Введение в конденсаторные установки для коррекции коэффициента мощности

Анонс: Классификация конденсаторных установок повышения (коррекции) коэффициента мощности. Технически грамотное и невежественное обозначение конденсаторных установок повышения (коэффициента мощности de facto и de jure.

Все без исключения конденсаторные установки для повышения коэффициента мощности, включая торговые аббревиатуры (и названия) АКУ, АУКРМ, КРМТ, АФКУ, УКМ58/61/63/70, КРМФ, ДФКУ и т.п. технически грамотно делить по:

• уровню напряжения силовой сети, в которой они будут эксплуатироваться на низковольтные (до 1 кВ), среднего напряжения (до 35 кВ) и (условно) высокого напряжения от 35 кВ (определено в действующих ГОСТ IEC/TR 61000-3-6 и ГОСТ IEC/TR 61000-3-7 2020 года).
  
  Справка:

  в этом и следующих материалах цикла будут рассматриваться только конденсаторные установки для повышения коэффициента мощности в сетях низкого и иногда среднего напряжения;

  
  
• управлению на конденсаторные установки с автоматическим, ручным, комбинированным управлением и нерегулируемые.
  Здесь:
  - нерегулируемые – конденсаторная батарея, модуль (может установка), которые постоянно работают в силовой сети;
  - с ручным управлением – возможностью отключения одной и более ступеней через механический контактор вручную;
  - автоматические – включение и отключение ступеней установки происходит в автоматическом режиме через электромеханические контакторы или полупроводниковые ключи (тиристорные свитчи);
  - комбинированные (иногда гибридные) - включение и отключение некоторых ступеней автоматически, одной-двух – в ручном режиме, причем одна или обе эти батареи могут быть постоянно включенными в сеть.
  
  
  Справка:

  «дежурные» конденсаторные модуля, батареи, ступени установок – нормальная практика для компенсации «фоновой» потребности в реактивной мощности силовых сетей объекта, работающего режимно, но без полного отключения на нерабочее время. Эту фоновую потребность формируют системы освещения, в том числе энергосберегающего, насосное, вентиляционное оборудование, преобразователи (блоки питания) серверов, электронное оборудование АСУ (автоматизированных или же автоматических систем управления) и т.д.;

  
  
• параметру регулирования (только автоматические конденсаторные установки) на конденсаторные установки с коммутацией ступеней по времени суток, изменению уровня напряжения или тока нагрузки, или реактивной мощности, причем все эти установки должны иметь свой программно-логический контроллер ПЛК (или быть подключены к ПЛК в силовой сети.
  
  Важно:

  именно регулирование по параметру дает возможность правильного подбора конденсаторной установки для решения проблем в перетоком реактивной энергии в силовой сети и должно указываться в обозначении. Так, применение регулирования по:

  - времени суток выгодно предприятиям с (условно) стабильной зависимостью (от времени) потребности в реактивной энергии. Простой по конструкции контроллер со связью или встроенными часами в зависимости от предустановленного времени отключает или включает требуемые ступени, а сама установка, как правило контакторная (релейная) и недорогая;

  - изменениям уровня напряжения выгодно в случае монотонной (по потребности в реактивной мощности) и сравнительно небольшой нагрузке, что дает возможность применения релейных установок, снижения числа срабатываний контакторов и (условно) достаточно снижает риски пере- или же недокомпенсации;

  - току может использоваться, когда потребность в мощности может резко увеличиться, но время до сигнала на включение ступеней достаточно, чтобы снять риски выхода из строя или быстрого срабатывания электромеханических контакторов;

  - по реактивной мощности выгодно, когда есть риски недо- или перекомпенсации, но здесь важно понимать, что релейные (контакторные) установки технически грамотно использовать только в случае относительно монотонных изменений нагрузки, а в случае быстроизменяющейся потребности в реактивной энергии необходимо применять только автоматические установки с коммутацией ступеней полупроводниковыми ключами (тиристорно-диодными, но лучше тиристорными).

