Power quality in electrical systems by Alexander Kusko and Marc T. Thompson («Качество электроэнергии в электрических системах», Александр Куско и Марк Томпсон)

Некоторое время назад по работе мне пришлось заняться методами компенсации реактивной мощности. И как обычно в таких случаях, пошёл по привычному для меня кругу: интернет, обширная личная библиотека, книжные онлайн- и оффлайн-магазины. Чаще всего я натыкался на старые советские книги или современные Российские издания, которые рассматривали решения на основе батарей статических конденсаторов, реакторов, электромеханических синхронных компенсаторов и иных устройств без применения силовой электроники. Эти устройства довольно успешно применяются в энергосистемах ещё с начала прошлого века. Они надёжны, их легко рассчитать, они не дороги (за исключением, пожалуй, синхронных компенсаторов), однако, они не достаточно гибкие и, в связи с этим, вопрос об их эффективности всё же остаётся до определённой степени спорным.

Именно поэтому пришлось обратить внимание на англоязычную литературу. Здесь, однако, после небольшого периода поисков, обнаружилось, что компенсация реактивной мощности, у них чаще всего рассматривается лишь как один из элементов целого комплекса вопросов, которые объединены понятием «качества электроэнергии». И с таким подходом трудно не согласиться. Ведь реактивная мощность теснейшим образом связана и с гармониками, и с временным падением или повышением напряжения, и с неустойчивой токовой нагрузкой, и с резонансными явлениями. Таким образом, объединение всех этих явлений в единую систему, кажется вполне логичным.

Книга Куско и Томсона «Качество электроэнергии в электрических системах» очень небольшая, всего 225 страниц. И благодаря своему небольшому формату, в ней, как мне показалось, все основные аспекты Качества электроэнергии даны лишь в обзорном порядке. В книге кратко рассматриваются соответствующие стандарты, а также даны описания гармоник, интергармоник, различных нарушений режимов тока и напряжения. К тому же, описаны методы корректировки качества электроэнергии, такие как пассивные и активные фильтры, динамические компенсаторы напряжения, ИБП и резервные системы.

Отдельное спасибо авторам книги стоит сказать за главу о гармониках и интергармониках. В ней достаточно просто, без особых выкрутасов, описывается это явление. Причём для наглядности представлено очень много графиков и электрических схем, выполненных в программе SPICE, а также даны пояснения к ним. В главе очень много формул, но все они несложные и строго по делу. Мне очень понравились примеры расчётов, которые приведены в конце главы для закрепления материала, в которых показано, как находить THD, Vrms и гармоники.

Также я очень благодарен за описание анализатора качества электрической энергии в главе 14. Дело в том, что стоимость таких приборов варьирует от 4 000 до 8 000 долларов США, это очень дорого и к их приобретению стоит отнестись очень обдуманно. И поэтому авторы в этой главе представили перечень характеристик, на которые стоит обратить внимание при приобретении этих приборов.

К большому сожалению не все генерирующие и распределительные компании на территории бывшего Союза уделяют достаточно внимания аспектам качества электроэнергии. А ведь с этим связаны и ложные отключения, и ложное срабатывание релейной защиты, и длительные понижения напряжения, и потеря изоляции, и повышенный износ дорогостоящего оборудования, и упущенная выгода производителей из-за неустойчивости системы. Требования по качеству электрической энергии в странах СНГ начали вводить только с 2013 года. И об их полномасштабном практическом применении говорить пока рано. Этот процесс находиться ещё только на начальной стадии, как со стороны генерирующих компаний, так и со стороны потребителей. Например, если обратиться к ГОСТу 32144-2013, «Нормы качества электрической энергии в системах общего назначения», то можно заметить, что некоторые параметры никак не регулируются: так в п. 4.2.4.2 указано, что «допустимые уровни интергармонических составляющих напряжения электропитания находятся на рассмотрении»; а в п. 4.2.6 указано, что допустимые уровни напряжений сигналов так же «находятся на рассмотрении».   

 
Несмотря на то, что книга издана в 2007 году, материал, изложенный в ней, достаточно актуален. Кроме того, она написана достаточно лёгким языком с большим количеством поясняющих схем и графиков, и может служить хорошим началом для знакомства с этой тематикой.