原创 模块化无功补偿技术的发展

                         模块化无功补偿技术的发展

                              --文/汇之华智能电力电容器

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）以纯电力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．无功补偿技术发展方向

2.1在采用电力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．模块化产品的概念、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。