Требования нормативных документов к конденсаторным установкам

Разберем причины необходимости включения КУ и УПК в системах тягового электроснабжения переменного тока и выполнения их регулируемыми и переключаемыми, с учетом требований основных нормативных документов.

Установки емкостной компенсации являются мощным средством повышения напряжения в тяговой сети. Когда решается вопрос об усилении пропускной способности электрической железной дороги по напряжению, то наряду с другими способами прежде всего рассматриваются варианты применения установок поперечной и продольной емкостной компенсации. В 2011 г. в Департаменте электрификации и электроснабжения ОАО «РЖД» утверждена «Инструкция о порядке выбора параметров и мест размещения установок продольной и поперечной емкостной компенсации в системах тягового электроснабжения переменного тока» (далее Инструкция), в соответствие с которой выбирается вариант включения КУ или УПК для повышения напряжения до нормированных значений. Главная особенность Инструкции в том, что в ней рассматриваются вопросы усиления тягового электроснабжения путем включения установок поперечной и продольной емкостной компенсации для повышения уровня напряжения, а вопросы качества электроэнергии рассматриваются как сопутствующие. Поэтому при решении вопросов компенсации реактивной мощности и в целом электромагнитной совместимости тягового электроснабжения следует обращаться к другим нормативным документам.

Постановлением Правительства РФ от 31.08.2006 № 530 «Об утверждении правил функционирования розничных рынков электрической энергии в переходный период реформирования электроэнергетики» внесено изменение в Правила недискриминационного доступа к услугам по передаче электрической энергии и оказания этих услуг, утвержденные постановлением Правительства РФ от 27.12.2004 г. № 861 и с внесенными дополнениями в последующие годы. Потребители электрической энергии должны соблюдать соотношение потребления активной и реактивной мощности, определенные в договоре. В случае несоблюдения этих соотношений потребитель должен установить устройства компенсации реактивной мощности (РМ) либо оплачивать услуги по передаче электрической энергии в составе конечного тарифа с учетом соответствующего повышающего коэффициента. В случае участия потребителя в регулировании РМ по соглашению с сетевой организацией к стоимости услуг по передаче электрической энергии в составе конечного тарифа применяется понижающий коэффициент.

По факту выявления сетевой организацией нарушения условий потребления РМ составляется акт, который направляется потребителю, и решается вопрос о применении повышающего коэффициента к стоимости услуг по передаче электрической энергии.

К настоящему времени разработаны оба документа, указанные в упомянутых постановлениях:

  • — «Порядок расчета значений соотношения потребления активной и реактивной мощности для отдельных энергопринимающих устройств (групп энергопринимающих устройств) потребителей электрической энергии, применяемых для определения обязательств сторон в договорах об оказании услуг по передаче электрической энергии (договорах энергоснабжения)», который утвержден приказом Минпромэнерго РФ от 22.02.2007 № 49;
  • — «Методические указания по расчету повышающих (понижающих) коэффициентов к тарифам на услуги по передаче электрической энергии в зависимости от соотношения активной и реактивной мощности потребителей электрической энергии», которые распространяются только на единые национальные (общероссийские) электрические сети.

В соответствии с Приказом № 49 Минпромэнерго нормируется коэффициент реактивной мощности tgq> для часов больших суточных нагрузок на шинах потребителя в зависимости от номинального напряжения сети:

Напряжение сети, кВ........

........110(154)

35(60)

6-20 0,4

tg Ф......................................

............0,5

0,4

0,4 0,35

В частности, для тяговой подстанции 110 кВ нормируется tg ср < < 0,5. При этом значение коэффициента реактивной мощности, генерируемой в часы малых суточных нагрузок электрической сети, устанавливается равным нулю.

В Постановлении Правительства РФ № 861 (с дополнениями) указано, что в договор оказания услуг по передаче электрической энергии следует включить: «...согласованные с субъектом оперативно-диспетчерского управления в электроэнергетике организационно-технические мероприятия по установке устройств компенсации и регулирования реактивной мощности в электрических сетях...». Кроме того, в этом же договоре следует учесть: «...обязанности сторон по соблюдению требуемых параметров надежности энергоснабжения и качества электрической энергии, режимов потребления электрической энергии, включая поддержание соотношения потребления активной и реактивной мощности на уровне, установленном законодательством Российской Федерации...». Только в этом случае договор считается действующим.

Таким образом, ОАО «РЖД», как сетевая организация, ежегодно при заключении договора оказания услуг по передаче электрической энергии должна составлять мероприятия по компенсации реактивной мощности в точках приема электроэнергии в сеть.

Особенностью тягового электроснабжения является генерирование электроподвижным составом высших гармоник тока в тяговой сети. Гармоники тока 150, 250, 350 Гц тяговой сети соответственно равны 25, 8, 3 % от основной гармоники тока ЭПС, они проникают в сети 110 (220) кВ и создают негативные последствия.

Снижение несинусоидальности напряжения и тока определяется требованиями ГОСТ 13109-97, а также необходимостью уменьшения дополнительных потерь электроэнергии в связи с протеканием высших гармоник тока. Все установки КУ в тяговом электроснабжении снабжения фильтрами с частотой настройки ниже 150 Гц (обычно по условию ограничения токов высших гармоник настройка выполняется на частоту 135—142 Гц), фильтрующие гармоники частотой 150 Гц. Для более интенсивного снижения гармоник предложены фильтро-компенсирующие устройства, фильтрующие гармоники частотой 150, 250 и 350 Гц. В частности, институтом НИИЭФА-ЭНЕРГО разработано одноступенчатое ФКУ с двойной настройкой на 150 и 250 Гц, а также двухступенчатое КУ с настройкой ступеней на 140 и 240 Гц.

