Стабильность без излишнего напряжения

Известная всем энергетикам проблема скачущего напряжения в сети пожалуй самая распространённая в условиях российской действительности, когда на многие предприятия испытывают дефицит мощности и используют на своей территории устаревшие линии электропередач, да и разнородное оборудование, включаемое в сеть, также даёт значительные изменения в напряжении. При этом в крупных городах, таких, например, как Новосибирск, эта проблема менее актуальна, в то время, как например в более северных районах, например Якутии, скачки напряжения – это серьёзная проблема, требующая решения, которая способна нанести урон целому городскому хозяйству и городским предприятиям, как это было, например, в городе Нерюнгри в 2010 году, когда был обесточен целый город, а местный производитель – компания “Чистая вода” была вынуждена остановить производство на несколько дней из-за технических неполадок.

В посёлках частым явлением является выход из строя компьютерной техники, телевизора и другой бытовой техники в результате перепадов напряжения. Просьбами местных жителей является замена местных подстанций на более мощные, протянуть новые провода, заменить несущие их столбы, но часто они так и остаются без ответа. При этом скачки напряжения – это не только проблема экономического роста, который тормозится в результате снижения эффективности работы предприятий, но и проблема социальная. Только представьте себе значение стабильного напряжения для больниц, где часто человеческая жизнь зависит от исправно работающего оборудования.

Известным решением проблемы скачущего напряжения является его стабилизация за счёт установки стабилизаторов напряжения, однако, кто его должен устанавливать – пользователь или поставщик электроэнергии? Ситуация весьма неоднозначная, поскольку с одной стороны электроэнергия – это продукт, а как и любой продукт, он должен характеризоваться определённым качеством, на которое может рассчитывать потребитель. С другой стороны, энергосбытовые компании оправдывают скачки напряжения у потребителя состоянием его собственной инфраструктуры и перегруженность сети из-за оборудования потребителя. Действительно, например, в летний период у многих предприятий возникают перегрузки, например, с интенсивным использованием кондиционеров. Поэтому нельзя ответственность полностью переложить на энергетиков. Хотя, Владимир Мерзляков, начальник отдела (инспекции) ПМТУ Ростехрегулирования в Пермском крае, так комментирует сложившуюся ситуацию:

– На мой взгляд это полнейшее безобразие. Зона ответственности организаций кончается или на подстанции, или на каком-нибудь столбе. А какое напряжение в сети, в доме у людей, никого не интересует. Деньги, между прочим, собирают исправно.

Решение по стабилизации электроэнергии упирается по большому счёту в зону ответственности: кто виноват в нестабильности – поставщик или потребитель? Впрочем, как и по многим другим проблемам российской действительности, решение перекладывается на плечи тех, кому это нужно больше всех. То есть, именно на потребителей.

Россия широкими шагами стремится достичь европейского качества жизни, включая и общемировую тенденцию к использованию энергосберегающих технологий. Однако, с устаревшей энергетической инфраструктурой, которая почти не обновляется, без стимулирования предприятий к её модернизации, ни о какой энергосберегающей комплексной программе говорить попросту невозможно.

Трансформаторы на гребне волны инноваций

Основным трендом инноваций среди трансформаторов во всём мире стало использование сердечника из аморфных сплавов.

Аморфный сплав  – это определенный вид прецизионного сплава и его основное отличие от других сплавов кристаллической структуры, является  целый комплекс физических и химических свойств. Например, главным отличием аморфного сплава от электротехнической стали является отсутствие периодичности в расположении атомов. Другими его особенностями является прочность и лучшие электромагнитные характеристики.

Первый нанокристаллический сплав был разработан инженерами Hitachi Metals. Наибольшую магнитную проницаемость и наименьшую коэрцитивную силу полоса с нанокристаллической структурой получает благодаря расположению кристаллитов диаметром от 10 до 20 нм  по всей магнитопроводной ленте сердечника. Из-за относительно высокого удельного сопротивления  (от 110 мкОм/см. до 120 мкОм/см.), и незначительной толщины ленты, появилась возможность добиться наименьшей коэрцитивной силы и наибольшей магнитной проницаемости.

При сравнительном анализе, проведённом компанией Metglas, усреднённых потерь в силовых трансформаторах, использующих магнитопровод из электротехнической стали и в трансформаторах с сердечником из аморфного сплава было выявлен потенциал для сокращения потерь холостого хода в 4-5 раз.

Стоимость таких энергосберегающих трансформаторов на международном рынке выше в несколько раз, по сравнению с обычными, однако, за счёт серьёзной экономии энергии, они обладают большим коэффициентом возврата вложенных инвестиций.

Сегодня магнитопроводы из аморфных сплавов уже производятся в России, а в скором времени ведущие компании рынка трансформаторов начнут осуществлять производство и продажу своих продуктов на базе этой инновации.

Особенности промышленных источников бесперебойного питания

Источники бесперебойного питания давно уже вошли в нашу жизнь, но для большинства людей они остаются скорее офисным оборудованием, нежели промышленным. И, тем не менее, и в промышленности, и на производствах используются прогрессивные высокотехнологичные источники ИБП для гарантии защиты оборудования от внеплановых остановок питания.

