он должен квалифицироваться как нетоксичен. Обычно конденсаторы производства заводов СНГ на напряжение 6-10 кВ выпускаются однофазными, однако, с точки зрения компактности, лучше применять трехфазные конденсаторы импортных производителей - например CIRCUTOR предлагает трехфазные конденсаторы мощностью до 500 кВАр на напряжение до 12 кВ, что особенно удобны для комплектации установок 6 -10 кВ.

В части применения вспомогательного оборудования необходимо отметить, что есть случаи, когда применить установку с автоматическим регулированием невозможно. Тогда для продления ресурса выключателя, которым установка подключается к шинам, наиболее целесообразным является применение специализированных струмообмежувальних реакторов, которые существенно продлевают срок работы выключателя.

Заключение

При правильном можно получить существенный экономический эффект от внедрения автоматического управления компенсацией реактивной мощности и существенно оптимизировать работу всего электрооборудования 6-10 кВ предприятия при капиталовложениях, сравнимых по величине со стандартными вариантами.