Рубрика «Стеклоэнергетика». Кратковременные просадки напряжения — невидимый враг стекольного производства

Уважаемые коллеги!

Предлагаем вашему вниманию статью, подготовленную Комитетом по энергоэффективным технологиям Ассоциации «СтеклоСоюз» России (ССР). Данный материал входит в серию публикаций, посвящённых проблемам энергоснабжения предприятий стекольной промышленности.

Единая энергосистема России (ЕЭС России) уникальна по своим масштабам и технической сложности. Она охватывает огромную территорию и является крупнейшим в мире централизованно управляемым энергообъединением. Надежность работы ЕЭС высока – большое количество резервных сетевых веток, подстанций, вариантов подачи напряжения на каждый агрегат потребителя делают вероятность длительного прерывания электроснабжения крайне низкой. Значит ли это, что, обладая возможностью подключения к ЕЭС, предприятие гарантированно избавляется от проблем с электроснабжением? Увы, нет.

Одна из проблем, с которой приходится считаться любому предприятию с непрерывным производственным циклом, – кратковременные просадки напряжения. Причины их возникновения находятся за пределами предприятия, в высоковольтных линиях передачи 110 кВ и 220 кВ. При возникновении аварийных ситуаций в этих сетях отрабатывает аварийная автоматика: происходит переключение секций шин, включение секционных выключателей и т. д. В силу огромной коммутируемой мощности этот процесс занимает сотни миллисекунд. В результате потребитель сталкивается с просадкой напряжения вплоть до полного его исчезновения длительностью до 1,5–2 секунд (чаще 0,5–0,7 секунды). В большинстве случаев бытовые потребители не замечают таких событий, однако для промышленных объектов дело обстоит иначе.

Последние десятилетия сопровождались серьезным изменением типового оснащения производственных предприятий. Появление высокоточных станков, большого количества частотных приводов, «умных» агрегатов, роботизированных линий – безусловный признак повышения технологичности производства. Однако эти факторы значительно повысили требовательность предприятий к качеству электроэнергии и чувствительность оборудования к малейшим отклонениям синусоиды напряжения от заданных параметров. При описанных выше кратковременных просадках (в обиходе энергетиков – «моргушках») могут наступать крайне неприятные для производственных линий последствия. Аварийные остановки отдельных агрегатов ведут к сбою во всей технологической цепочке, возможной браковке продукции и полуфабрикатов. В некоторых случаях возможно повреждение оборудования. Повторный запуск линий не всегда возможен в кратчайшие сроки; порой для этого необходимо привлечение большого количества персонала. Простой также весьма негативно сказывается на экономике производства.

При этом особенность данной ситуации состоит в том, что при всей серьёзности последствий с точки зрения нормативных документов возникновение «моргушек» не считается нарушением качества электроэнергии. В соответствии с ГОСТ 32144-2013 «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения» данные явления относят к категории случайных событий – кратковременных прерываний и провалов напряжения – и для них не установлены допустимые нормы по глубине, длительности и частоте. То есть по сути, стандарт просто предписывает фиксировать такие события и вести их статистику. В результате все попытки руководства предприятий предъявить претензии сетевым организациям оказываются тщетными. Они наталкиваются на справедливые указания последних на то, что, согласно ГОСТ, показатели качества электрической энергии устанавливаются и контролируются в случае длительных отклонений параметров сети, обусловленных колебаниями нагрузок или влиянием нелинейных нагрузок. При этом показатели и нормы качества электроэнергии не распространяются на случайные события со внезапным и существенным изменением формы напряжения, связанные с погодными явлениями, повреждениями электрооборудования сетевых компаний и потребителей, действиями сторонних лиц.

В принципе, логику, заложенную в ГОСТ, понять можно. Для исключения подобных кратковременных провалов и просадок напряжения потребовалось бы серьезное дооснащение сетевого хозяйства, которое повлекло бы за собой огромные вложения. А необходимость применения специальных мер защиты очевидна только для тех объектов, где используется чувствительное оборудование; остальные вполне нормально функционируют и в текущей ситуации. Вот и получается, что утопающим приходится спасать себя самим.

По результатам проведенных встреч и технических консультаций мы видим, что на данный момент основным способом борьбы предприятий с «моргушками» является формирование фаталистского взгляда на бытие («чему быть – тому не миновать») и планирование мероприятий по возможному сокращению ущерба. Возможно, подобное поведение имело экономический смысл при относительно нечастом возникновении аварийных остановок производства по данной причине (в прошлом году – в среднем 1 раз в 2 месяца). Однако последний год обозначил новую тенденцию – кратное увеличение аварийных остановок (примерно в 6–8 раз) и, соответственно, рост потерь и убытков.

Для нивелирования негативного влияния кратковременных просадок и провалов напряжения существует несколько способов. Наиболее известный из них – установка классических источников бесперебойного питания (ИБП) на базе свинцовых либо более современных литий-ионных аккумуляторных батарей. Однако классические ИБП все-таки рассчитаны на несколько иные режимы, поэтому при таком использовании их ресурс расходуется не самым рациональным образом. Более специализированным решением является применение источников кратковременной поддержки питания (ИКПП) на базе суперконденсаторных батарей. Небольшая ёмкость – главный минус суперконденсаторов — несущественна в данном случае. А большая разрядная мощность и огромный циклический ресурс делают эти установки более предпочтительными для решения данной проблемы. Для больших мощностей могут также использоваться динамические компенсаторы искажений напряжения (ДКИН) – принцип их действия основан на применении специальных вольтодобавочных трансформаторов. Более подробный обзор сильных и слабых сторон каждого метода мы приведем в одном из следующих материалов.

Вне зависимости от того, каким путем развивается энергосистема предприятия и какие методы применяются для борьбы с теми или иными проблемами, Ассоциация «СтеклоСоюз» призывает использовать комплексный подход при оценке слабых мест системы электроснабжения предприятия и выработке дорожной карты действий. Дело в том, что во многих случаях некоторые проблемы (например, повышенное содержание высших гармоник тока и напряжения, реактивной мощности и компенсацию провалов напряжения) можно решить применением одной и той же установки. Иногда возможно найти более простую и дешевую альтернативу дорогой модернизации. Для этого необходимо провести глубокое исследование текущего состояния энергосистемы предприятия, возможно, выполнить дополнительные измерения для анализа ее работы во всех существующих режимах. Далее выполняется математическое моделирование работы системы и подбор оптимального способа решения проблем. Собственными силами выполнить глубокий анализ системы электроснабжения, да еще и с учетом развития в прогнозном периоде, в большинстве случаев затруднительно. Помочь в этом могут специалисты Ассоциации «СтеклоСоюз» и организации-партнера ООО «РиМтехэнерго». Это как раз тот случай, который описывается пословицей «Семь раз отмерь – один отрежь».

Публикации по данной теме:

✔ О создании Комитета по энергоэффективным технологиям. Ассоциации «СтеклоСоюз» России (открыть).

✔ Рубрика «Стеклоэнергетика». Энергетическая инфраструктура стекольного завода. Скрытые риски и точки роста (открыть).