Электромагнитная совместимость компенсирующих устройств и преобразователей регулируемого электропривода в электрических сетях промышленных предприятий

Проблемы компенсации реактивной мощности и повышения качества электрической энергии в системах электроснабжения промышленных предприятий нераздельно связаны. Их актуальность обусловлена широким применением электроприемников, потребляющих реактивную мощность и искажающих качество электрической энергии в сети, а также внедрением в производство новых технологий, систем и оборудования, предъявляющих повышенные требования к качеству электрической энергии. Важной характеристикой качества электрической энергии, нормируемого ГОСТ 32144–2013, является несинусоидальность напряжения. Основная причина несинусоидальности напряжения в электрических сетях промышленных предприятий – применение электрооборудования с нелинейной вольт-амперной характеристикой, являющегося источником кондуктивных электромагнитных помех, в частности: регулируемых электроприводов постоянного и переменного тока, источников бесперебойного питания электроприемников, электросварочного оборудования, дуговых электрических печей, установок индукционного нагрева, газоразрядных источников излучения. Вследствие нелинейности вольт-амперных характеристик указанные выше устройства потребляют из сети несинусоидальный ток, что вызывает гармонические искажения питающего напряжения, включающего основную гармоническую составляющую и высшие гармонические составляющие, кратные основной частоте. Несинусоидальность напряжения, в свою очередь, вызывает дополнительные потери мощности и энергии в элементах электрической сети, приводит к перегреву и ускоренному старению изоляции электрооборудования, снижая его эксплуатационную надежность и уменьшая срок службы, ухудшает точность электрических измерений, вызывает нарушения в работе систем автоматики, телемеханики, релейной защиты, электронных систем и коммуникаций. Кроме того, она существенно усложняет компенсацию реактивной мощности в электрической сети. Компенсирующие устройства выполняются на базе конденсаторов, электрические параметры которых (сопротивление, мощность, ток) зависят как от величины питающего напряжения, так и от его гармонического состава. В настоящей статье обозначены проблемы и предложены решения в части компенсации реактивной мощности и повышения качества электрической энергии в электрических сетях, содержащих тиристорные преобразователи напряжения и преобразователи частоты, применяемые в установках регулируемого электропривода промышленных предприятий.

1. Иванов, В. С. Режимы потребления и качество электрической энергии систем электроснабжения промышленных предприятий / В. С. Иванов, В. И. Соколов. М.: Энергоатомиздат, 1987. 336 с.

2. Жуковский, А. И. Эффективность применения фильтрокомпенсирующих устройств на примере сталепроволочного цеха № 1 РУП «Белорусский металлургический завод» / А. И. Жуковский // Металлургия и литейное производство 2007. Беларусь: материалы Междунар. науч.-техн. конф., Жлобин, 6–7 сент. 2007. Жлобин: ПО «БМЗ», 2007. С. 99–101.

3. Жуковский, А. И. Компенсация реактивной мощности и повышение качества электроэнергии в электрических сетях промышленных предприятий / А. И. Жуковский // Энергия и Менеджмент. 2008. № 3. С. 38–42.

4. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения: ГОСТ 32144–2013. Введ. 01.04.2016. Минск: БелГИСС, 2016. 19 c.

5. Жуковский, А. И. Компенсация реактивной мощности и повышение качества электроэнергии в электрических сетях промышленных предприятий / А. И. Жуковский // METALL Информ. 2008. № 4. С. 39–42.

6. Жуковский, А. И. Фильтрокомпенсирующие устройства для компенсации реактивной мощности и повышения качества электроэнергии в электрических сетях металлургических предприятий / А. И. Жуковский // Металлургия и литейное производство 2007. Беларусь: материалы Междунар. науч.-техн. конф., Жлобин, 6–7 сент. 2007. Жлобин: ПО «БМЗ», 2007. С. 118–120.

7. Жуковский, А. И. К вопросу о проектировании компенсации реактивной мощности в электрических сетях промышленных предприятий / А. И. Жуковский // Энергия и Менеджмент. 2015. № 2. С. 20–30.

8. Счастный, В. П. Взаимовлияние режимов регулирования напряжения и компенсации реактивной мощности в электрических сетях промышленных предприятий / В. П. Счастный, А. И. Жуковский // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2021. Т. 64, № 3. С. 239–249. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2021-64-3239-249.

9. Жуковский, А. И. Компенсация реактивной мощности. Проблемы и решения / А. И. Жуковский // Энергия и Менеджмент. 2007. № 3. С. 30–33.

10. Жуковский, А. И. Компенсация реактивной мощности в электрических сетях промышленных предприятий / А. И. Жуковский, В. П. Счастный, А. И. Зеленькевич // Энергия и Менеджмент. 2013. № 4–5. С. 23–26.

11. Счастный, В. П. Особенности выбора установок компенсации реактивной мощности / В. П. Счастный, А. И. Зеленькевич // Техническое и кадровое обеспечение инновационных технологий в сельском хозяйстве: материалы Междунар. науч.-техн. конф.: в 2 ч. Минск: БГАТУ, 2019. Ч. 1. С. 393–394.

12. Козловская, В. Б. Учет влияния высших гармоник при выборе сечений проводников линий наружного освещения / В. Б. Козловская, В. Н. Калечиц // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. обьединений СНГ. 2017. Т. 60, № 6. С. 544–557. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2017-60-6-544-557.

13. Пекелис, В. Г. Потребляемая и генерируемая реактивная энергия. Порядок расчетов с абонентами / В. Г. Пекелис, А. И. Жуковский // Энергетика и ТЭК. 2004. № 10. С. 12–14.

14. Жуковский, А. И. Новые технико-экономические условия и подходы к расчетам с потребителями за реактивную энергию / А. И. Жуковский // Агропанорама. 2005. № 6. С. 26–30.