Компенсация реактивной мощности в сетях 0,4kV.

[engineer_]

Компенсация реактивной мощности в сетях 0,4kV.
Добрый день,
#1 Вопрос по подключению конденсаторных батарей через реакторы.
У нас на предприятии установлено несколько установок компенсации реактивной мощности 0,4kV,
В одном случае (от одного производителя) коммутация конденсаторов происходит напрямую контактор-конденсатор (без промежуточных компонентов),
В другом случае (от другого производителя) коммутация конденсаторов происходит через реактор, контактор – реактор – конденсатор (фото внешнего вида, шильдика и схемы подключения прикреплено).
В нашем случае это Siemens 4EU2732-5TE08-0AA0 (к сожалению, как я понял, это производство Турции и нормальной документации на английском нет).

Назначение?
Вопрос зачем этот реактор и «целесообразность его использования»?
Правильно ли я понимаю что этот реактор нужен только для защиты конденсатора от высших гармоник? Это антирезонансный дроссель?
Этот реактор никак не компенсирует гармоники в сети?

Целесообразность?
И вопрос целесообразности использования этих реакторов.
На рабочей установке у нас установлена анализаторы сети,
которые при полной нагрузке оборудования измерили Суммарный коэффициент гармонических искажений (total harmonic distortion)
THD (I) =1% и THD (U) = 0,7% (к сожалению это суммарные значения, наш анализатор не измеряет отдельно по каждой гармонике 3,5 ,7 и т.д.)
Вопрос, как Вы думаете при таких значениях THD (I) =1% и THD (U) = 0,7% имеет ли смысл ставить реакторы на конденсаторы,
Или спрошу по другому, при каких THD (I) и THD (U) уже имеет смысл ставить реакторы?
Как я понял согласно  ГОСТ 32144-2013 для сетей 0,4кВ нормально допустимое значение коэффициента искажений Ku<8% (при Ku 4-5% большинство нагрузок работает без проблем).

[AlexZhuk]

Правильно ли я понимаю что этот реактор нужен только для защиты конденсатора от высших гармоник? Это антирезонансный дроссель?

Да. И защищает он только конденсаторы, на общую погоду в сети никак не влияет.

И вопрос целесообразности использования этих реакторов.

Жрать они не просят, поставили - пусть стоят, хуже не будет. Вы же сами затем пишете, что не знаете расклада по гармоникам. А ну как, если третья "надавит" На конденсатор и он выйдет из строя?

Вопрос, как Вы думаете при таких значениях THD (I) =1% и THD (U) = 0,7% имеет ли смысл ставить реакторы на конденсаторы,

Вопрос по показателям качества, которым я в совершенстве не владею. Подождем, может, еще кто чего посоветует.

[engineer_]

Жрать они не просят, поставили - пусть стоят, хуже не будет.
по существующей установке конечно, они стоит и их трогать никто не будет.
Мы хотели бы сами собрать новую установку для другой подстанции, вот и стал вопрос насколько они нужны...стоят эти реакторы дополнительных денег...к стати они на 5 гармонику и выше...
и вот тут-то и стал вопрос целесообразности их установки...и почему именно на 5ю а не с 3й?

[AlexZhuk]

Я, в принципе, догадался о ваших намерениях. Иначе бы и вопрос не стоял.
Вот неплохой эпос от Шнайдера: https://download.schneider-electric.com/files?p_enDocType=Catalog&p_File_Name=Kаталог_Компенсация_реактивной_мощности_2018_MKP-CAT-PFC-18.pdf&p_Doc_Ref=MKP-CAT-PFC-18
Там на страницах 16-17 указаны критерии по выбору дросселей, и не обязательно это 5-я гармоника. Все определяется после исследования гармонической составляющей напряжения в сети.

[engineer_]

Я, в принципе, догадался о ваших намерениях. Иначе бы и вопрос не стоял.
Вот неплохой эпос от Шнайдера: https://download.schneider-electric.com/files?p_enDocType=Catalog&p_File_Name=Kаталог_Компенсация_реактивной_мощности_2018_MKP-CAT-PFC-18.pdf&p_Doc_Ref=MKP-CAT-PFC-18
Там на страницах 16-17 указаны критерии по выбору дросселей, и не обязательно это 5-я гармоника. Все определяется после исследования гармонической составляющей напряжения в сети.