  
  

Именно поэтому в «традиционной» (до ввода в действие ГОСТ IEC 61921-2013, разрешившего применение «своих» названий и аббревиатур в маркировке) было правильным обозначение - Установки Конденсаторной (УК) с регулированием соотношения активной и полной энергии (коэффициента мощности) по Напряжению (УКН), Току (УКТ) и реактивной мощности (УКМ). Причем совсем необязательно включать в аббревиатуру, как букву «Р» (реактивной) перед Мощностью (УКРМ), так и букву «А» перед обозначением (АКРМ), поскольку:

• любая конденсаторная установка периодически накапливает и отдает в сеть только реактивную мощность («сдвинутую» по фазе тока и напряжения от активной);
• само по себе введение в аббревиатуру букв (Н, Т, М) уже говорит о способности регулирования по параметру.

Технически грамотное и невежественное обозначение конденсаторных установок повышения (коэффициента мощности) de facto и de jure.

Тем не менее, одним обозначением способа регулирования нереально дать полную информацию о предлагаемой установке и поэтому в маркировке по минимуму должны быть:

• данные об номинальном напряжении силовой сети в кВ, вписываемые в аббревиатуру после букв через дефис;
• номинальное значение генерируемой реактивной мощности всей установкой в кВАр (аналогично предыдущему параметру – через дефис);
• номинальная реактивная мощность самой небольшой конденсаторной батареи в кВАр (аналогично предыдущему параметру – через дефис), что позволяет судить о степени дискретности регулирования (объема добавления, уменьшения реактивной мощности);
• климатическое исполнение по ГОСТ 15150-69 (или же минимум и максимум окружающей температуры по п.7 разд. 4 ГОСТ IEC 61921-2013);
• степень защиты – обычно код IP по п. 6.4 ГОСТ Р МЭК 61587-1-2013 или 9.8 ГОСТ IEC 62208-2013.

Дополнительно информативным будет и оправдано добавление в обозначение букв «Ф» или же «Т», показывающих (соответственно) присутствие в УК колебательного L-C контура с реактором (реакторами) для «Фильтрации» наброса токов гармоник больших амплитуд и нивелирования рисков пробоя конденсаторов, и используемого способа коммутации – Тиристорными свитчами, управляемыми ПЛК.

Кроме того, ГОСТ IEC 61921-2013 требует введение в обозначение даты изготовления (а все части нового семейства ГОСТ IEC 61439 по НКУ – номера стандарта, по которому изготавливалась установка), однако по факту именно из-за «гибкости» требований ГОСТ IEC 61921-2013 на рынке сегодня буквально «вакханалия» аббревиатур УК. Так, «сверхпопулярные» и, одновременно с этим сверхневежественные поиски конденсаторных установок УКМ58 и УКМ61, УКМ63или УКМ70 и т.д., демонстрируют, что снабженцы (или иные менеджеры объектов) совсем не разбираются в вопросе, ведь цифры 58, 61, 63 и 70 – года выпуска. Однако в то время по факту не было реально автоматических УК с современными контроллерами, и они абсолютно непригодны для компенсации реактивной мощности в силовых сетях текущего времени, отличающимися быстроизменяющейся нелинейной нагрузкой, значительными перетоками реактивной энергии, эмиссией (и трансмиссией из распределительной сети) гармонических возмущений, своими (и «делегированными из распределительной сети) переходными процессами и т.д. и т.п.

Вместе с тем, с вводом в действие:

• в марте 2022 года нового семейства стандартов по НКУ (ГОСТ Р 51321.1 уже не действует по факту, хотя в ГОСТ IEC/TR 61439-0-2014, ГОСТ IEC 61439-1-2013, ГОСТ IEC 61439-2-2015 и др. определено, что сертификация по недействующему стандарту до момента вступления в силу новых остается действительной);
• ГОСТ IEC 62208-2013, регламентирующего требования для оболочек НКУ, а значит и УКМ, УКРМ, УКРМФ, УКРМТФ и пр.,

в обозначение следует добавлять код IK по ГОСТ IЕС 62262-2015 на ударный изгиб, который может быть классов К1, К2, К3 согласно пп. 5.3.3 ГОСТ Р МЭК 61587-1-2013.