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為什么要進(jìn)行無功補(bǔ)償?無功補(bǔ)償原理

發(fā)布時(shí)間:2017-05-08

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發(fā)布人:未知

  襄陽(yáng)源創(chuàng)電氣有限公司小王告訴我們:為什么要進(jìn)行無功補(bǔ)償
 
  交流電在通過純電阻的時(shí)候,電能都轉(zhuǎn)成了熱能,而在通過純?nèi)菪曰蛘呒兏行载?fù)載的時(shí)候,并不做功.也就是說沒有消耗電能,即為無功功率.當(dāng)然實(shí)際負(fù)載不可能為純?nèi)菪载?fù)載或者純感性負(fù)載,一般都是混合性負(fù)載,這樣電流在通過它們的時(shí)候,就有部分電能不做功,就是無功功率,此時(shí)的功率因數(shù)小于1,為了提高電能的利用率,就要進(jìn)行無功補(bǔ)償。
 
  這種功率在電網(wǎng)中會(huì)造成電壓降落(感性電抗時(shí))或電壓升高(容性電抗時(shí))和焦耳(電阻發(fā)熱)損失,卻不能做出有效的功。因而需要對(duì)無功功率進(jìn)行補(bǔ)償。合理配置無功補(bǔ)償(包括在什么地點(diǎn)、用多大容量和采用何種型式)是電力系統(tǒng)規(guī)劃和設(shè)計(jì)工作中一項(xiàng)重要內(nèi)容。在運(yùn)行中,合理使用無功補(bǔ)償容量,控制無功功率的流動(dòng)是電力系統(tǒng)調(diào)度的主要工作之一。
 
  無功功率的產(chǎn)生和影響
 
  在交流電力系統(tǒng)中,發(fā)電機(jī)在發(fā)有功功率的同時(shí)也發(fā)無功功率,它是主要的無功功率電源;運(yùn)行中的輸電線路,由于線間和線對(duì)地間的電容效應(yīng)也產(chǎn)生部分無功功率,稱為線路的充電功率,它和電壓的高低、線路的長(zhǎng)短以及線路的結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)。電能的用戶(負(fù)荷)在需要有功功率 (P)的同時(shí)還需要無功功率(Q),其大小和負(fù)荷的功率因數(shù)有關(guān);有功功率和無功功率在電力系統(tǒng)的輸電線路和變壓器中流動(dòng)會(huì)產(chǎn)生有功功率損耗(ΔP)和無功功率損耗(ΔQ),也會(huì)產(chǎn)生電壓降落(ΔU)。 它們之間有如下關(guān)系:
 
  △U=(ΡR+QX)/U
 
  式中P、Q分別為流入輸電線(或變壓器)的有功功率和無功功率,U 是輸電線(或變壓器)與P、Q同一點(diǎn)測(cè)得的電壓,R、X 則分別是輸電線(或變壓器)的電阻和電抗。
 
  由此可見,無功功率在輸電線、變壓器中的流動(dòng)會(huì)增加有功功率損耗和無功功率損耗以及電壓降落;由于變壓器、高壓架空線路中電抗值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電阻值,所以無功功率的損耗比有功功率的損耗大,并且引起電壓降落的主要因素是無功功率的流動(dòng)。
 
  一般情況下,電力系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)所發(fā)的無功功率和輸電線的充電功率不足以滿足負(fù)荷的無功需求和系統(tǒng)中無功的損耗,并且為了減少有功損失和電壓降落,不希望大量的無功功率在網(wǎng)絡(luò)中流動(dòng),所以在負(fù)荷中心需要加裝無功功率電源,以實(shí)現(xiàn)無功功率的就地供應(yīng)、分區(qū)平衡的原則。
 
 
  無功補(bǔ)償:在電子供電系統(tǒng)中起提高電網(wǎng)的功率因數(shù)的作用,降低供電變壓器及輸送線路的損耗,提高供電效率,改善供電環(huán)境。所以無功功率補(bǔ)償裝置在電力供電系統(tǒng)中處在一個(gè)不可缺少的非常重要的位置。合理的選擇補(bǔ)償裝置,可以做到大限度的減少網(wǎng)絡(luò)的損耗,使電網(wǎng)質(zhì)量提高。反之,如選擇或使用不當(dāng),可能造成供電系統(tǒng),電壓波動(dòng),諧波增大等諸多因素。無功補(bǔ)償可以收到下列的效益:①提高用戶的功率因數(shù),從而提高供電設(shè)備的利用率;②減少電力網(wǎng)絡(luò)的有功損耗;③合理地控制電力系統(tǒng)的無功功率流動(dòng),從而提高電力系統(tǒng)的電壓水平,改善電能質(zhì)量,提高了電力系統(tǒng)的抗干擾能力;④在動(dòng)態(tài)的無功補(bǔ)償裝置上,配置適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)器,可以改善電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能,提高輸電線的輸送能力和穩(wěn)定性;⑤裝設(shè)靜止無功補(bǔ)償器(SVS)還能改善電網(wǎng)的電壓波形,減小諧波分量和解決負(fù)序電流問題。對(duì)電容器、電纜、電機(jī)、變壓器等,還能避免高次諧波引起的附加電能損失和局部過熱。
 