спасибо за ссылку на документ...
но к сожалению в этом документе нет четких указаний, цифр...лишь фраза "со значительными нелинейными нагрузками", а что это означает Не понятно.
например, измеренные в нашей системе

Суммарный коэффициент гармонических искажений (total harmonic distortion)
THD (I) =1% и THD (U) = 0,7% (к сожалению это суммарные значения, наш анализатор не измеряет отдельно по каждой гармонике 3,5 ,7 и т.д.)
при таких значениях THD (I) =1% и THD (U) = 0,7%  это уже значительная нелинейная нагрузка или еще нет

Конденсаторные батареи следует применять совместно с антирезонансными
дросселями для КРМ в сетях со значительными нелинейными нагрузками,
генерирующими гармоники.

[AlexZhuk]

THD (I) =1% и THD (U) = 0,7% (к сожалению это суммарные значения, наш анализатор не измеряет отдельно по каждой гармонике 3,5 ,7 и т.д.)

Вам правильно в Big ASU написали: эти коэффициенты для решения данной задачи не применить никаким образом.
Теперь давайте рассуждать логически. Вот вы пишете:

В одном случае (от одного производителя) коммутация конденсаторов происходит напрямую контактор-конденсатор (без промежуточных компонентов)

Эти установки находятся в работе? Конденсаторы не выходили из строя? Если нет - ну, так и не нужны вам антирезонансные дроссели, если картина по суммарным гармоникам в точках устанвовки одинаково.

[engineer_]

THD (I) =1% и THD (U) = 0,7% (к сожалению это суммарные значения, наш анализатор не измеряет отдельно по каждой гармонике 3,5 ,7 и т.д.)

Вам правильно в Big ASU написали: эти коэффициенты для решения данной задачи не применить никаким образом.

не соглашусь с Вами,
в том документе который Вы посоветовали (каталог от Шнайдера) на странице 62 четко написано (по поводу реакторов)

...
Загрязнение сети
Нелинейные нагрузки, например, устройства, использующие
силовую электронику, генерируют гармоническое искажение 
в сеть.
Выбор соответствующего решения по компенсации 
реактивной мощности должен учитывать уровень загрязнения
сети высшими гармониками.
Такой выбор должен базироваться на коэффициенте Gh/Sn, где:
Gh - суммарная полная мощность нелинейных нагрузок в сети
Sn - полная мощность питающего трансформатора
Кроме того, выбор оборудования может быть сделан, 
исходя из измеренных значений коэффициентов  полного
гармонического искажения THDi или THDu.
...

как раз речь идет именно о коэффициенте полных гармонических искажений THDi или THDu. (которые мы и измерили).

на следующей странице Шнайдер ввел понятие...
Незагрязненная сеть (Thdu ≤ 3%, Thdi ≤ 5% )
Слабо загрязненная сеть (Thdu ≤ 4%, Thdi ≤ 10%)
Загрязненная  сеть (Thdu ≤ 7%, Thdi ≤ 20%)

в нашем случае, измеренные THD (I) =1% и THD (U) = 0,7%  относятся к незагрязненной сети!!!
да к подстанции подключенно не так уж много преобразователей частоты (соотношение суммарной полной мощности нелинейных нагрузок в сети к  полной мощности питающего трансформатора)
из этого я делаю вывод, что у нас незагрязненная сеть! использование рекаторов не обязательно!
конечно их можно заказать и хуже от этого не будет.

[AlexZhuk]

в том документе который Вы посоветовали (каталог от Шнайдера) на странице 62 четко написано (по поводу реакторов)

Мало ли чего производители электрооборудования пишут. Им его продать надо.
Мысль моя в другом заключалась. Если у вас есть возможность провести соответствующие исследования в сети - так проводите же и делайте выбор так, как у того же Шнайдера написано. Нет своей аппаратуры - существуют электролаборатории, выполняющие измерения показателей качества. Призовите их на помощь, поставьте задачу, заплатите денег. И все узнаете.
Если нет - о чем тут разговор? Мне кажется, что современные проектировщики в подавляющем большинстве случаев тупо не обращают внимание на такие "мелочи". Или от балды дроссели закладывают. Мол, слышали мы звон, не знаем где он, но на всякий случай...

[engineer_]

Если у вас есть возможность провести соответствующие исследования в сети - так проводите же и делайте выбор так, как у того же Шнайдера написано.

мы это уже сделали, как и писал ранее
наш Коэффициенте полных гармонических искажений THDi или THDu на полностью загруженной сети составляет
THD (I) =1% и THD (U) = 0,7%
что согласно рекомендациям Шнайдера является Незагрязненная сеть (Thdu ≤ 3%, Thdi ≤ 5% )

Так же у нас есть возможность самостоятельно измерить спектр гармонических составляющих тока и напряжения (у нас есть анализатор от Siemns PAC 4200, он может показать по каждой гармонике),
но что нам это даст?
Ну измерим мы 5я гармоника например по току и напряжению 2%.
Эта много или мало? В рекомендациях Шнайдера ничего об этом не говорится.

