08.12.14 12:30

Член сім'ї FACTS

На думку експертів, актуальність застосування пристроїв компенсації реактивної потужності в енергетиці очевидна, а висока роль цих установок неодноразово доводилася. Всі пристрої компенсації реактивної потужності можна класифікувати на статичні і динамічні: до статичних відносяться поодинокі конденсатори, батареї статичних конденсаторів (БСК), фільтри гармонік; до динамічних - керовані, регульовані пристрої, що входять до поняття FACTS (Flexible AC Transmission System) - системи гнучкого регулювання передачі електроенергії змінного струму.

«FACTS дозволяють відслідковувати миттєві характеристики енергообміну і створювати той чи інший режим компенсації, - розповідає Олександр Ільїн, територіальний менеджер групи високовольтних комутаційних апаратів компанії АББ. - До них відносяться асинхронні компенсатори (АК), пристрої керованої поздовжньої компенсації (КПК), статичні тиристорні компенсатори (СТК) і пристрої типу статки, які відрізняються від класичного СТК тим, що управляються IGBT, тобто біполярними транзисторами з ізольованим затвором, а не IGCT - керованими тиристорами. Застосування IGBT дозволяє скоротити встановлену реактивну потужність установки приблизно в два рази, і час реагування системи, що в свою чергу, дозволяє такій установці боротися з так званим «флікер - ефектом» (ненормативні відхилення і коливання частоти мережі і напруги - Прим. Ред.) ».

На сьогоднішній день інтерес до систем FACTS і, зокрема до статки, пов'язаний з поступовою інтелектуалізацією енергосистем. В активно-адаптивних, або «розумних», мережах такі характеристики FACTS, як широкі робочі діапазони регулювання і високу швидкодію, стають особливо затребуваними. Фахівці галузі вважають, що використання динамічних пристроїв компенсації реактивної потужності може допомогти у вирішенні таких актуальних проблем, як недостатня пропускна спроможність ліній, слабка керованість мереж, неоптимальний розподіл потоків потужності по паралельних лініях і т.д.

«Вимоги до ефективності експлуатації мереж сьогодні ростуть, при цьому збільшення потужності вже обмежена, а дистанційна передача реактивної потужності нереальна - потрібно локальна компенсація, - зазначає Шень Фей, д.т.н., директор центру розробок статки, Sieyuan Electric Co. (Китай). - Найчастіше джерела генерації знаходяться далеко від центру навантаження, дистанційна передача електроенергії вимагає рішень, які гарантують стабільність і контроль напруги за допомогою компенсації реактивної потужності.

У розподільних мережах існує великий обсяг індуктивного навантаження, яка споживає величезну реактивну потужність і тягне за собою збільшення втрат в розподільних системах; споживачі розподільних мереж часто стикаються з нелінійним навантаженням і хвильової навантаженням, яка не тільки веде до недостатньої компенсації або перекомпенсації реактивної потужності і подальшого підвищення втрати через струму реактивної потужності, але і створює відповідні коливання напруги, що впливає на безпеку всіх споживачів, підключених до даної мережі. Технологія динамічної компенсації реактивної потужності на основі IGBT покликана задовольнити зростаючі вимоги споживачів до якості електроенергії, не дивлячись на існуючі проблеми ».

Однак статки цікавий з точки зору систем не тільки змінного, але і постійного струму. На сьогоднішній день в Єдиній енергосистемі Росії статки впроваджується в першу чергу саме для створення вставок постійного струму. Далі ми докладніше поговоримо про це.

Статки або СТК?

У ряді публікацій відзначається, що на сьогоднішній день статки - найбільш досконале пристрій компенсації реактивної потужності, свого роду вершина еволюції. До його переваг відносять багатофункціональність, високу швидкодію, малий вміст вищих гармонік, малі розміри, що дозволяють до двох разів скоротити займану площу в порівнянні з СТК.

Статки показує куди меншу ймовірність появи резонансних явищ, а при зниженні напруги переходить в режим постійного джерела струму, забезпечуючи постійне вихідна напруга, на відміну від систем СТК. Також до плюсів статки відносять можливість підтримки номінального ємнісного вихідного струму при низькій напрузі системи, що, в свою чергу, забезпечує більш високу динамічну стійкість передачі в порівнянні з СТК.

Незважаючи на численні переваги, перші повідомлення про які з'явилися ще в кінці 1990-х рр., Поки рано говорити про те, що статки став широко поширеним явищем. Цілком ймовірно, причиною того висока вартість пристрою. Більш того, для ряду застосувань в ньому просто немає гострої необхідності. Існує думка, що застосування статки замість СТК в електричних мережах не так актуально, як його впровадження в мережах різко змінних навантажень промислових підприємств, наприклад, металургійних.

«Для більшості потреб енергосистеми Росії не потрібно застосування статки, адже час реакції установки СТК цілком достатньо для вирішення завдань енергетики, - вважає Олександр Ільїн. - Якісні СТК здатні забезпечити баланс потужності між двома енергосистемами, контроль рівня напруги і його стабілізацію, підвищення якості електроенергії, збільшення надійності системи, скорочення втрат і ін. Подібне обладнання можна застосувати практично в будь-якій галузі енергетики: будь то залізничний електрифікований транспорт, заводи з резкопеременной навантаженням або нафтовидобуток. Статки - більш дороге виконання, і по-справжньому він необхідний, коли стоїть завдання боротися з вираженим флікер-ефектом, однак така вимога в конкурсах зустрічається вкрай рідко. Також статки актуальний, якщо необхідно скоротити площу установки ».

