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    無功功率代表什麽?怎麽補償?補償多少合適?

    作者:網站管理員來源:本站原創日期:2019-07-25 15:07:01點擊:77

    一、在電網中,由電源供給負載的電功率有兩種:一種是有功功率,另一種是無功功率

    1)無功功率(Q):許多用電設備均是根據電磁感應原理工作的,如配電變壓器、電動機等,電動機需要建立和維持旋轉磁場,使轉子轉動,從而帶動機械運動,電動機的轉子磁場就是靠從電源取得無功功率建立的。

    變壓器也同樣需要無功功率,才能使變壓器的一次線圈産生磁場,在二次線圈感應出電壓。因此,沒有無功功率,電動機就不會轉動,變壓器也不能變壓,交流接觸器不會吸合。發電機可以發出無功功率,電容器可以提供無功功率,也即無功補償的由來。


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    2)有功功率(P):所謂有功功率,即能將電能轉化爲其他能量形式的一種可以直接消耗掉的電功率,比如電機將電能轉化爲機械能,在不考慮效率的情況下,11KW的電機每小時能將11KWH的電能轉化爲同等的機械能;100W的白熾燈1小時能將0.1KWH的電能轉化成光能;同樣1KW的加熱器每小時能將1KWH的電能轉化成熱能等等,有功功率是能直接轉化成其他能量形式的電功率。

    3)視在功率(S):某種意義上來說,是有功功率P和無功功率Q之和;對于電源來說,視在功率是由有功和無功功率混合而成,比如變壓器提供的功率既包含有功也包含無功功率,所以變壓器的容量單位就是視在功率,單位爲千伏安(KVa)。

    二、有功功率、無功功率、視在功率之間的關系

    想說明三者的關系,我們先要了解什麽是功率因數。

    在交流電路中,電壓與電流之間的相位差(Φ)的余弦叫做功率因數,用符號cosΦ表示,在數值上,功率因數是有功功率和視在功率的比值,即cosΦ=P/S.





    那麽從者就可看出,這三者相當于直角三角形三條表,大小滿足勾股定理。

    電力系統中存在的三種功率:有功功率、無功功率、視在功率以及與功率因素之間的關系;

    我們都知道,有功功率是用來做功,有功電能可以轉化成機械能、熱能、光能等等我們需要的能量形式;但是無功功率在電能的轉化中起到什麽作用呢?

    就算我們消耗了無功功率,供電公司也不收我們的電費;而且重要的一點;無功的存在要求設計時增加了變壓器的容量,增大了導體的截面積,讓我們多花了很多錢;無功對我們好像幾乎沒有益處,全是害處,無功是不是真的沒用?

    1)無功功率到底是什麽?

    根據功率三角形、電壓三角形以及阻抗三角形的關系,通俗簡單的可理解爲:電路中,純電阻元件消耗的是有功功率(P),感性元件(如電抗器、變壓器的線圈、電動機的定子或轉子繞組)消耗無功功率(Q),而電容性元件提供無功功率(Q),比如:電容器,同步發電機(注意:同步發電機發電時線圈繞組呈容性,發出有功功率懂得同時也發出無功功率)。

    所以簡單總結爲:感性或容性元件是無功功率的消耗者和提供者。


    2)無功功率有哪些危害?

    1.降低發電機有功功率的輸出,原因爲發電機的總容量(即視在功率S)恒定,如果發出的無功功率Q過多,有功功率P相應減少,否則發電機會過載。

    2.降低輸、變電設備的供電能力,道理與發電機一致。

    3.造成線路電壓損失增大,電路中無功電流分量增大,總的電流也增大,電壓降:δU=IZ,壓降與電流成正比,線路電壓降增大,需要相應增大線路的截面,造成投資增大。

    3)無功功率的用處

    許多用電設備均是根據電磁感應原理工作的,如配電變壓器、電動機等,電動機需要建立和維持旋轉磁場,使轉子轉動,從而帶動機械運動,電動機的轉子磁場就是靠從電源取得無功功率建立的。變壓器也同樣需要無功功率,才能使變壓器的一次線圈産生磁場,在二次線圈感應出電壓。

    因此,沒有無功功率,電動機就不會轉動,變壓器也不能變壓,交流接觸器不會吸合。因此可以看出,無功功率在電能的轉換和變壓過程中起到輔助的作用,沒有無功功率就無法建立磁場;就無法將電能轉換成機械能。


    無功功率有益處也有害處,我們在設計時會設法消除它的害處,這就涉及到無功功率補償的問題,怎麽補償?補償多少適合?