[AlexZhuk]

Вот я и написал:

Вопрос по показателям качества, которым я в совершенстве не владею. Подождем, может, еще кто чего посоветует.

Про то, что Шнайдер ввел классификацию сетей по величине THD, я упустил. Сами понимаете, что документ я читаю "по диагонали", предоставляя возможность досконально разобраться в нем именно вам.
Есть у Шнайдера еще один документ: Руководство по компенсации реактивной мощности с учетом влияния гармоник
Но дело еще вот в чем. Существует и  ГОСТ 27389-87. Установки конденсаторные для компенсации реактивной мощности. Термины и определения. Общие технические требования, в котором ничего про данную проблему не указывается. Стандарт действующий. Посему полагаю, что нормативной документации у нас в РФ по этой проблеме нет и когда будет - неизвестно.
Поэтому и приходится опираться на факультативные материалы от Шнайдера и других производителей. Кстати, рекомендую полазить по другим сайтам производителей. У Шнайдера просто техподдержка документами по умолчанию неплохая, поэтому я туда и попал в поисках информации. Поищите по запросу "УКРМ", наверняка найдете производителей и в России, и на Украине.
Насколько я на данный момент составил впечатление по данному вопросу:
- в параметрах любого конденсатора указан допустимый уровень гармоник сети в процентах. Менее 10% у Шнайдера я не видел. Как полагаю, это и есть THD. А есть экземпляры и с 20%.
- если оказывается, что конденсатора с такими показателями недостаточно (сеть ну очень грязная), придется исхитриться и поставить антирезонансные дроссели, при этом напряжение конденсатора должно быть увеличено, так как за дросселем наблюдается повышение его уровня.
Формально при таком подходе оценить необходимость установки дросселя вполне можно.
Что же касается вопроса "а не убьет ли мой конденсатор конкретно 5-я (или 3-я) гармоника?"... ну, у вас анализатор качества в руках, вы вопросом владеете лучше меня. Если вы измерили общий THD, то может быть коэффициент пятой гармоники быть большим, чем общее измеренное значение по всем гармоникам в сети?

[engineer_]

#2 Вопрос по перекомпенсации


подскажите чем опасна перекомпенсация? если например, контроллер компенсации сломался (или работает неправильно) и вместо одной банки 50kVar он включает все банки (например, 550kVar)?
что происходит с входным током от трансформатора он увеличивается?

слышал что на линиях 11кВ при перекомпенсации  (если компенсация на высокой стороне), может подняться напряжение (выше 11кВ) и сработает защита на вводном автомате (11кВ, главный рубильник),
незнаю насколько это правда.
Если можно просветите о перекомпенсации (если установка до 1000В и свыше 1000 В).
Спасибо.

[AlexZhuk]

Тут два момента:
1. Действительно, величина напряжения у потребителя может увеличиться, что негативно скажется на работоспособности оборудования. Стоит только превысить допустимые +10%.
2. Генерация реактивной мощности обратно в сеть (куда-то ей плыть же надо). Получается: за что боролись, на то и напоролись, опять реактив по сети туда-сюда гоняем. Конечно, мы кому-то можем при этом помочь, но не всегда этой помощи ждут. Тут есть свои подводные камни, зависящие оттого, как относится энергоснабжающая организация к таким выкрутасам.
Традиционно: вот интересный материальчик. Там, кстати, указано, что при перекомпенсации с изменением уровней напряжения РПН очень помогают. Я пока не поверил, но что написано пером...

[engineer_]

1. Действительно, величина напряжения у потребителя может увеличиться

а какая физика этого процесса, если например конденсатор на 400В, то за счет чего в сети увеличится напряжение?

[AlexZhuk]

Вспомните вот эту картинку из моего фильма про компенсацию реактивной мощности Реактивная мощность и напряжение:

Если реактива много, то напряжение увеличивается. Если его не хватает - уменьшается.
Другого объяснения я не нашел.

[engineer_]

Вспомните вот эту картинку из моего фильма про компенсацию реактивной мощности

теоретически график понятен, но хотелось бы детали...цифры..на сколько повысится напряжение в цифрах...
если например случай сеть подстанция 400В, запитана от трансформтора 11/0,4kV, 2000kVa и к ней подключена PFC 500kVar... все стоит..и контроллер "случайно" выкидывает эти 500kVar
на сколько изменится напряжение с 400В до