УКРМ (SE) и активные фильтры гармоник в силовых сетях пищевой промышленности

Анонс: Пищевая промышленность и особенности специализированных производств в отрасли. Основная нагрузка предприятий пищевой промышленности по характеру и влиянию на силовые сети. УКРМ (SE) и активные фильтры гармоник в силовых сетях пищевой промышленности.

Макаронная, масложировая, молочная, мукомольная, мясная, плодоовощная, рыбная, сахарная, хлебобулочная, спиртовая, слабо- и безалкогольная, крахмальная, кондитерская, консервная промышленность, кулинария, общественное питание – далеко не полный неформализованный перечень специализаций производств, регулируемых Департаментом пищевой и перерабатывающей промышленности Министерства сельского хозяйства РФ и обеспечиваемых в аспектах:

• оборудования Департаментом сельскохозяйственного, пищевого и строительно-дорожного машиностроения Минпромторга РФ;
• энергоресурсов соответствующими их виду Департаментами Минэнерго России.

В отличие от предприятий оборонного значения и других стратегических направлений экономики производства, заводы, комплексы пищевой и перерабатывающей промышленности больше ориентированы на самостоятельное развитие в условиях рыночной конкуренции. Это в целом обусловило:

• превалирование в стране заводов и комплексов, использующих современные линии, агрегаты, системы для обеспечения прогрессивных производственно-технологических процессов, хотя многие предприятия в основном, а чаще вспомогательном производстве еще имеют морально и технически устаревшее оборудование.
  Такое «смешивание» прогрессивных линий, агрегатов, установок с технически изношенным и несовершенным оборудованием менеджменты предприятий считают выгодным в финансовом плане, однако в итоге себестоимость продукции увеличивается из-за низкого КПД, большого потребления энергии, в том числе реактивной устаревшими двигателями, трансформаторами, индукционными печами и т.д., а также снижения качества продукции из-за сложности контроля производственно-технологического процесса линий с оборудованием, de facto не интегрируемым в современные системы АСУ ТП по IP протоколам Industrial Ethernet стандартов IEEE 802.3/IEEE 802.3u;
• тенденцию энергосбережения и повышения энергетической эффективности на предприятиях пищевой промышленности, что позволяет снизить затраты на энергоресурсы, себестоимость продукции, повысить рентабельность и конкурентоспособность компании.

Вместе с тем, научные исследования и практика интеграции в силовые сети энергосберегающего оборудования показывают, что частотные электроприводы, ШИМ преобразователи, светодиодные лампы и пр. без превентивных мер по компенсации реактивной мощности и снижения уровня искажений на гармониках высших порядков дают «обратный» эффект энергосбережения и снижают качество электроэнергии, что ведет к нарушению технологических процессов и повышает риски аварийной остановки производства.

Основная нагрузка предприятий пищевой промышленности по характеру и влиянию на силовые сети.

Заводы, цеха, комплексы специализированных (по виду выпускаемого продукта) предприятий пищевой промышленности вне зависимости от объемов производства базируются на:

• агрегатах, линиях, машинах с асинхронными двигателями, питание которых может осуществляться через трансформатор, а в современных версиях оборудования – через многоимпульсный ШИМ преобразователь.
  Прессы, экструдеры, ферментаторы, выпарные аппараты с принудительной циркуляцией раствора, просеиватели, размолочные, тестораскаточные, взбивальные, бичевые, плющильные машины, сушильные агрегаты, фризеры, льдогенераторы, линии для фасования и групповой упаковки и т.д. в линиях имеют частотные приводы на ШИМ-преобразователях, в современных СВЧ печах высокочастотного диэлектрического нагрева используются тиристорные или транзисторные преобразователи частоты и магнетроны. Это в совокупности определяет не только значительную потребность сетей в реактивной энергии, но и гармонические искажения тока, напряжения, частоты больших амплитуд на гармониках высших порядков вплоть до 25 и выше, а также наличие четных гармоник и интергармоник;
• агрегатах, линиях, оборудовании для транспорта сырьевых компонентов и готовых изделий в процессе производства, где используются электромеханические, электропневматические приводы на базе электродвигателей и мотор-редукторов с управлением (часто и питанием) от ШИМ преобразователей, интенсивность гармонических искажений которых зависит от мощности и числа ступеней-импульсов (см. таблицу интенсивности гармонических искажений на разных гармониках при работе многоимпульсных преобразователей здесь);
• системах инженерно-технического обеспечения, причем системы водоподготовки и водоочистки, в том числе ЛОС обустроены с регулируемыми частотными электроприводами, отличаются большим потреблением реактивной энергии и гармоническими возмущениями (см. более детально в этом материале).

В то же время системы освещения с энергосберегающими источниками света искажают параметры сети с максимальной амплитудой 3 гармоники, которая складывается в нейтральном проводе вместе с 3 гармониками других фаз (гармониками порядка 3n) с получением суммарного тока в 3-5 раз больше тока основной частоты.

УКРМ (SE) и активные фильтры гармоник в силовых сетях пищевой промышленности.

Алгоритм подхода к выбору УКРМ (SE) для компенсации реактивной мощности и фильтров гармоник для снижения уровня искажений в силовых сетях предприятий пищевой промышленности в целом типовой и базируется на данных энергоаудита по режиму работы основного, вспомогательных производств и продолжительного мониторинга сети по пакету параметров (см. более подробно здесь), что позволит:

• определить оптимальный способ компенсации (централизованный, групповой, индивидуальный, комбинированный);
• возможность, необходимость и целесообразность применения простых релейных УКРМ (SE), быстродействующих УКРМТ (SE) с тиристорным управлением коммутацией ступеней-конденсаторных батарей, УКРМФ (SE) или УКРМТФ (SE) с фильтрами гармоник (дросселями или параллельно-последовательными L-C колебательными контурами);
• необходимость и оптимальное место подключения активных фильтров гармоник, защищающих питающую сеть, в том числе на границе балансовой принадлежности, что определено в обязанности абонента распределительной сети изменениями Постановления Правительства РФ N 937 от 13.08.2018 в «Правила недискриминационного доступа» (см. более детально об изменениях в этом материале).