  無功補(bǔ)償原理
 
  電網(wǎng)輸出的功率包括兩部分;一是有功功率;二是無功功率.直接消耗電能,把電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能,熱能,化學(xué)能或聲能,利用這些能作功,這部分功率稱為有功功率;不消耗電能;只是把電能轉(zhuǎn)換為另一種形式的能,這種能作為電氣設(shè)備能夠作功的必備條件,并且,這種能是在電網(wǎng)中與電能進(jìn)行周期性轉(zhuǎn)換,這部分功率稱為無功功率,如電磁元件建立磁場(chǎng)占用的電能,電容器建立電場(chǎng)所占的電能.電流在電感元件中作功時(shí),電流滯后于電壓90°.而電流在電容元件中作功時(shí),電流超前電壓90°.在同一電路中,電感電流與電容電流方向相反,互差180°.如果在電磁元件電路中有比例地安裝電容元件,使兩者的電流相互抵消,使電流的矢量與電壓矢量之間的夾角縮小,
 
  實(shí)現(xiàn)方式
 
  把具有容性功率負(fù)荷的裝置與感性功率負(fù)荷并聯(lián)接在同一電路,能量在兩種負(fù)荷之間相互交換。這樣,感性負(fù)荷所需要的無功功率可由容性負(fù)荷輸出的無功功率補(bǔ)償。
 
  意義
 
  ⑴補(bǔ)償無功功率,可以增加電網(wǎng)中有功功率的比例常數(shù)。
 
  ⑵減少發(fā)、供電設(shè)備的設(shè)計(jì)容量,減少投資,例如當(dāng)功率因數(shù)cosΦ=0.8增加到cosΦ=0.95時(shí),裝1Kvar電容器可節(jié)省設(shè)備容量0.52KW;反之,增加0.52KW對(duì)原有設(shè)備而言,相當(dāng)于增大了發(fā)、供電設(shè)備容量。因此,對(duì)新建、改建工程,應(yīng)充分考慮無功補(bǔ)償,便可以減少設(shè)計(jì)容量,從而減少投資。
 
  ⑶降低線損,由公式ΔΡ%=(1-cosΦ/cosΦ)×100%得出其中cosΦ為補(bǔ)償后的功率因數(shù),cosΦ為補(bǔ)償前的功率因數(shù)則:
 
  cosΦ>cosΦ,所以提高功率因數(shù)后,線損率也下降了,減少設(shè)計(jì)容量、減少投資,增加電網(wǎng)中有功功率的輸送比例,以及降低線損都直接決定和影響著供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。所以,功率因數(shù)是考核經(jīng)濟(jì)效益的重要指標(biāo),規(guī)劃、實(shí)施無功補(bǔ)償勢(shì)在必行。
 
  無功補(bǔ)償方式
 
  ① 集中補(bǔ)償:在高低壓配電線路中安裝并聯(lián)電容器組;
 
  ② 分組補(bǔ)償:在配電變壓器低壓側(cè)和用戶車間配電屏安裝并聯(lián)補(bǔ)償電容器;
 
  ③ 單臺(tái)電動(dòng)機(jī)就地補(bǔ)償:在單臺(tái)電動(dòng)機(jī)處安裝并聯(lián)電容器等。
 
  加裝無功補(bǔ)償設(shè)備,不僅可使功率消耗小,功率因數(shù)提高,還可以充分挖掘設(shè)備輸送功率的潛力。
 
  確定無功補(bǔ)償容量時(shí),應(yīng)注意以下兩點(diǎn):
 
  ① 在輕負(fù)荷時(shí)要避免過補(bǔ)償,倒送無功造成功率損耗增加,也是不經(jīng)濟(jì)的。
 
  ② 功率因數(shù)越高,每千伏補(bǔ)償容量減少損耗的作用將變小,通常情況下,將功率因數(shù)提高到0.95就是合理補(bǔ)償
 
  就三種補(bǔ)償方式而言,無功就地補(bǔ)償克服了集中補(bǔ)償和分組補(bǔ)償?shù)娜秉c(diǎn),是一種較為完善的補(bǔ)償方式:
 
  ⑴因電容器與電動(dòng)機(jī)直接并聯(lián),同時(shí)投入或停用,可使無功不倒流,保證用戶功率因數(shù)始終處于滯后狀態(tài),既有利于用戶,也有利于電網(wǎng)。
 
  ⑵有利于降低電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流,減少接觸器的火花,提高控制電器工作的可靠性,延長(zhǎng)電動(dòng)機(jī)與控制設(shè)備的使用壽命。
 
  無功就地補(bǔ)償容量可以根據(jù)以下經(jīng)驗(yàn)公式確定:Q≤UΙ0式中:Q---無功補(bǔ)償容量(kvar);U---電動(dòng)機(jī)的額定電壓(V);Ι0---電動(dòng)機(jī)空載電流(A);但是無功就地補(bǔ)償也有其缺點(diǎn):⑴不能全面取代高壓集中補(bǔ)償和低壓分組補(bǔ)償;眾所周之,無功補(bǔ)償按其安裝位置和接線方法可分為:高壓集中補(bǔ)償、低壓分組補(bǔ)償和低壓就地補(bǔ)償。其中就地補(bǔ)償區(qū)域大,效果也好。但它總的電容器安裝容量比其它兩種方式要大,電容器利用率也低。高壓集中補(bǔ)償和低壓分組補(bǔ)償?shù)碾娙萜魅萘肯鄬?duì)較小,利用率也高,且能補(bǔ)償變壓器自身的無功損耗。為此,這三種補(bǔ)償方式各有應(yīng)用范圍,應(yīng)結(jié)合實(shí)際確定使用場(chǎng)合,各司其職。
 
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