«Электроустановки зданий и сооружений»

Потребитель и поставщик энергии не могут не оказывать влияния друг на друга. Законы физики неумолимы, а наши, человеческие, законы это обязаны учитывать. Иначе потери неизбежны. Об этом в заметке руководителя секции "Электроустановки зданий и сооружений" Яковлева Г.Н.

Отсутствие порядка в отношениях потребителя и поставщика электроэнергии стоит стране слишком дорого. Даже по самым скромным оценкам, просто наведение порядка во взаимоотношениях могло бы снизить издержки в экономике страны минимум на 2 триллиона рублей. Речь идет об экономии на конечном участке потребления – взаимодействие электроустановки с сетью. Но сколько труда и используемых для выработки энергии ресурсов можно было бы высвободить и направить на другие нужды! Но немного цифр.

В США потери в распределительных электрических сетях составляют чуть более 5%. Это расчетные и фактические величины потерь. У нас расчетные потери в электрических сетях составляют 9-12%, фактические существенно выше, возможно и в разы.
Годовая выработка электроэнергии РФ в 2012 г. составила 1 трл.100 млрд квт-час. Если взять только 10% потерь, это составляет 110 млрд.квт-час. Если это соотнести к первичным энергоресурсам, нужно умножить на 10 (обычно используемый коэффициент для оценки эффективности выработки энергии от первичного сырья до розетки), получаем - 1 трлн.100 млрд-квт-час.. Далее не сложно определить стоимость потерь. Приведенные данные минимальны. В реальной практике, к сожалению, поправочные коэффициенты, характеризующие потери, могут быть больше в разы. И не только по причине технических не стыковок. А это ресурсы наших детей и внуков.
Но более подробно по теме статьи.

Для сравнения: в США действует ограничение искажений тока у потребителя до 5% на напряжении от 120 вольт до 70 кВ.

В России, настоящее время, в нормативно-правовом отношении устройство, ввод в эксплуатацию и жизненный цикл электроустановки никак не регулируются. При этом основными потребителями электроэнергии являются именно электроустановки зданий и сооружений. Здесь происходит преобразование электроэнергии в полезную технологическую энергии и ее потери, связанные с ее преобразованием и потреблением. Отсутствие государственного регулирования электроустановок зданий и сооружений (далее ЭУ), отсутствие нормотворческой политики в этой сфере, приводит к противоречиям ведомственных нормативных документов. Это в свою очередь приводит к снижению качества ЭУ, и, как следствие, к росту потерь электроэнергии, снижению уровня электрической и пожарной безопасности, росту количества несчастных случаев при эксплуатации ЭУ.

По данным ФГУ НИИПО МЧС России, из года в год растет число пожаров по причине возгорания кабеля (провода). С 2007 года по 2013 г.г. число пожаров по этой причине увеличилось на 15% и занимает первое место в статистической сводке по пожарам от электрических изделий и самый высокий коэффициент пожарной опасности (К=1).

За последние 20-30 лет, в связи с техническим прогрессом, в стране произошло изменение характера нагрузки потребителей электроэнергии. Сегодня потребление электроэнергии на напряжении 0,4 кВ и среднем напряжении 6-10 кВ, имеет нелинейный и несимметричный характер, что обуславливает резкий рост потерь электроэнергии. Такое положение сложилось из-за загрязнения электрических сетей и электроустановок зданий гармоническими токами, источниками которых являются практически все потребители. Назрела настоятельная необходимость скорейшего принятия государственных регулирующих действий в электроустановках страны по снижению негативного и разрушительного действия загрязняющих электроустановки зданий и электрические сети нелинейной и несимметричной нагрузки потребителей. Необходимость ускоренного внедрения всех вышеназванных мероприятий вызвано тем, что использование силовой электронной преобразовательной техники (СЭПТ) во все возрастающих объемах только будет расти.

Президентом России поставлена задача по скорейшему переориентированию экономики на высокотехнологичную инновационную продукцию. Это полностью ответствует ориентации страны на правила оборота товаров в связи со вступлением в ВТО. Широкое распространение систем силовой электроники – один из элементов этой большой работы. Системы силовой электроники (СЭПТ) безусловно обладают энергосберегающими свойствами, что позволяют облегчить решение энергетической проблемы без увеличения генерирующих мощностей, вносить значительный вклад в ресурсосбережение. В развитых странах доля электроэнергии, преобразуемой с помощью средств силовой электроники заметно превосходит 50% и имеет очевидную тенденцию к дальнейшему росту.

