2013年電力儀表業電能質量改善及節能控制產品技術

      （1）無功補償技術

     我國無功補償技術起始于上世紀60 年代左右，至目前經歷了如下的幾個發展階段：

     第一階段：同步調相機技術。同步調相機在過勵磁或欠勵磁的情況下，能夠分別發出不同大小的容性或感性無功功率，從而能對系統中的無功進行補償，但運行中的損耗和噪聲都比較大，維護復雜，而且響應速度慢，難以滿足快速動態補償的要求，目前已很少使用，屬于淘汰技術。

     第二階段：純電容器無功補償技術。自20 世紀70 年代末以來，電容器無功補償技術得到很大的發展，依據采用投切開關的不同，這一技術又可以分為接觸器投切純電力電容器組技術（靜態無功補償技術）和可控硅或復合開關投切電容器技術（動態無功補償）。

     靜態無功補償技術由于用斷路器作為接觸器，其開關速度較慢，約為10s～30s，不能快速跟蹤負載無功功率的變化，且在正常工作時會引起較為嚴重的沖擊涌流和操作過電壓，放大諧波，容易產生系統諧振，對電能質量產生危害。隨著電力電子技術的發展，可控硅或復合開關投切技術能更好的解決無功補償時的投切問題，使開關響應速度更快，可以達到毫秒級的水平，且在投切時不會產生涌流，但仍存在放大系統中的諧波問題，易產生系統諧振的風險，對電能質量影響較大。

     第三階段：具有諧波抑制功能的無功補償技術（消諧式無功補償技術）。由于純電容補償無功會放大諧波，且有可能會產生諧振，對電能質量影響較大，因此自本世紀以來，通過將電容器與電抗器組合在一起的方式進行無功補償能很好地抑制或者濾除系統中的諧波，在補償無功的同時還能對電能質量有一定的改善，為無功補償技術發展的主流方向，近年來市場規模不斷擴大，增長迅速。與純電容器無功補償技術類似，裝置投切也有接觸器投切和可控硅投切兩種方式，基于投切方式的不同，前者稱為靜態消諧無功補償裝置，后者稱為動態消諧無功補償裝置。相比較，前者相應速度較慢，適用于無功變化較為穩定且需要進行諧波治理的場合；后者響應速度快，能實現過零投切，做到投切無涌流，濾波效果好，適用于無功變化較快的場合。

     目前，我國采用第二代純電力電容器補償技術的無功補償裝置還比較普遍，但隨著對電能質量的日益重視，具有濾波功能的無功補償技術逐漸成為市場的主流技術。我國對電能質量較為重視的沿海地區，如江蘇省電力公司已明確規定在有諧波濾波要求時，要采用具有濾波功能的無功補償裝置，具有濾波功能的無功補償裝置未來市場規模將迅速擴大。

     （2）智能節電技術

     在電機節電領域，變頻調速技術和調壓技術為我國目前所普遍采用的技術，兩種技術有其各自的特點和適用領域。

     變頻調速技術在我國節能領域中的應用已經比較廣泛，節電效果較為明顯。但在實際應用中其使用范圍亦受到限制，只適用于電機轉速可調節的場合，對于需保持恒速運行的電動機、風機和水泵等，包括中輕載、重載、滿載和超載以及功率因數較高的運行狀態，無明顯節電效果，且變頻調速技術產生的諧波和瞬變浪涌比較嚴重，對電能質量產生不良的影響。

     調壓技術突出特點是不改變電機的轉速，通過調整電機運行過程中的電壓與電流，保證電機的輸出轉矩與實際負荷需求精確匹配，實現“所供即所需”，消除“大馬拉小車”現象。調壓技術可以分為電磁調壓和可控硅調壓兩種，電磁調壓的特點是運行過程中不產生諧波，但不能實現輸出電壓/電流的無級調節；可控硅調節技術的特點是可以實現對輸出電壓/電流的連續調節，但運行過程中有產生諧波的缺點。

     在照明類節電領域，主要有可控硅斬波調壓技術、電磁控制技術、電磁控制與可控硅過零切換技術、磁放大技術。其中可控硅斬波調壓技術會產生諧波、電壓不穩、燈具易生產閃爍現象，進而影響燈具的使用壽命；電磁控制技術可實現無諧波，但同樣面臨燈具閃爍的現象；電磁控制與可控硅過零切換技術可實現無諧波，在切換過程種中實現高壓點燈、低壓運行；磁放大技術則能夠實現電壓連續可調、達到穩壓狀態。

     由于工業企業生產工況各異，用電設備的特性要求各不相同，因此難以有通用性的節電技術可以適用于所有的工業企業，在可預計的未來，智能節電技術仍將在變頻調速技術、調壓技術以及磁放大技術的大方向上發展，朝著智能化程度更高、節電效率更好的方向前進。

     （3）電動機保護控制技術

     電動機保護控制技術在我國的推廣應用起始于20 世紀50 年代，至目前經歷了如下的幾個發展階段：

     第一階段：熱繼電技術。20 世紀50 年代，我國引進前蘇聯的JR 系列熱繼電器在電子工業還未發展成熟的時代，熱繼電器曾是電動機過載保護的首選產品，但由于該技術保護功能少，重復性能差、大電流過載或短路故障后不能再次使用、調整誤差大、易受環境溫度的影響誤動或拒動、功耗大、耗材多、性能指標落后等眾多不足，原國家經貿委早在1994 年就明確要立即淘汰JR0—16 系列熱繼電器，屬于淘汰技術。

     第二階段：模擬電子技術。在上世紀70-80 年代，隨著半導體模擬器件的興起和普及，模擬電子技術開始在電動機保護控制器行業得到大規模的應用。基于模擬電子技術的電動機保護控制器與上一代技術相比最突出的優點是保護功能有所增加，可靠性有所提高。但同時，模擬電子技術仍具有整定精度不高、采樣精度不高、無法實現具有多種保護功能于一體的全保護等缺點，目前處于逐步淘汰的階段。

     第三階段：數字電子技術。自本世紀以來，隨著電子信息技術的不斷發展，電動機保護控制器進入數字電子技術時代。這一階段電動機保護控制器技術上的顯著特征是以單片機作為控制器，從而可以實現電機的綜合智能保護，將多種保護功能集合于一體；在采樣和整定精度上與以前相比有質的飛躍，可隨時設定和顯示各種系統參數；同時還可以實現遠程通訊的功能。由于技術上的先進性，我國目前正大力推廣基于該技術的電動機保護控制器產品的市場應用。