Статки на російському ринку

Складність обладнання і відсутність широкого ринку збуту позначається на кількості гравців ринку, і все ж кілька компаній займається темою статки в Росії. Це великі міжнародні виробники - АББ, Сіменс, Альстом. Азіатські, зокрема китайські компанії роблять спроби виходу на російський ринок, з найбільш відомих можна назвати Hitachi. На щастя, є і російські компанії, що пропонують статки. У деяких випадках вітчизняні виробники використовують обладнання зарубіжних постачальників, доповнюючи його своїм програмним забезпеченням.

Перший пілотний зразок вітчизняного пристрою потужністю 50 Мвар був розроблений ВАТ «НТЦ електроенергетики» ФСК ЄЕС спільно з ТОВ «НВЦ Енерком-Сервіс». Пристрій було задумано як базовий елемент для створення інноваційних систем компенсації реактивної потужності і управління потоками електроенергії, включаючи сучасні лінії електропередачі і вставки постійного струму. За словами розробників, вітчизняний статки відрізняється від зарубіжних аналогів тим, що в ньому використані тільки транзисторні вентилі. Такий підхід створює можливість більш гнучкого управління і додаткового зниження втрат.

Пілотний зразок пристрою був призначений для установки на ПС 330/400 кВ «Виборзька» для підвищення надійності роботи вставки постійного струму, призначеної для експорту електроенергії до Фінляндії.

Інша вставка постійного струму створюється в Забайкальському краї на ПС 220 кВ «Могоча» для несинхронної зв'язку енергосистем Сибіру і Сходу, на сьогоднішній день працюють ізольовано. Статки сюди постачає ТОВ «НВЦ Енерком-Сервіс». Устаткування даного виробника закладалося і на інших об'єктах, зокрема при проектуванні ВЛ 500 кВ Усть Кут - Нижньоангарськ з ПС 500 кВ Нижньоангарськ.

«При виконанні розрахунків електричних режимів і стійкості енергосистем ми неодноразово враховували вставки постійного струму, в тому числі вставки постійного струму потужністю 200 МВт для створення несинхронної зв'язку енергосистем Сибіру і Сходу, виконані на базі статки, розробленому ТОВ« НВЦ Енерком-Сервіс », - повідомляє Олексій Жидков, головний інженер Сибірського інституту проектування енергетичних систем Департаменту електричних мереж ЗАТ «Сибірський ЕНТЦ»

Інший російський виробник - ЗАТ «Нідек АСИ ВЕІ» пропонує два типи статки. Перший - однорівневі D-статки з підключенням до шин 6-10 кВ через понижуючий трансформатор. Вони призначені для поліпшення якості електроенергії, симетрування навантаження і компенсації реактивної потужності в розподільних мережах промислових підприємств. Другий тип - багаторівневі безтрансформаторні статки, що підключаються безпосередньо на шини середньої напруги 6-35 кВ. Такі пристрої застосовуються для зниження впливу на мережу потужних швидкозмінних навантажень і підвищення динамічної стійкості в мережах високої напруги.

У реченні Hitachi також фігурує D-STATCOM. Пристрій позиціонується як компактне джерело або приймач реактивної потужності, який контролює напругу в мережі.

Статки виробництва АББ носить товарне ім'я SVC Light. Компанія активно займається виробництвом пристроїв з використанням технології FACTS з 1972 р, за цей час ввела більше 500 установок по всьому світу. АББ має власні заводами з виробництва силової напівпровідникової електроніки (IGBT, IGCT), конденсаторів і т.д. і постачає обладнання разом з програмним забезпеченням власної розробки.

У пошуках свого місця

На завершення короткі коментарі наших експертів, щодо ролі статки в розвитку сучасних, в тому числі інтелектуальних, енергосистем.

На думку Шень Фея, статичні пристрою динамічної компенсації реактивної потужності (статки) в даний час - найважливіший елемент в складі системи гнучкої передачі змінного струму, яка вже успішно експлуатується в США, Німеччині, Японії і Китаї.

«Не тільки статки, а й повноцінна установка СТК є« розумну мережу », що дозволяє в реальному часі стежити за станом мережі, вчасно реагувати і впливати на які відбуваються в ній процеси, виключаючи негативні наслідки впливу резкопеременной нелінійного навантаження», - переконаний Олександр Ільїн.

«Як і в відношенні будь-якого інноваційного обладнання, що дозволяє підтримувати в складних режимних умовах необхідний рівень і якість напруги і потужності, підвищувати пропускну здатність електропередач, регулювати перетоки потужності, перспективи статки бачаться в можливості вирішення завдань електромережевого комплексу на якісно новому рівні», - вважає Олексій Жидков.

Зараз складно говорити про те, яке місце займуть статки в російських електромережах в майбутньому. На сьогоднішній день обладнання застосовується точково - на ділянках з «особливими потребами», і поки немає ніяких свідчень на користь того, що пристрій істотно подешевшає і стане повсюдно застосовуються. Чи буде дане високотехнологічне рішення і далі використовуватися тільки в вузькоспеціалізованих нішах, покаже час.

Іван Благодатскій

На заставці: СТК Light® (статки) в металургії (фото надано АББ)

Від редакції: На думку деяких експертів, які співпрацюють з EnergyLand.info, підходи і термінологія, використані в статті, є спірними. Крім того, фахівці ряду російських компаній не змогли дати свої коментарі по темі на момент опублікування. Якщо ви хочете висловити свою думку або посперечатися з автором, звертайтеся до редакції, яка буде рада надати вам можливість публічно висловити свою точку зору.

(С) Медіапортал спільноти ПЕК www.EnergyLand.info
Оформити передплату на контент Looking for authoritative content?
Копіювання без письмового дозволу редакції заборонено
Див. також:
Рубль залишається в аутсайдерах
ЛуТЕК визначив суперспортивним сім'ю 2014
Іран планує побудувати перший завод з виробництва синтетичного палива з використанням GTL-технологій
Електростанції України позбулися палива