1 我國無功補償技術(shù)現(xiàn)狀的分析
1.1無功補償技術(shù)的現(xiàn)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(xiàn)在電網(wǎng)中有大量的諧濾存在,在采用純電容器形式對系統(tǒng)進行無功功率補償時,諧波電流經(jīng)常被放大,造成用電設(shè)備、補償電容器、投切開關(guān)及相關(guān)元件的損壞;
(2)以接觸器作為投切開關(guān)的方式為主
采用接觸器作為投切電容器的開關(guān)時,響應速度較慢,在用電設(shè)備無功變化較快且有沖擊性負載的系統(tǒng)中,不能實施有效地跟蹤補償;電容器投入時,會產(chǎn)生較大的涌流;電容器切除時,會產(chǎn)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(huán)投切的控制策略為主
采用等容循環(huán)投切的控制策略時,分組較粗、補償精度較差;用電系統(tǒng)長期處于欠補償狀態(tài),平均功率因數(shù)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(jīng)常出現(xiàn)誤動作或死機現(xiàn)象,不適合(或不能夠)在有諧波的系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(shè)備出現(xiàn)異常時,不能實施有效的保護;
(7)柜體結(jié)構(gòu)
成套裝置的制作一般采用分離元、器件,柜體內(nèi)部結(jié)構(gòu)復雜,組裝工藝難度大;
(8)元器件整體質(zhì)量水平不高
由于元器件分別在不同的生產(chǎn)廠家購買,而元器件質(zhì)量水平參差不齊,各種元器件之間的參數(shù)配合(匹配)不準確或不合理,造成補償設(shè)備運行不可靠,故障率高。
1.2現(xiàn)有補償技術(shù)及裝置帶來的不良現(xiàn)象:
(1)質(zhì)量、性能很差的產(chǎn)品長期主導我國無功補償設(shè)備的市場
由于低質(zhì)量的產(chǎn)品的大量生產(chǎn)并被安裝、使用,對公用電網(wǎng)造成了嚴重的“污染”,已經(jīng)影響到整個電網(wǎng)的電能質(zhì)量及安全運行,同時,也制約了電力系統(tǒng)的發(fā)展;
(2)對補償系統(tǒng)要求較高的場所的設(shè)備,長期被國外“品牌”的產(chǎn)品所占領(lǐng);
(3)維修工作量大、費用高
據(jù)有關(guān)部門的調(diào)查、統(tǒng)計資料得知,我國在用的傳統(tǒng)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(shè)備不能正常工作或不能滿足其設(shè)計要求,這不但浪費了大量的人力和物力,而且沒有起到節(jié)能的作用,造成了社會資源極大的浪費,最終用戶也產(chǎn)生了額外的費用支出;
1.3原因分析
(1)隨著我國現(xiàn)代工業(yè)進程的飛速發(fā)展,電網(wǎng)結(jié)構(gòu)發(fā)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(guān)電源等電力電子設(shè)備)的廣泛應用,使得電網(wǎng)中的諧波大量存在,諧波對電能質(zhì)量的影響越來越嚴重;
(2)舊的傳統(tǒng)觀念的影響
由于各方面對“電能質(zhì)量”概念的理解、認識不到位,對電網(wǎng)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(zhí)行不力 信息來自:輸配電設(shè)備網(wǎng)
目前我國與“電能質(zhì)量”相關(guān)的國家及行業(yè)標準、法規(guī)嚴重滯后,現(xiàn)行標準的水平太低,許多方面甚至處于空白狀態(tài)。即使現(xiàn)行的標準,其執(zhí)行及監(jiān)督力度也遠遠不夠,甚至在不少地區(qū)及行業(yè)存在著“有法不依”的現(xiàn)象。
(4)設(shè)計水平滯后
由于電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及負載系統(tǒng)的變化,部分工程設(shè)計人員在先進的濾波及無功補償系統(tǒng)(設(shè)備)設(shè)計方面的經(jīng)驗不足,對具有新功能電力、電子元器件的了解不夠,而多數(shù)情況下在項目設(shè)計時,往往對負載設(shè)備的種類及工況等信息不了解,導致新型、先進的補償技術(shù)及設(shè)備遲遲不能面世;
(5)成套產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及工藝落后
目前絕大多數(shù)無功補償成套設(shè)備生產(chǎn)企業(yè),仍在采用分離元器件及傳統(tǒng)的組裝工藝生產(chǎn)補償柜,故其存在的固有缺陷及造成的后果仍在繼續(xù);
(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(shè)備以滿足功率因數(shù)達標,對其它方面則關(guān)注的較少,而且在補償設(shè)備運行后,其對電網(wǎng)造成的影響及是否能夠正常使用等方面的監(jiān)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(guān)注補償設(shè)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(zhì)量的補償設(shè)備提供了市場空間。
(7)鑒于以上的種種原因,國家和企業(yè)繼續(xù)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(shù)補償設(shè)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(tǒng)平均功率因數(shù)低,電網(wǎng)損耗大,給國家及企業(yè)造成了很大的浪費。
2 無功補償技術(shù)發(fā)展方向
2.1在采用電容器對電網(wǎng)進行無功功率補償?shù)耐瑫r,諧波對其以及電網(wǎng)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?shù)臅r代已經(jīng)過去,對負載系統(tǒng)進行無功補償?shù)耐瑫r,必須兼顧對諧波進行綜合治理。
2.2純電容補償設(shè)備將逐步退出歷史舞臺,在歐美等發(fā)達國家供電部門早已禁止純電容補償設(shè)備進入電網(wǎng)。
2.3新型電力元、器件、遠程監(jiān)控及智能化技術(shù)已逐步應用;各種保護措施越來越完善;在歐美發(fā)達國家模塊化技術(shù)及模組、塊產(chǎn)品,早在20年前已開始廣泛的應用。模塊化技術(shù)及產(chǎn)品在我國必將得到重視及推廣應用:
(1)由于模塊化技術(shù)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(chǎn)品制作的補償設(shè)備,其功能、性能質(zhì)量及運行可靠性的方面相對于傳統(tǒng)的補償設(shè)備來說,將是根本性的變革。
(2)模塊化產(chǎn)品的出現(xiàn),為具有強大功能的補償設(shè)備的設(shè)計、制作提供了強有力的保障,是智能化的基礎(chǔ)。
3模組產(chǎn)品的概念、特點
3.1模組產(chǎn)品的概念
(1)模塊或組件產(chǎn)品:是將電容器、投切開關(guān)及保護單元等分離元器件,集中安裝在一個框架內(nèi),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(chǎn)品:是將電容器、電抗器、投切開關(guān)及保護單元等分離元器件,集中安裝在一個框架內(nèi)且具有相對獨立功能的投切單元。
3.2模組產(chǎn)品的特點