1 我国无功补偿技术现状的分析
1.1无功补偿技术的现状
(1)以纯电容器补偿形式为主
由于电容器是非常脆弱的部件,而现在电网中有大量的谐滤存在,在采用纯电容器形式对系统进行无功功率补偿时,谐波电流经常被放大,造成用电设备、补偿电容器、投切开关及相关元件的损坏;
(2)以接触器作为投切开关的方式为主
采用接触器作为投切电容器的开关时,响应速度较慢,在用电设备无功变化较快且有冲击性负载的系统中,不能实施有效地跟踪补偿;电容器投入时,会产生较大的涌流;电容器切除时,会产生较高的过电压;电容器再次投入之前需要充分的放电;
(3)以等容循环投切的控制策略为主
采用等容循环投切的控制策略时,分组较粗、补偿精度较差;用电系统长期处于欠补偿状态,平均功率因数低;
(4)一般采用普通型控制器
普通型控制器的抗干扰能力差,经常出现误动作或死机现象,不适合(或不能够)在有谐波的系统中工作;控制器的功能比较简单,不能满足先进(需要多种保护功能)的补偿系统的控制要求;
(5)以三相共补的补偿形式为主
在三相不平衡的负载系统中,不能实施有效地分相补偿;
(6)保护措施不完善或没有,在补偿设备出现异常时,不能实施有效的保护;
(7)柜体结构
成套装置的制作一般采用分离元、器件,柜体内部结构复杂,组装工艺难度大;
(8)元器件整体质量水平不高
由于元器件分别在不同的生产厂家购买,而元器件质量水平参差不齐,各种元器件之间的参数配合(匹配)不准确或不合理,造成补偿设备运行不可靠,故障率高。
1.2现有补偿技术及装置带来的不良现象:
(1)质量、性能很差的产品长期主导我国无功补偿设备的市场
由于低质量的产品的大量生产并被安装、使用,对公用电网造成了严重的“污染”,已经影响到整个电网的电能质量及安全运行,同时,也制约了电力系统的发展;
(2)对补偿系统要求较高的场所的设备,长期被国外“品牌”的产品所占领;
(3)维修工作量大、费用高
据有关部门的调查、统计资料得知,我国在用的传统无功补偿装置,真正能够正常运行并起到作用的还不足30%,也就是说,大部分的补偿设备不能正常工作或不能满足其设计要求,这不但浪费了大量的人力和物力,而且没有起到节能的作用,造成了社会资源极大的浪费,最终用户也产生了额外的费用支出;
1.3原因分析
(1)随着我国现代工业进程的飞速发展,电网结构发生了巨大的变化,鉴于大量的非线性负载(整流器、变频器、开关电源等电力电子设备)的广泛应用,使得电网中的谐波大量存在,谐波对电能质量的影响越来越严重;
(2)旧的传统观念的影响
由于各方面对“电能质量”概念的理解、认识不到位,对电网被“污染”后所可能造成的后果及影响重视不足,而且仅考虑眼前或局部的利益;
(3)标准水平低且执行不力 信息来自:输配电设备网
目前我国与“电能质量”相关的国家及行业标准、法规严重滞后,现行标准的水平太低,许多方面甚至处于空白状态。即使现行的标准,其执行及监督力度也远远不够,甚至在不少地区及行业存在着“有法不依”的现象。
(4)设计水平滞后
由于电网结构及负载系统的变化,部分工程设计人员在先进的滤波及无功补偿系统(设备)设计方面的经验不足,对具有新功能电力、电子元器件的了解不够,而多数情况下在项目设计时,往往对负载设备的种类及工况等信息不了解,导致新型、先进的补偿技术及设备迟迟不能面世;
(5)成套产品结构及工艺落后
目前绝大多数无功补偿成套设备生产企业,仍在采用分离元器件及传统的组装工艺生产补偿柜,故其存在的固有缺陷及造成的后果仍在继续;
(6)用户要求低或不明确
目前电力部门对新项目审批时,往往只要求配置无功补偿设备以满足功率因数达标,对其它方面则关注的较少,而且在补偿设备运行后,其对电网造成的影响及是否能够正常使用等方面的监督、控制也就无能为力了(所能做的也只是收取无功罚款)。
而用户为了降低投资成本,就会只关注补偿设备的绝对成本,只要能够验收,其它方面的要求也就不考虑了,这也为低劣质量的补偿设备提供了市场空间。
(7)鉴于以上的种种原因,国家和企业继续重复投入大量的人力、财力加装无功补偿装置,但其并没有起到应有的作用(大多数补偿设备在投入运行后没有多久就损坏了或不能造成使用),造成了负载系统平均功率因数低,电网损耗大,给国家及企业造成了很大的浪费。
2 无功补偿技术发展方向
2.1在采用电容器对电网进行无功功率补偿的同时,谐波对其以及电网造成的不利影响已是不可回避的问题,也就是说不考虑谐波的影响因素,而单纯进行无功补偿的时代已经过去,对负载系统进行无功补偿的同时,必须兼顾对谐波进行综合治理。
2.2纯电容补偿设备将逐步退出历史舞台,在欧美等发达国家供电部门早已禁止纯电容补偿设备进入电网。
2.3新型电力元、器件、远程监控及智能化技术已逐步应用;各种保护措施越来越完善;在欧美发达国家模块化技术及模组、块产品,早在20年前已开始广泛的应用。模块化技术及产品在我国必将得到重视及推广应用:
(1)由于模块化技术需要采用大量的新型电力电子元器件,且能够配置多种保护单元,故由模块化产品制作的补偿设备,其功能、性能质量及运行可靠性的方面相对于传统的补偿设备来说,将是根本性的变革。
(2)模块化产品的出现,为具有强大功能的补偿设备的设计、制作提供了强有力的保障,是智能化的基础。
3模组产品的概念、特点
3.1模组产品的概念
(1)模块或组件产品:是将电容器、投切开关及保护单元等分离元器件,集中安装在一个框架内,使之具有相对独立补偿功能的投切单元,外加滤波电抗器后可以组成滤波单元。
(2)模组产品:是将电容器、电抗器、投切开关及保护单元等分离元器件,集中安装在一个框架内且具有相对独立功能的投切单元。
3.2模组产品的特点