Источник бесперебойного питания представляет собой автоматическое устройство, которое обеспечивает подключённое к нему электрооборудование бесперебойным электроснабжением в пределах нормы. При этом следует учитывать, что ИБП, устанавливаемые на промышленных и производственных объектах, эксплуатируются в принципиально иных условиях, нежели те, которые установлены в офисах или центрах обработки данных.

Для промышленных ИБП стандартами исполнения уже давно стали модульность, наличие технического байпаса, горячая замена батарей, возможности параллельной работы, удобные для использования графические экраны управления и высокий КПД, доходящий до 98%. Дополнительными особенностями промышленных ИБП являются повышенный уровень защищённости, наличие изолирующих трансформаторов, повышающих помехозащищённость, удалённый мониторинг работы ИБП и использование специальных высокотемпературных конденсаторов.

Сферы применения источников бесперебойного питания в промышленности самые разнообразные. Они используются в нефтегазовой и нефтехимической отрасли, энергетике, транспорте, металлургии, машиностроении и многих других отраслях.

В каждой из отраслей существуют свои специфичные особенности, которые следует учитывать при выборе промышленных ИБП. Например, в энергетической отрасли ИБП зачастую функционируют в условиях повышенных температур. Или, например, на железнодорожном транспорте с помощью ИБП защищаются различные сигнальные огни, электрические стрелки и т. д.

Следует отметить, что промышленные ИБП отличаются от массового рынка. В первую очередь это несомненно гораздо более дорогое решение. Часто промышленные источники бесперебойного питания приобретаются под заказ, рассчитываемый в соответствии с уникальными условиями его эксплуатации.

Среди лидирующих производителей рынка промышленных ИБП находятся такие компании, как Gamatronic, Eaton Powerware, Chloride и APC (Schneider Electric). Решения этих компаний считаются по праву наиболее инновационными, надёжными и удобными в эксплуатации.

Прибор защиты электрических сетей (ПЗС), как эффективный механизм энергосбережения.

Темпы роста потребления электроэнергии касаются всех – от индивидуального потребителя до больших предприятий, особенно с учётом того внимания, которое всё больше уделяется Правительством РФ этому вопросу.

Энергосбережение становится ключевым фактором при проектировании электрических сетей и здесь крайне важно использовать решения, которые способны снизить потери до минимума.

В потерях электроэнергии могут быть виноваты чисто технические факторы. Примером таких потерь может служить незначительное снижение уровня питающего напряжения, при которой нагрузка незначительно увеличивает потребляемый ток, фактически без изменения потребляемой активной мощности, то есть совершаемой полезной работы. Это может происходить как при использовании промышленного оборудования (двигателей, компрессоров и т.д.), так и бытовой техники. Другой вариант потерь электроэнергии – это её элементарная кража.

Основным трендом, решающим такие проблемы, стало использование приборов защиты сети (ПЗС). Прибор защиты сети – это усовершенствованный вариант приборов защитных релейных (ПЗР). Однако имеются и существенные отличия. ПЗС имеют встроенное сервисное табло для перепрограммирования уставок по току и мощности в диапазоне от 0.1 до 1.05 номинальных значений. То есть, приборы защиты сети могут использоваться на токах ниже номинальных, если допускается увеличение приведённой к уровню ставок погрешности отключения.

Сам прибор представляет собой коммутационное устройство управления и защиты со встроенным электромагнитным расцепителем и предназначен для реализации схем противоаварийной и режимной автоматики в части защиты электросети от перегрузок по мощности, току потребления, перенапряжения, короткого замыкания, дифференциального тока утечек.

Предотвращает хищения электроэнергии, контролирует лимит выделенной мощности, повышает электробезопасность и пожаробезопасность потребителя.

Управляется устройство, как и положено всем современным электротехническим приборам, с помощью микропроцессорного блока, контролирующего состояние подводящих и отходящих линий сети.

В основном приборы защиты сети ПЗС используются для защиты сети от перегрузок и хищений электроэнергии, при этом их принцип работы аналогичен принципу работы устройств защитного отключения (УЗО),  которые размыкают все входящие контактные группы, если баланс токов нарушен, отключая неисправную нагрузку, что обеспечивает электро- и пожаробезопасность. Главной задачей прибора, как дифференциального автомата, является прерывание подачи электроэнергии в случае её утечки.

При этом установка ПЗС на дифференциальный ток вполне может превышать допустимые для УЗО нормы, и рассчитывается в соответствии с нормами на паразитные утечки. Для отключения контроля дифференциального тока  в ПЗС можно воспользоваться специальным сервисным табло.

В устройствах ПЗС добавлен режим отсечки потребителя по уровню активной мощности. Это сделано в целях удовлетворения потребности в ограничении именно потребляемой мощности и особенно в условиях снижения питающего напряжения (например, зимой). По умолчанию во всех приборах по умолчанию используется именно этот режим, однако пользователь может переключить ПЗС в режим отсечки по активной мощности, руководствуясь например целями экономии энергии при использовании промышленного оборудования.