ГОСТ 13109—97 нормирует несимметрию на шинах подстанций. В частности, на шинах тяговых подстанций 110 (220) кВ нормально допустимый коэффициент напряжения по обратной последовательности не должен превышать 2 % (а предельно допустимый — 4 %).

Несимметрично включенные по фазам однофазные установки поперечной емкостной компенсации КУ снижают несимметрию по току и напряжению.

Здесь важно отметить, что нормативы по ГОСТ 13109—97 относятся к шинам балансовой принадлежности тяговых подстанций, т.е. к шинам 110 (220) кВ, и несимметрия определяется как значениями тяговой нагрузки, так и сопротивлением системы внешнего электроснабжения.

Однако несимметрия напряжения на шинах 27,5 кВ также может неблагоприятно влиять на работу непосредственно устройств электроснабжения электрических железных дорог. Например, при питании устройств автоблокировки и электрической централизации от шин 27,5 кВ несимметрия напряжения может вызвать отказы в их работе.

Поэтому включение КУ и УПК ведет к повышению качества электроэнергии, положительно влияющее на работу электрооборудования собственных нужд подстанции, линии ДПР и автоблокировки (далее АБ) на железных дорогах.

Энергетическая стратегия железнодорожного транспорта ориентирована на форсированный переход к энергосберегающим технологиям и различным способам снижения потерь электрической мощности и электроэнергии. В условиях повышенного внимания в стране к энергосбережению в последние годы расширяют внедрение установок поперечной емкостной компенсации КУ, являющихся эффективным средством снижения потерь электроэнергии как в системе тягового, так и в системе внешнего электроснабжения. В связи с повышением уровня напряжения на токоприемнике ЭПС и улучшением режима их работы при включении установок продольной емкостной компенсации УПК также снижается электропотребление ЭПС и в целом повышается эффективность электроснабжения.

Необходимость выполнения КУ в тяговых сетях регулируемыми определяется следующими причинами.

Специфика тяговой нагрузки — ее непостоянство в связи с изменениями режимов работы ЭПС, его перемещениями и изменениями числа ЭПС на межподстанционной зоне. Это ведет к изменяющемуся во времени графику потребления реактивной мощности ЭПС. Для нормализации режима напряжения и снижения потерь электроэнергии генерируемая мощность КУ должна соответствовать потребляемой.

Поэтому для повышения эффективности работы устройств поперечной емкостной компенсации их мощность должна быть регулируемой в зависимости от значения тяговой нагрузки.

В ПУЭ сказано [8]: «..Для достижения наиболее экономичного режима работы электрических сетей с переменным графиком реактивной нагрузки следует применять автоматическое регулирование мощности конденсаторной установки путем включения и отключения ее в целом или отдельных ее частей...».

В периоды малого числа поездов в тяговой сети (или при их отсутствии), когда напряжение на КУ поста секционирования возрастает и превышает допустимое значение 29 кВ, КУ следует отключать. Такие явления наблюдаются не один раз в сутки. В этих условиях резко снижается срок службы нерегулируемых КУ в связи с повышенными бросками тока и напряжения при их частой коммутации. Поэтому для увеличения надежности электрооборудования КУ должны быть регулируемыми с возможностью повышения числа коммутаций при включениях-отключениях в зависимости от максимальных (минимальных) значений напряжения. Аналогичные явления наблюдаются при оперативных отключениях разъединителей на контактной сети при ремонтных и профилактических работах. При оперативных переключениях из- за опасности отключения разъединителями емкостного тока КУ последние также отключаются.

Нормативные документы требуют соблюдения режима потребления и генерации реактивной мощности. Это можно выполнить только регулируемыми КУ. Энергосистема вправе (что указано в Постановлении № 861) задать режим работы КУ, зафиксировав его в договоре.

В Правилах технической эксплуатации электроустановок потребителей указывается: «...Управление конденсаторной установкой, регулирование режима работы батарей конденсаторов должно быть, как правило, автоматическим...» и далее: «....Разработка режимов работы конденсаторной установки должна выполняться, исходя из договорных величин экономических значений реактивной энергии и мощности. Режимы работы конденсаторной установки должны быть утверждены техническим руководителем Потребителя».

Так как число работающих трансформаторов на подстанции меняется, что вызывает изменение предвключенного сопротивления УПК, последние также необходимо выполнять переключаемыми. Переключаемые УПК позволяют повысить эффективность электроснабжения, так как приводят в соответствие параметры УПК режиму работы тяговой подстанции. Кроме того, переключаемые УПК (по сравнению с непереключаемыми) позволяют уменьшить установленную мощность конденсаторов в 1,5—2 раза и более.

Все названные выше причины приводят к необходимости оснащения тягового электроснабжения железных дорог установками поперечной и продольной емкостной компенсации. С ростом тяговой нагрузки и по мере совершенствования нормативно-правовых документов в области качества электрической энергии и энергосбережения необходимость в установках КУ и УПК на железных дорогах будет возрастать. Поэтому так важно разработать указанные устройства надежными и экономичными. Этому и посвящен материал учебного пособия.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >