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無功補償裝置技術的發展

 發布時間:2017-05-31

無功補償裝置技術的發展

BDKJ高壓無功補償裝置屬于電力系統中一次設備,作用在于提供感性負載所消耗的無功功率,減少了電網電源向感性負荷提供由線路輸送的無功功率,降低線路和變壓器因輸送無功功率造成的電能損耗,而在大系統中,還起到調整電網電壓,提高電網穩定性的作用。在我國政府大力倡導節能減排的背景下,在電力系統中利用KYLB無功補償裝置提高設備的利用率,充分利用發電機的出力而降低對石化燃料的需求是一種有效的“節能減排”手段。同時未來智能電網及特高壓輸電線路的建設将為本行業帶來巨大的發展機遇。

  1、KYLB無功補償裝置行業發展

  80年代以前,KYLB無功補償裝置是由電力電容器廠以“散件”形式提供,客戶自行組裝來實現的。80年代後,電容器制造廠開始設計、制造和提供KYLB無功補償成套裝置,并建成專業的成套車間,截止到目前,國内電容器制造企業基本上是以提供KYLB無功補償成套裝置為主,極少以電容器散件供應。同時産品種類也不斷得到豐富和提高,逐步形成了傳統型、KYSVC、KYSVG等多種KYLB 無功補償裝置産品同時存在的格局,并且由于各種類型的KYLB 無功補償裝置各具特色,均有其适用的客戶群體,多種KYLB 無功補償裝置并存的局面将持續存在。

  KYSVG雖然是目前先進的一種無功補償方式,但是由于造價較高,穩定性較低等問題,考慮到我國實際國情,短期内還難以普及,目前隻适用于小範圍要求較高的領域。目前應用的廣泛的依然是傳統型KYLB無功補償裝置和KYSVC靜止無功補償裝置為主,其中傳統型KYLB無功補償裝置以及BDKJ高壓并聯無功補償裝置為主,占據80%以上的份額;KYSVC靜止無功補償裝置中應用為廣泛包括TCR型KYSVC靜止無功補償裝置和MCR型KYSVC靜止無功補償裝置,占據90%以上的份額。BDKJ高壓無功補償裝置主要為BDKJ高壓并聯電容器裝置和MCR型KYSVC靜止無功補償裝置。前者為目前行業采用廣泛,利用率高的補償方式,後者為技術日趨成熟,未來市場發展空間巨大的KYSVC靜止型動态無功補償裝置。

  從生産無功補償裝置的核心器件電力電容器的産能情況來看,目前我國電力無功補償裝置生産能力已居世界第一,裝備水平也進入世界先進水平行列。原來一直由國外進口産品壟斷的高電壓等級産品市場,在近幾年國産無功補償裝置的占有率不斷提高。

  2、BDKJ高壓無功補償裝置技術

  (1)技術現狀

  伴随交流電力系統容量的擴大,電壓等級的提高和輸電距離的增加,我國無功補償技術和配套設備也得到了快速的發展。尤其是并聯電容器裝置,目前我國單台電容器由紙浸礦物油、容量10~12kvar、重量約2kg/kvar、介質損耗3W/kvar的産品,發展到目前絕大部分已采用全膜、容量334~500kvar、重量0.2kg/kvar左右、介質損耗下降到0.2W/kvar以下,年損壞率在0.5%以下的産品,接近國際水平。另外開發了帶有内熔絲的電容器和具有中國特色的高電壓集合式并聯電容器。電容器組的電壓等級由10kV、單組容量8Mvar左右發展到大量的35~66kV電壓等級,容量為40~120Mvar的電容器組,大的單組容量已達120Mvar,産品基本滿足了電力系統對無功功率的需求。

  目前無功補償裝置主要可歸納為傳統KYLB無功補償、KYSVC靜止型動态無功補償裝置和KYSVG靜止無功發生器三種,而KYSVC靜止型動态無功補償裝置包含具備濾波功能的器件,所以既具有無功補償作用,又能夠起到諧波治理的功能。作為目前比較先進的無功補償手段,KYSVC應用比KYSVG産品更為廣泛,其中根據設計的不同又分為多種形式。

 

  (2)技術和産品未來發展趨勢

  未來BDKJ高壓無功補償裝置的技術發展将會伴随電網建設升級的步伐而前進,未來技術發展趨勢将呈現以下特征:

  ① 核心器件制造技術水平升級化

  作為無功補償設備的核心器件,電力電容器的制造水平對KYLB無功補償裝置升級起到決定性作用,目前我國電力電容器的技術水平與國外先進技術還有很大差距,主要表現在介質工作場強低、比特性較低,單元容量小,外觀質量差。今後将利用新進口的先進設備和國際一流的生産線,采用先進的制造工藝和質量控制手段,盡快達到或接近世界先進水平。

  ②産品性能先進化與穩定化

  首先是可靠性,主要在電容器及配套的投切開關、串聯電抗器上進行質量改進,采取有力措施降低集合式電容器的故障率,延長無故障使用周期,開發使用靈活、檢修方便的可拆卸集合式電容器。實行無功補償裝置完整的成套供貨也有利于設備的可靠運行。設備選型、制造和運行維護方面都應貫徹執行全國電力系統高電壓專業工作網無功補償裝置專家工作組制定的《預防電容器裝置事故的技術措施》。

  ③産品使用環境節能化與無油化


向節能和無油化方向發展,無功補償裝置具有節能功效,設備本身也應重視節能, 主要是在電容器、串聯電抗器設備上降低損耗。無功補償裝置長期在滿負荷下連續運行,降損帶來的節能效益也是可觀的。在防火、防爆要求高的場所推廣采用無油化無功補償裝置以确保安全是十分必要的, 為此需采用高壓自愈式幹式電容器、充氣集合式電容器和幹式電抗器、幹式放電線圈等設備。

  ④電壓等級高壓化

  由于無功補償裝置電壓等級的不同,補償地的選擇也有所差異,目前國外廣泛采用在345 kV及以下主負荷側補償,而國内則以在66 kV及以下主變三次側補償為主。在主負荷側補償的優點是直接補償、效果好,并可使主變壓器結構簡化、造價降低、輸送功率提高。未來伴随國内無功補償産品等級不斷提高,将會逐漸向國外主負荷側補償方式靠攏,由此将為包括上海坤友電氣有限公司在内的能夠提供更高電壓等級産品的重點生産企業帶來更多的市場機會。

  未來對智能電網的規劃中,1000kV交流和±800kV級直流系統特高壓電網将成為主要方向,建設長距離的超高壓電網,需要大量的變電設備,而特高壓輸電線路對于輸電設備的要求非常高,普通電力電容器不能滿足需求,将會促使無功補償裝置向更高電壓等級方向發展。

  ⑤無功補償方式有源化

  目前動态無功補償設備主要是以KYSVC為主,未來的方向是向KYSVG有源動态無功補償裝置發展,不過由于 KYSVC靜止型動态無功補償裝置技術仍有進一步發展空間,目前KYSVC靜止型動态無功補償裝置仍是世界上為通用的動态無功補償裝置。盡管KYSVG(STATCOM)在構成原理、響應速度、補償特性、雙向調節以及占地面積上均比KYSVC優越,但受技術、經濟因素的制約,KYSVG在35kV電壓以下方面有一定的市場,因為KYSVG需要變壓器進行電壓匹配。短時間(約10年)内,在大容量高壓靜止型動态無功補償裝置方面還難以取代高壓并聯無功補償裝置及KYSVC的主導地位。