УКРМ, УКРМТ, УКРМФ, УКРМТФ и фильтры гармоник в строительстве зданий и сооружений

Если при реконструкции здания, сооружения в большинстве случаев используется действующее абонентское подключение к распределительной сети, то в случае строительства нового объекта строительная площадка может быть запитана:
- автономно от мобильной дизельной электростанции, что позволяет уйти от оформления документов на подключение с сетевой компанией, однако повышает энергоемкость и стоимость работ, а также создает ограничения по суммарной мощности подключаемого электрооборудования, инструмента (с учетом коэффициента одновременности).
Здесь важно понимать, что реактивная энергия индуктивной нагрузки (оборудования, электроинструмента) потребляется в составе полной электроэнергии той же дизельной электростанции, т.е. доля активной энергии и, соответственно, коэффициент мощности малые, а значит реальная суммарная мощность нагрузки существенно ниже номинальной (паспортной). Как результат – перегрузка электростанции по мощности (или ограничения по подключаемому одновременно оборудованию, инструменту и, соответственно, выполняемым работам), перегрев кабелей, остановки процесса, аварии и т.д.; - зависимо от магистральной линии распределительной сети или от ТП силовой сети Абонента (или Субабонента) рядом с местом строительства.
В первом случае оформляется договор о временном технологическом присоединении, обычно по «индивидуальному проекту» для «передвижных энергопринимающих устройств» (Постановление Правительства РФ N 861). Во втором – договор заключается с Абонентом (или Субабонентом) и утверждается электросетевой компанией, но в обоих случаях по факту обеспечивается не только резервируемая мощность с технологической и аварийной броней, но и качество электроэнергии.
Вместе с тем, сетевая компания (непосредственно или через Абонента/Субабонента, к которому подключена строительная площадка) дает гарантии качества электроэнергии в точке присоединения и, одновременно с этим (пп. «е» п.14 раздела II Правил недискриминационного доступа) обязывает нового Абонента/Субабонента удерживать параметры качества (напряжение, частота, коэффициент мощности) на уровне значений, определенных временными технологическими условиями на подключение. Кроме того, сетевую организацию de facto абсолютно не интересуют проблемы провалов напряжения, перенапряжений, набросов токов «внутри» силовой сети строительной площадки, хотя они (проблемы) могут быть вызваны, как перетоком реактивной мощности и эмиссией гармоник оборудования, инструмента, систем Абонента, так и «наследоваться» от распределительной сети из-за трансмиссии реактивной мощности и гармонических искажений.
Здесь стоит понимать, что в ТУ на подключение:
- пока не входит нормирование коэффициента гармонических искажений, но этого следует ожидать уже в очень близкой перспективе;
- нормируется соотношение потребления активной и реактивной мощности, т.е. tgϕ, а не активной и полной мощностей (cosϕ), а это существенно более жесткий показатель, чем традиционно используемый коэффициент мощности.
- нерегулируемых установок конденсаторных (УК) или конденсаторных батарей, модулей, с помощью которых можно компенсировать постоянную (суточную или в течение рабочего дня) потребность в реактивной энергии, т.е. «фоновую» реактивную мощность.
Нерегулируемые (с ручным управлением коммутацией) УК или конденсаторные батареи недорогие, эффективные, но используются только при наличии «фоновой» постоянной потребности в реактивной энергии, а в сетях с значительным загрязнением токами нефундаментальных частот – с фильтрами гармоник (колебательными L-C контурами), обеспечивающими защиту конденсаторов от перегрузки (и перегрева) по току; - регулируемых релейных (или Автоматических контакторных) Установок Конденсаторных с регулированием по Реактивной Мощности (УКРМ), используемых в случае монотонного, сравнительно медленного изменения потребности в реактивной энергии.
В ряде случаев при наличии фоновой потребности в реактивной энергии могут быть обоснованы гибридные нерегулируемые/автоматические конденсаторные установки с одной-двумя нерегулируемыми конденсаторными ступенями-батареями и остальными, коммутируемыми с помощью электромеханических контакторов, управляемых программно-логическим контроллером (ПЛК); - УКРМ с колебательными L-C контурами (фильтровые УКРМФ) в ситуациях, когда силовая сеть строительной площадки загрязнена гармониками с амплитудой, способной вызвать перегрев и пробой силовых конденсаторов в батареях установок;
- регулируемых тиристорных (или автоматических на полупроводниковых ключах) УКРМТ, используемых в случае быстроизменяющейся потребности в реактивной мощности, а также при использовании на объекте автоматизированной (или автоматической) системы управления АСУ;
- УКРМТ с колебательными L-C контурами (фильтровые УКРМТФ) в ситуациях, аналогичных (по засорению гармониками) применению УКРМФ, причем в случае двух и более гармоник с критическими (по амплитуде) токами может использоваться широкополосный фильтр на входе УКРМТФ.
Типовая нагрузка строительных площадок, определяющая проблемы качества электроэнергии.
В зависимости от масштаба (и проекта) реконструкции или строительства промышленного, непромышленного объекта на строительной площадке может быть использовано электрооборудование и инструмент, приведенный в таблице ниже.
Нагреватели (одно или трехфазные), стержневые/струнные электроды, рефлекторные печи | Отогрев грунтов при проведении земляных работ |
Тепловентиляторы, инфракрасные излучатели | Создание условий для работы, ускорения процессов схватывания, твердения бетонов и т.д. |
Экскаваторы с электроприводом переменного/постоянного тока | Земляные работы |
Насосные установки, агрегаты | Дренажные работы |
Башенные, мостовые, козловые рельсовые, колесные/гусеничные краны с многодвигательным электроприводом постоянного тока, лебедки, транспортеры с комплектными преобразователями электроприводов асинхронных двигателей | Подъем, перемещение строительных материалов, конструкций, элементов |
Компрессоры, компрессорные станции | Подача воздуха, пара для технологических процессов |
Насосные установки, станции | Водозабор, водоснабжение, водоподготовка, водоотведение |
Отрезные, гибочные, арматурные и др. станки, агрегаты, в том числе на частотных преобразователях, электрические битумоварки, установки, агрегаты дуговой и/или контактной сварки | Изготовление, подгонка элементов конструкций зданий, сооружений, систем, обеспечение производственно-технологического процесса строительства, сборочные работы по созданию строительных конструкций |
Вибраторы с приводом постоянного тока на комплектных ШИМ преобразователях | Уплотнение грунтов, бетонных смесей |
Электроинструмент (электродрели, перфораторы, пилы, отрезные машины и т.п.) | Строительные работы |
Системы освещения (рабочего, дежурного, аварийного), отопления, вентиляции | Обеспечение условий для деятельности людей |
Превалирующая доля нелинейной нагрузки строительных площадок является не только потребителем реактивной энергии (мощности), но и источниками эмиссии гармонических искажений, что с учетом трансмиссии гармоник из распределительной сети создает значительные (по амплитуде) перетоки нефундаментальных частот и крайне негативно влияет на качество электроэнергии, работу оборудования, инструмента, выполнение производственно-технологических процессов.
Конденсаторные установки УКРМ, УКРМТ, УКРМФ, УКРМТФ и фильтры гармоник в строительстве зданий и сооружений.
Определяющим критерием необходимости и целесообразности использования технических средств компенсации реактивной мощности в силовых сетях объектов любого назначения, включая строительные площадки были и остаются данные анализа энергетического аудита, что позволит определить и обосновать применение и место интеграции: