我国无功补偿技术现状的分析.pdf

1 1．．我国我国无功补偿无功补偿技术现状的分析技术现状的分析 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波存在，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 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 2．．无功补偿无功补偿技术发展方向技术发展方向 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 3．．模模块化块化产品的概念、特点产品的概念、特点 3.1 模块化产品的概念 （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 模块化产品的特点 （1）模块化产品的出现代表了无功补偿技术先进的发展方向。模块化产品 的出现是无功补偿及滤波装置的重大变革，是未来市场的主流， 该产品的应用能 明显改善电能质量，延长电气设备使用寿命，其保护措施齐全，安全可靠。 （2）模块化产品符合国家无功补偿技术发展趋势。模块化产品在欧美发达 国家得到了广泛的应用， 证实该产品的优越性， 模块化产品所用的元件都经过模 组厂家的精心设计匹配测试， 元件之间达到最佳匹配， 然而国内成套厂家只是采 购不同元件简单组合，元件之间未能达到最佳匹配状态， 因而其成品就会出现这 样或那样的质量问题。因此模块产品的推广应用将是行业的大势所趋； （3）质量责任的明确性，责任方的归属性。采用模块化产品，使质量责任 更加明确，原成套厂要面对多家供应商，如果产品出了问题，元器件厂商会相互 推诿责任，甚至把责任推向设计院，认为设计方案不合理，然而如果采用模组， 就不会出现这样的情况。模块上的任何元件出了问题，由模块厂家负责到底； （4）服务理念的重大变革。选用模块化产品应用是集售前、售中、售后全 方位的服务过程， 包括设计选型， 组装调试， 运行后数据测试等全面的技术支持， 而对于原来单一的元器件厂是无法做到这种服务的。 因此模块厂家的服务是传统 单一的元件厂家服务的重大升级。 4 4．．““坤友电气坤友电气””KYKYL LCFCF 节能滤波补偿模块节能滤波补偿模块产品介绍产品介绍 上海坤友电气有限公司集多年的滤波补偿经验，吸收引进国外的先进器件， 设计并制造了一款既可以滤除电流谐波， 又能滤除电压中的高次谐波的节能滤波 补偿模块。 本节能滤波补偿模块是基于无源“LC”滤波装置的集成单元，其工作原理的 一部分等同于分立元件的无源“LC”滤波装置，谐振频率一般而言设定在 H5 次 位置，但每回路的装机容量不大于 30KVAR（基波补偿容量 24.8KVAR） 。本说明书 所涉及的装置，仅对于 H5 次谐波电流的滤除起作用，它的第二个功能，主要用 于对电路元件进行快速过电压保护。它能“吸收”功率高达数千瓦的浪涌信号。 具有体积小、 功率大、 响应快、 无噪声、 价格低等诸多优点， 它的应用十分广泛， 如家用电器；电子仪器；仪表；精密设备；计算机系统；通讯设备；音、视频 输入；交、直流电源；电机、继电器噪声的抑制等各个领域。它可以有效地对雷 电、 负载开关等人为操作错误引起的过电压冲击起保护作用。它可以保护变压器 以后的所有电路元件。它可以对桥式整流器及以后的电路元件实行过电压保护。 当电路中由于雷电、各种电器干扰出现大幅度的瞬态干扰电压或脉冲电流 （电压）时，它在极短的时间内（最高可达到 110−12 秒）迅速转入反向导通 状态， 并将电路的电压箝位在所要求的安全数值上，从而有效地保护电子线路中 精密元器件免受损坏。干扰脉冲过去后，其箝位电压低于电路中其它器件的最高 耐压， 因此起到了对其它元器件的保护作用。 能承受的瞬时脉冲功率可达上千瓦， 其箝位时间仅为 1PS。 为此，上海坤友电气有限公司技术人员经过几年的摸索实践，以人性化的设 计方法，将主要元器件高度集成，自成系统，这就为用户提供了更广阔的使用空 间，为开关柜厂提供了更多的选择余地。同时，也使检修维护工作，变得更加灵 活、方便。 自上海坤友电气有限公司推出节能滤波补偿模块后， 深受用户和开关柜 厂的欢迎，相信上海坤友电气有限公司倡导的模块化技术必将成为 无功补偿行 业的新标准。 5 5．．““坤友电气坤友电气””KYKYL LCFCF 节能滤波补偿模块节能滤波补偿模块功能特点功能特点  适配性强可以与国内外各种柜型轻松配套，只需将接口连接即可。每 个模块对外提供两个接口电网接口和控制接口。  增容、减容方便每个模块自成系统，可如搭积木般自由组合，所想即 所得  结构紧凑安装容量较传统固定式安装增加倍多  可根据系统谐波含量选择选择针对不同次数谐波的投切模块，保护电容， 防止谐振，减少谐波污染  内置冷却风扇，自动控制风扇启动  结构设计合理，接线简单，安装调试、检修保养方便 6 6．．““坤友电气坤友电气””KYKYL LCFCF 节能滤波补偿模块节能滤波补偿模块原理及应用原理及应用 本节能滤波补偿模块主要是为 0.4KV 系统中的异步电动机、直流电动机、变 频电动机等负荷，以及实验室的仪器、控制部分的用电等量身定做的就地补偿和 集中补偿装置，尤其是对于改造型的工程，它占地少，一般一台外形为“1000 8002200（宽深高）的柜壳内，可以安装 20 台模块（折合为装机容量 600KVAR） ，安装工作量小。也可以作为就地补偿的首选单元，安装于需要补偿和 滤波的用电器旁边。 但是， 本节能滤波补偿模块不是万能的， 它不适用于中频炉、 电弧炉、电焊机及其它铁磁谐振产生的谐波；系统中含有较高的 H3 次谐波时， 需安装滤除 H3 次谐波的回路，方能投入本装置。