    三、如何進行無功補償?補償量怎麽算?

    上面跟大家一起分析了無功功率的作用和危害;危害主要有:一是增加了變壓器的容量和導體的截面積,這無形中增加了工程的投資;

    二是在投運後運行的功率因數不能低于0.9,否則供電公司會處以一定的罰款;所以在工程設計時,我們要充分考慮這個問題,在沒有發電機的供電系統中,通常采取並聯電容器的方式來提高變電站的功率因數,原理是就近提供無功功率,不需要從電網中吸取無功。

    這樣既能降低變壓器的容量,又能提高計量側的功率因數;那麽電容補償的容量選擇多大合適,補少了功率因數不足,面臨罰款;補多了供電公司不允許,還多花設備的錢;下面爲大家分析補償的辦法以及如何計算補償容量。

    1)電容器補償的方式的選擇

    1.采用並聯電力電容器作爲人工無功補償裝置時,爲了盡量減少線損和電壓損失,宜就地平衡補償,即低壓部分的無功功率宜由低壓電容器補償,高壓部分的無功功率宜由高壓電容器補償。當無高壓負荷時不得在高壓側裝設並聯電容器裝置。當對電動機用電設備采用就地單獨補償時,補償電容器的額定電流不應超過電動機勵磁電流的0.9倍。在進行用電負荷計算時,應計入補償後的無功功率。

    2.補償電容器組的投切方式分爲手動和自動兩種。對于補償低壓基本無功功率的電容器組以及常年穩定的無功功率和投切次數較少的高壓電容器組,宜采用手動投切。爲避免過補償或在輕載時電壓過高,造成某些用電設備損壞等,宜采用自動投切。在采用高、低壓自動補償裝置效果相同時,宜采用低壓自動補償裝置。

    3.無功自動補償的調節方式:以節能爲主進行補償者,采用無功功率參數調節;對沖擊性負荷、動態變化快的負荷及三相不平衡負荷,可采用晶閘管(電子開關)控制,使其平滑無湧流,動態效果好,且可分相控制,有三相平衡效果。

    4.電容器分組時,應與配套設備的技術參數適應,滿足電壓偏差的允許範圍,適當減少分組組數和加大分組容量。分組電容器投切時,不應産生諧振。

    5.高壓電容器組宜串聯適當參數的電抗器,低壓電容器組宜加大投切容量,采用專用投切接觸器或晶閘管,以減少合閘沖擊電流。受用電設備諧波含量影響較大的線路上裝設電容組時,電抗器宜串聯。

       

    2)電容補償量的計算

    在計算電容補償量時,首先要學會負荷計算(前面的文章有介紹),在設計時將所有設備的有功功率和無功功率進行計算加總,得出所有有設備的總有功、無功以及功率因數;再根據補償後需要達到的功率因素(正常0.9以上)進行差值計算,就得到需要補償的容量,即電容器的容量。


    舉列計算:經過負荷計算後的全廠或全變電站的有功功率爲2000KW,功率因素補償前爲0.80;需要將功率因素補償到0.90,計算需要的無功補償量?


    舉例:P=2000KW COSθ1=0.8COSθ=0.90 求無功補償量?COSθ1=0.80,可知tgθ1=0.75COSθ2=0.90

    可知tgθ1=0.49根據正切計算公式,補償量:QC=Q1-Q2  QC=2000x0.75-2000X0.49        QC=520kvar


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