Статья для журнала «ВОЛГА-БИЗНЕС» №1’13(219)
В течение длительного времени в России не уделялось должного внимания проблемам компенсации реактивной мощности (КРМ) в распределительных электрических сетях напряжением 6 (10) кВ, коэффициент мощности в которых снизился в результате до значений 0,8–0,85. Отсутствие компенсации реактивной мощности приводит к увеличению общих потерь в электрических сетях, уменьшению пропускной способности распределительных сетей и, в конечном счете, к увеличению затрат на передачу электроэнергии. Помимо этого, увеличившиеся потоки реактивной мощности в линиях электропередач не позволяют пропускать активную мощность, на которую данные линии рассчитаны.
Пример использования мачтовой конденсаторной
установки на двухцепной металлической опоре
(г. Нижневартовск)
Поэтому требование к минимальному значению коэффициента мощности для точек присоединения потребителей к электрической сети 6 (10) кВ в последнее время значительно ужесточено и установлено на достаточно высоком уровне cos ϕ = 0,93–0,94.
В этой связи особую актуальность приобретает задача КРМ не только потребителей, главным образом на стороне 0,4 кВ, но и собственной реактивной мощности линий распределительной сети, которая может достигать заметных значений из-за многократного превышения передаваемой мощности по сравнению с натуральной мощностью (активная мощность, передаваемая по ЛЭП, при которой зарядная мощность ЛЭП равна потерям реактивной мощности в ней).
Для распределительных сетей нефтегазовой промышленности характерны значительная протяженность (до 40–50 км), преимущественно радиальная топология с одним центром питания, высокий уровень потребления реактивной мощности (РМ), обусловленный характером нагрузки (преимущественно асинхронные двигатели, причем наиболее мощные присоединяются непосредственно к сетям 6 (10) кВ). Технические возможности распределительных сетей по уровню передаваемой мощности и дальности передачи электроэнергии ограничиваются допустимым на" гревом проводов (обычно не более 75°С для сталеалюминиевых проводов) или допустимой потерей напряжения (обычно не более 10%). Например, наибольшая по допустимому нагреву передаваемая мощность составит 3,9 (6,5) МВА для линий 6 (10) кВ с сечением провода 120 мм2 при потере напряжения не более 6%. При этом потери РМ в распределительной линии достигают ~170 Квар/км, что при протяженности линии более десятка километров вполне соизмеримо с РМ нагрузки. Поэтому для увеличения пропускной способности и минимизации потерь напряжения в распределительной линии необходима не только полная компенсация реактивной мощности потребителей, но и потерь реактивной мощности в распределительной линии за счет создания натурального режима передачи электроэнергии.
Для решения данной задачи предлагается использовать метод распределенной поперечной емкостной компенсации, который позволяет компенсировать и реактивную мощность нагрузки и реактивную мощность самой линии. В качестве основных источников реактивной мощности для осуществления данного метода предлагается использование мачтовых конденсаторных установок. Мачтовые конденсаторные установки (УМК) могут использоваться и как средство искусственного увеличения натуральной мощности воздушных линий 6 (10) кВ, и как средство местного регулирования напряжения в узлах нагрузки распределительной сети 6 (10) кВ.
УМК должны распределяться равномерно вдоль ВЛ и обладать сравнительно небольшой мощностью (до 200 квар). Конденсаторы таких установок должны соединяться по схеме Y, коммутироваться однофазными/трехфазными вакуумными выключателями и снабжаться средствами защиты от перенапряжений.
Однофазные вакуумные выключатели позволяют симметрировать напряжение линии, погонные параметры проводов различных фаз которой неодинаковы, что служит источником несимметрии. Однако если такая задача не ставится, то возможно использование трехфазных вакуумных выключателей, хотя это может оказаться менее удобным в эксплуатации.
Команды на включение/отключение вакуумных выключателей формируются контроллером УМК, который с помощью измерительного трансформатора контролирует линейное напряжение. Контроллер УМК позволяет при необходимости объединять отдельные одноступенчатые установки в многоступенчатую и изменять в зависимости от нагрузки (контролируется датчиками линейного тока и тока конденсаторов) натуральную мощность линии.
Исходя из зарубежного опыта использования мачтовых конденсаторных установок в распределительных сетях потребителей, специалистами ООО «Энергия"Т» разработана конструкция мачтовой конденсаторной уста" новки для распределительных сетей 6–10 кВ разного климатического исполнения, в том числе и УХЛ1. Мощность предлагаемых УМК – от 100 до 2700 квар. Конструктивное решение установок позволяет использовать их для различных типов опор ВЛ: железобетонных в одностоечном и двухстоечном исполнении, а также для металлических опор. Пилотный проект был реализован в феврале 2011 года в г. Нижневартовск.
