1 我國無功補償技術現狀的分析
1.1無功補償技術的現狀
(1)以純電容器補償形式為主
由于電容器是非常脆弱的部件,而現在電網中有大量的諧濾存在,在采用純電容器形式對系統進行無功功率補償時,諧波電流經常被放大,造成用電設備、補償電容器、投切開關及相關元件的損壞;
(2)以接觸器作為投切開關的方式為主
采用接觸器作為投切電容器的開關時,響應速度較慢,在用電設備無功變化較快且有沖擊性負載的系統中,不能實施有效地跟蹤補償;電容器投入時,會產生較大的涌流;電容器切除時,會產生較高的過電壓;電容器再次投入之前需要充分的放電;
(3)以等容循環投切的控制策略為主
采用等容循環投切的控制策略時,分組較粗、補償精度較差;用電系統長期處于欠補償狀態,平均功率因數低;
(4)一般采用普通型控制器
普通型控制器的抗干擾能力差,經常出現誤動作或死機現象,不適合(或不能夠)在有諧波的系統中工作;控制器的功能比較簡單,不能滿足先進(需要多種保護功能)的補償系統的控制要求;
(5)以三相共補的補償形式為主
在三相不平衡的負載系統中,不能實施有效地分相補償;
(6)保護措施不完善或沒有,在補償設備出現異常時,不能實施有效的保護;
(7)柜體結構
成套裝置的制作一般采用分離元、器件,柜體內部結構復雜,組裝工藝難度大;
(8)元器件整體質量水平不高
由于元器件分別在不同的生產廠家購買,而元器件質量水平參差不齊,各種元器件之間的參數配合(匹配)不準確或不合理,造成補償設備運行不可靠,故障率高。
1.2現有補償技術及裝置帶來的不良現象:
(1)質量、性能很差的產品長期主導我國無功補償設備的市場
由于低質量的產品的大量生產并被安裝、使用,對公用電網造成了嚴重的“污染”,已經影響到整個電網的電能質量及安全運行,同時,也制約了電力系統的發展;
(2)對補償系統要求較高的場所的設備,長期被國外“品牌”的產品所占領;
(3)維修工作量大、費用高
據有關部門的調查、統計資料得知,我國在用的傳統無功補償裝置,真正能夠正常運行并起到作用的還不足30%,也就是說,大部分的補償設備不能正常工作或不能滿足其設計要求,這不但浪費了大量的人力和物力,而且沒有起到節能的作用,造成了社會資源極大的浪費,最終用戶也產生了額外的費用支出;
1.3原因分析
(1)隨著我國現代工業進程的飛速發展,電網結構發生了巨大的變化,鑒于大量的非線性負載(整流器、變頻器、開關電源等電力電子設備)的廣泛應用,使得電網中的諧波大量存在,諧波對電能質量的影響越來越嚴重;
(2)舊的傳統觀念的影響
由于各方面對“電能質量”概念的理解、認識不到位,對電網被“污染”后所可能造成的后果及影響重視不足,而且僅考慮眼前或局部的利益;
(3)標準水平低且執行不力 信息來自:輸配電設備網
目前我國與“電能質量”相關的國家及行業標準、法規嚴重滯后,現行標準的水平太低,許多方面甚至處于空白狀態。即使現行的標準,其執行及監督力度也遠遠不夠,甚至在不少地區及行業存在著“有法不依”的現象。
(4)設計水平滯后
由于電網結構及負載系統的變化,部分工程設計人員在先進的濾波及無功補償系統(設備)設計方面的經驗不足,對具有新功能電力、電子元器件的了解不夠,而多數情況下在項目設計時,往往對負載設備的種類及工況等信息不了解,導致新型、先進的補償技術及設備遲遲不能面世;
(5)成套產品結構及工藝落后
目前絕大多數無功補償成套設備生產企業,仍在采用分離元器件及傳統的組裝工藝生產補償柜,故其存在的固有缺陷及造成的后果仍在繼續;
(6)用戶要求低或不明確
目前電力部門對新項目審批時,往往只要求配置無功補償設備以滿足功率因數達標,對其它方面則關注的較少,而且在補償設備運行后,其對電網造成的影響及是否能夠正常使用等方面的監督、控制也就無能為力了(所能做的也只是收取無功罰款)。
而用戶為了降低投資成本,就會只關注補償設備的絕對成本,只要能夠驗收,其它方面的要求也就不考慮了,這也為低劣質量的補償設備提供了市場空間。
(7)鑒于以上的種種原因,國家和企業繼續重復投入大量的人力、財力加裝無功補償裝置,但其并沒有起到應有的作用(大多數補償設備在投入運行后沒有多久就損壞了或不能造成使用),造成了負載系統平均功率因數低,電網損耗大,給國家及企業造成了很大的浪費。
2 無功補償技術發展方向
2.1在采用電容器對電網進行無功功率補償的同時,諧波對其以及電網造成的不利影響已是不可回避的問題,也就是說不考慮諧波的影響因素,而單純進行無功補償的時代已經過去,對負載系統進行無功補償的同時,必須兼顧對諧波進行綜合治理。
2.2純電容補償設備將逐步退出歷史舞臺,在歐美等發達國家供電部門早已禁止純電容補償設備進入電網。
2.3新型電力元、器件、遠程監控及智能化技術已逐步應用;各種保護措施越來越完善;在歐美發達國家模塊化技術及模組、塊產品,早在20年前已開始廣泛的應用。模塊化技術及產品在我國必將得到重視及推廣應用:
(1)由于模塊化技術需要采用大量的新型電力電子元器件,且能夠配置多種保護單元,故由模塊化產品制作的補償設備,其功能、性能質量及運行可靠性的方面相對于傳統的補償設備來說,將是根本性的變革。
(2)模塊化產品的出現,為具有強大功能的補償設備的設計、制作提供了強有力的保障,是智能化的基礎。
3模組產品的概念、特點
3.1模組產品的概念
(1)模塊或組件產品:是將電容器、投切開關及保護單元等分離元器件,集中安裝在一個框架內,使之具有相對獨立補償功能的投切單元,外加濾波電抗器后可以組成濾波單元。
(2)模組產品:是將電容器、電抗器、投切開關及保護單元等分離元器件,集中安裝在一個框架內且具有相對獨立功能的投切單元。
3.2模組產品的特點