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无功功率与功率因数补偿方式

 发布时间:2018-09-06

许多用电设备均是依据电磁感应原理作业的,如配电变压器、电动机等,它们都是依靠建立交变磁场才干进行能量的变换和传递。为建立交变磁场和感应磁通而需求的电功率称为无功功率,因而,所谓的”无功”并不是”无用”的电功率,只不过它的功率并不转化为机械能、热能罢了;因而在供用电体系中除了需求有功电源外,还需求无功电源,两者缺一不可。无功功率单位为乏(Var)。

在功率三角形中,有功功率P与视在功率S的比值,称为功率因数cosφ,其计算公式为: 

cosφ=P/S=P/(P² Q²)½

在电力网的运转中,功率因数反映了电源输出的视在功率被有用运用的程度,我们期望的是功率因数越大越好。这样电路中的无功功率能够降到最小,视在功率将大部分用来供应有功功率,然后进步电能运送的功率。 

1 影响功率因数的首要因素 

(1)大量的电理性设备,如异步电动机、感应电炉、沟通电焊机等设备是无功功率的首要耗费者。据有关的计算,在工矿企业所耗费的悉数无功功率中,异步电动机的无功耗费占了60%~70%;而在异步电动机空载时所耗费的无功又占到电动机总无功耗费的60%~70%。所以要改进异步电动机的功率因数就要防止电动机的空载运转并尽可能进步负载率。 

(2)变压器耗费的无功功率一般约为其额外容量的10%~15%,它的空载无功功率约为满载时的1/3。因而,为了改进电力体系和企业的功率因数,变压器不该空载运转或长时间处于低负载运转状况。 

(3)供电电压超出规则规模也会对功率因数形成很大的影响。 

当供电电压高于额外值的10%时,因为磁路饱和的影响,无功功率将添加得很快,据有关材料计算,当供电电压为额外值的110%时,一般无功将添加35%左右。当供电电压低于额外值时,无功功率也相应削减而使它们的功率因数有所进步。但供电电压下降会影响电气设备的正常作业。所以,应当采纳办法使电力体系的供电电压尽可能保持稳定。

无功补偿的一般办法

无功补偿通常选用的办法首要有3种:低压单个补偿、低压会集补偿、高压会集补偿。下面简略介绍这3种补偿办法的适用规模及运用该种补偿办法的优缺点。

  (1)低压单个补偿: 

  低压单个补偿就是依据单个用电设备对无功的需求量将单台或多台低压电容器组分散地与用电设备并接,它与用电设备共用一套断路器。经过操控、保护设备与电机一起投切。随机补偿适用于补偿单个大容量且接连运转(如大中型异步电动机)的无功耗费,以补励磁无功为主。低压单个补偿的长处是:用电设备运转时,无功补偿投入,用电设备停运时,补偿设备也退出,因而不会形成无功倒送。具有出资少、占位小、设备简略、配置便利灵敏、保护简略、事端率低一级长处。 

  (2)低压会集补偿: 

  低压会集补偿是指将低压电容器经过低压开关接在配电变压器低压母线侧,以无功补偿投切设备作为操控保护设备,依据低压母线上的无功负荷而直接操控电容器的投切。电容器的投切是整组进行,做不到滑润的调理。低压补偿的长处:接线简略、运转保护作业量小,使无功就地平衡,然后进步配变运用率,下降网损,具有较高的经济性,是现在无功补偿中常用的手法之一。 

  (3)高压会集补偿: 

  高压会集补偿是指将并联电容器组直接装在变电所的6~10kV高压母线上的补偿办法。适用于用户远离变电所或在供电线路的结尾,用户自身又有必定的高压负荷时,能够削减对电力体系无功的耗费并能够起到必定的补偿效果;补偿设备依据负荷的巨细自动投切,然后合理地进步了用户的功率因数,防止功率因数下降导致电费的添加。一起便于运转保护,补偿效益高。

进步体系功率因数


进步天然功率因数是不需求任何补偿设备出资,仅采纳各种管理上或技术上的手法来削减各种用电设备所耗费的无功功率,这是一种最经济的进步功率因数的办法。 

  (1)合理运用电动机; 

  (2)进步异步电动机的检修质量; 

  (3)选用同步电动机:同步电动机耗费的有功功率取决于电动机上所带机械负荷的巨细,而无功功率取决于转子中的励磁电流巨细,在欠励状况时,定子绕组向电网”汲取”无功,在过励状况时,定子绕组向电网”送出”无功。因而,关于恒速长时间运转的大型组织设备能够选用同步电动机作为动力。 

  异步电动机同步运转就是将异步电动机三相转子绕组恰当衔接并通入直流励磁电流,使其呈同步电动机运转,这就是”异步电动机同步化”。 

  (4)合理选择配变容量,改进配变的运转办法:对负载率比较低的配变,一般采纳”撤、换、并、停”等办法,使其负载率进步到最佳值,然后改进电网的天然功率因数。

无功电源

  电力体系的无功电源除了同步电机外,还有静电电容器、停止无功补偿器以及停止无功发生器,这4种设备又称为无功补偿设备。除电容器外,其他几种既能吸收留性无功又能吸收理性无功。 

  (1)同步电机: 

  同步电机中有发电机、电动机及调相机3种。 

  ①同步发电机: 

  同步发电机是仅有的有功电源,一起又是最基本的无功电源,当其在额外状况下运转时,能够发出无功功率: 

  Q=S×sinφ=P×tgφ 

  其间:Q、S、P、φ是相对应的无功功率、视在功率、有功功率和功率因数角。 

  发电机正常运转时,以滞后功率因数运转为主,向体系供给无功,但必要时,也能够减小励磁电流,使功率因数超前,即所谓的”进相运转”,以吸收体系剩余的无功。 

  ②同步调相机: 

  同步调相机是空载运转的同步电机,它能在欠励或过励的情况下向体系吸收或供出无功,装有自励设备的同步电机能依据电压滑润地调理输入或输出的无功功率,这是其长处。但它的有功损耗大、运转保护杂乱、呼应速度慢,近来已逐步退出电网运转。 

  ③并联电容器: 

 ⑤停止无功发生器: 

  它的主体是一个电压源型逆变器,由可关断晶闸管恰当的通断,将电容上的直流电压变换成为与电力体系电压同步的三相沟通电压,再经过电抗器和变压器并联接入电网。恰当操控逆变器的输出电压,就能够灵敏地改变其运转工况,使其处于容性、理性或零负荷状况。 

  与停止无功补偿器比较,停止无功发生器呼应速度更快,谐波电流更少,并且在体系电压较低时仍能向体系注入较大的无功。