В нашей стране мы находимся в начале пути массового внедрения силовой электроники в крупной электроэнергетике. Поскольку силовая электроника является нелинейной нагрузкой для электроустановки, источником высших гармонических токов, то это обстоятельство обусловливает непреходящую значимость проблемы КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ и, более того, возрастающую роль ее в электроэнергетике. Составная часть ее, проблема высших гармоник приобрела еще большую остроту.

Оценка показателей качества электроэнергии при ее выработке, передаче и потреблении с учетом всего вышесказанного на сегодняшний день практически отсутствует. Проекты технических регламентов по качеству электроэнергии из ФЗ-35 "Об электроэнергетике" исчезли. Требование обеспечения качества электроэнергии в ст.38 упомянутого закона, опять таки ссылается на несуществующий технический регламент или иным обязательным требованиям, которых тоже нет. Аналогичное положение сложилось и со статьей 542 "Качество электроэнергии" Гражданского Кодекса.

Величина потерь в электроустановках зданий с нелинейными однофазными потребителями электроэнергии достигает до 30% всей потребляемой электроэнергии. Такие потери не могут оставаться только технической проблемой. В дальнейшем эта проблема становится социально-политической, приводит к ограничению потребления электроэнергии в виде введения социальных норм потребления электроэнергии и к росту тарифов по причине непроизводительных затрат первичных энергоресурсов.

Для того чтобы разобраться в создавшейся ситуации, необходимо обратиться к международному опыту по устранению причин, порождающих подобные несоответствия. Мировые развитые страны, прежде всего США и Япония пережили проблему возникновения подобного несоответствия в электроустановках в 60-е годы прошлого столетия. Были приняты жесткие и превентивные меры по снижению негативного влияния потребителей на качество электроэнергии. Прежде всего были приняты меры по ужесточению включения в сеть потребителей электроэнергии с нелинейной характеристикой. В настоящее время вся преобразовательная техника имеет встроенные фильтры токов, которые исключают искажение потребляемого тока из сети. Имеющиеся искажения тока в общих сетях подавляются кондиционерами частоты, которые устанавливаются на сосредоточенной нагрузке, например в жилых многоквартирных домах (Германия). В США введены санкции за искажения коэффициента искажения рабочего тока свыше 5% в сетях с отношением тока к.з.до 20 (отношение величины тока короткого замыкания к рабочему току в линии). В качестве иллюстрации можно привести таблицу из национального стандарта США, в котором устанавливаются показатели качества тока в сети для разных характеристик нагрузки. Как видно из таблицы, значения гармоник определяются достаточно жестко. Но самое главное в том, что требования стандарта соблюдаются неукоснительно.

Имеется насущная необходимость введения аналогичных требований для наших сетей, поскольку портрет потребления уже во многом идентичен.

Кроме этого, необходимо ввести возможность регулирования напряжения у потребителя электроэнергии. Разброс напряжения до 10% в ту или иную сторону в соответствии с требованиями стандартов качества электроэнергии - это недопустимая роскошь для России. Превышение напряжения на шинах потребителя приводит к ненужному избыточному потреблению электроэнергии. Дополнительное потребление не создает продукции, а приводит к дополнительной потребности в выработке ненужной электроэнергии. В целом в масштабах страны это колоссальная цифра.

Необходимо снизить избыточное потребление реактивной мощности. Бесполезная транспортировка избыточной реактивной мощности создает дополнительные потери электроэнергии при ее транспортировке, перегружает электромагнитное поле генераторов на станциях, создавая дополнительные потери электроэнергии при генерации электроэнергии. Компенсацию реактивной мощности необходимо выполнять у потребителя электроэнергии. Здесь сосредоточены большие ресурсы для энергосбережения.

Для всех этих мероприятий необходимо разработать не только нормативно-правовую базу для безусловного выполнения, но и разработать и запустить производственную технологическую промышленную линейку для продукции, которая необходима для внедрения и выполнения этих организационных и технических мероприятий.

Для технического регулирования и устранения перечисленных недостатков в электроустановках страны, с учетом национальной специфики и зарубежного опыта, по мнению Комитета Государственной Думы по энергетике и представителей научного, электротехнического и экспертного сообщества целесообразно выйти с законодательной инициативой по принятию Федерального закона "О безопасности электроустановок" и Федерального закона "Качество электроэнергии в электрических сетях и электроустановках" . Кроме того, необходимо существенно обновить и актуализировать национальные стандарты, которые регламентируют качество электроэнергии и требования к нагрузкам.

Технических, организационных, юридических проблем очень много. Нужно принимать сбалансированное решение. Мы планируем провести обсуждение на Круглом столе 22 апреля, в последующем готовим Всероссийскую конференцию, на которой специалисты смогут принять необходимые рекомендации.