Провал напряжения, длящийся менее одной десятой секунды, способен остановить целую линию корпусирования микросхем: срабатывают защиты частотных преобразователей, перезагружаются ПЛК, отпадают контакторы, бракуется партия незавершённой продукции, а повторный выход линии на режим занимает несколько часов. Для точного производства сеть не отключалась, но убыток уже произошёл, — это явление называется провалом (просадкой) напряжения: «невидимый убийца» промышленного электроснабжения, встречающийся значительно чаще полноценных отключений. Решение компании Tianjin Plannano Technology Co., Ltd. (PLANNANO) — комбинация динамического восстановителя напряжения (DVR) и системы накопления энергии на суперконденсаторах: в течение одной миллисекунды после начала провала устройство берёт питание на себя и плавно возвращает напряжение к номинальному значению.

I. DVR — динамический восстановитель напряжения: срабатывает раньше, чем оборудование отключится
Принцип работы DVR несложен — сложна скорость. Пока сеть в норме, нагрузка питается напрямую от сети через тиристоры, и устройство практически не потребляет энергии. Как только зафиксировано падение напряжения ниже заданного порога, тиристоры размыкаются за миллисекунды, и инвертор немедленно начинает отбирать энергию от суперконденсаторов, выдавая на нагрузку стандартное синусоидальное переменное напряжение, — от обнаружения до принятия нагрузки проходит не более 1 миллисекунды, быстрее времени срабатывания любого защитного аппарата.
Ключевые показатели DVR PLANNANO включают: минимальное остаточное напряжение, которое способно защищаться, — до 0%, то есть нагрузка «принимается на себя» даже при полном падении сетевого напряжения; время непрерывной компенсации при номинальной мощности — не менее 8 секунд; помимо провалов, устройство компенсирует перенапряжения до 130%; при несимметричной нагрузке 100% несимметрия напряжения составляет менее 4%; при линейной нагрузке суммарный коэффициент гармоник напряжения — менее 2,5%; КПД устройства — не ниже 99%, потери при работе — менее 1%. Прибор работает с синхронизацией по фазе сети и при восстановлении питания плавно возвращается к сети, так что нагрузка не ощущает никаких возмущений; при внутренней неисправности автоматический байпасный переключатель сразу возвращает нагрузку на сеть — само устройство никогда не станет причиной остановки.
Функция регистрации также полноценна: не менее 500 записей осциллограмм с фиксацией действующего значения, мгновенной формы волны, глубины провала и длительности каждого возмущения, с выгрузкой на USB-накопитель. Для предприятий, которым необходимо предоставлять электросетевой компании доказательства и вести ретроспективный анализ, эти данные сами по себе являются доказательной базой.

II. Почему суперконденсаторы, а не аккумуляторы
Окно компенсации в 8 секунд приходится как раз на «неудобную зону» аккумуляторов: период слишком короткий, чтобы реализовать их преимущество в запасе энергии, а скорость отклика и ресурс циклов — их врождённые слабости. У суперконденсаторов всё наоборот: они запасают энергию не за счёт химических реакций, а за счёт адсорбции зарядов на поверхности электродов, поэтому обладают высокой удельной мощностью, быстрым откликом и чрезвычайно большим ресурсом циклов.

Таблица 1Ярусная конфигурация системы накопления на суперконденсаторах и её значение для подавления провалов напряжения

Суперконденсаторы PLANNANO изготавливаются на полностью автоматических линиях в виде цилиндрических ячеек 3000 Ф с удельной мощностью при согласованном импедансе 23,8 кВт/кг — именно этот показатель позволяет системе выдать достаточную мощность за 1 миллисекунду и «принять» нагрузку на себя. В сочетании с системой управления конденсаторами (CMS), преобразователем мощности (PCS) и системой управления энергией (EMS) вся система накопления на суперконденсаторах подключается к шине переменного тока 0,4 кВ с централизованным интеллектуальным управлением.

III. «Кастомизация» — это не лозунг: 350 кВт / 8 с — лишь одна точка на карте
В подавлении провалов напряжения не бывает стандартных изделий. Мощность нагрузки, глубина провала, которую способно выдержать самое чувствительное оборудование, и качество сети — всё это определяет, что каждый проект отличается по ёмкости и длительности компенсации. Решение PLANNANO модульное: модуль 72 В / 250 Ф — «кирпичик»; тринадцать модулей, соединённых последовательно, образуют линейку 936 В / 19,2 Ф; количество линеек определяет мощность и длительность, — 350 кВт / 8 с лишь одна из типовых конфигураций. Нужна большая мощность — параллелим больше линеек; провалы случаются чаще — увеличиваем ёмкость.
Вся система спроектирована в соответствии с национальными стандартами Китая в области накопления энергии и качества электроэнергии (NB/T 33015, GB/T 14549 и др.); в ключевых компонентах применяются IGBT-модули Infineon, байпасные выключатели Schneider/ABB и тиристоры Taigui, а суперконденсаторные модули PLANNANO производит сама компания. От ячеек и модулей до CMS, DVR и EMS все звенья создаются в рамках единой системы — при возникновении проблем не придётся «перетягивать канат» между несколькими поставщиками.
Для отраслей, где одно отключение означает реальные деньги, — производство микросхем, центры обработки данных, точная обработка на станках с ЧПУ, производство химических волокон — экономика подавления провалов напряжения считается легко: вложения в один DVR и одну суперконденсаторную систему зачастую меньше потерь от одной-двух крупных остановок линии. Опираясь на характеристики нагрузки вашей линии и данные натурных измерений сети, PLANNANO разрабатывает индивидуальные решения по подавлению провалов напряжения «под ключ»: от расчёта ёмкости и проектирования топологии до ввода в эксплуатацию и обслуживания, — успейте перехватить эту миллисекунду раньше, чем упадёт напряжение.

О компании PLANNANO
Компания Tianjin Plannano Technology Co., Ltd. основана в 2009 году, штаб-квартира расположена в Тяньцзине; в её состав входят три дочерних компании — Plannano Energy, Plannan Energy Storage и Saimei Technology. Компания занимается разработкой и применением новых наноматериалов в сфере новых источников энергии и обладает выдающимися техническими преимуществами и богатым технологическим опытом — на уровне передовых мировых достижений — в промышленном применении графена, новых аккумуляторных материалах, технологии сухих электродов (dry electrode) и технологии полных токосъёмных ушек (full-tab).