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    无功功率代表什么?怎么补偿?补偿多少合适?

    作者:网站管理员来源:本站原创日期:2019-07-25 15:07:01点击:574

    一、在电网中,由电源供给负载的电功率有两种:一种是有功功率,另一种是无功功率

    1)无功功率(Q):许多用电设备均是根据电磁感应原理工作的,如配电变压器、电动机等,电动机需要建立和维持旋转磁场,使转子转动,从而带动机械运动,电动机的转子磁场就是靠从电源取得无功功率建立的。

    变压器也同样需要无功功率,才能使变压器的一次线圈产生磁场,在二次线圈感应出电压。因此,没有无功功率,电动机就不会转动,变压器也不能变压,交流接触器不会吸合。发电机可以发出无功功率,电容器可以提供无功功率,也即无功补偿的由来。


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    2)有功功率(P):所谓有功功率,即能将电能转化为其他能量形式的一种可以直接消耗掉的电功率,比如电机将电能转化为机械能,在不考虑效率的情况下,11KW的电机每小时能将11KWH的电能转化为同等的机械能;100W的白炽灯1小时能将0.1KWH的电能转化成光能;同样1KW的加热器每小时能将1KWH的电能转化成热能等等,有功功率是能直接转化成其他能量形式的电功率。

    3)视在功率(S):某种意义上来说,是有功功率P和无功功率Q之和;对于电源来说,视在功率是由有功和无功功率混合而成,比如变压器提供的功率既包含有功也包含无功功率,所以变压器的容量单位就是视在功率,单位为千伏安(KVa)。

    二、有功功率、无功功率、视在功率之间的关系

    想说明三者的关系,我们先要了解什么是功率因数。

    在交流电路中,电压与电流之间的相位差(Φ)的余弦叫做功率因数,用符号cosΦ表示,在数值上,功率因数是有功功率和视在功率的比值,即cosΦ=P/S.





    那么从者就可看出,这三者相当于直角三角形三条表,大小满足勾股定理。

    电力系统中存在的三种功率:有功功率、无功功率、视在功率以及与功率因素之间的关系;

    我们都知道,有功功率是用来做功,有功电能可以转化成机械能、热能、光能等等我们需要的能量形式;但是无功功率在电能的转化中起到什么作用呢?

    就算我们消耗了无功功率,供电公司也不收我们的电费;而且重要的一点;无功的存在要求设计时增加了变压器的容量,增大了导体的截面积,让我们多花了很多钱;无功对我们好像几乎没有益处,全是害处,无功是不是真的没用?

    1)无功功率到底是什么?

    根据功率三角形、电压三角形以及阻抗三角形的关系,通俗简单的可理解为:电路中,纯电阻元件消耗的是有功功率(P),感性元件(如电抗器、变压器的线圈、电动机的定子或转子绕组)消耗无功功率(Q),而电容性元件提供无功功率(Q),比如:电容器,同步发电机(注意:同步发电机发电时线圈绕组呈容性,发出有功功率懂得同时也发出无功功率)。

    所以简单总结为:感性或容性元件是无功功率的消耗者和提供者。


    2)无功功率有哪些危害?

    1.降低发电机有功功率的输出,原因为发电机的总容量(即视在功率S)恒定,如果发出的无功功率Q过多,有功功率P相应减少,否则发电机会过载。

    2.降低输、变电设备的供电能力,道理与发电机一致。

    3.造成线路电压损失增大,电路中无功电流分量增大,总的电流也增大,电压降:δU=IZ,压降与电流成正比,线路电压降增大,需要相应增大线路的截面,造成投资增大。

    3)无功功率的用处

    许多用电设备均是根据电磁感应原理工作的,如配电变压器、电动机等,电动机需要建立和维持旋转磁场,使转子转动,从而带动机械运动,电动机的转子磁场就是靠从电源取得无功功率建立的。变压器也同样需要无功功率,才能使变压器的一次线圈产生磁场,在二次线圈感应出电压。

    因此,没有无功功率,电动机就不会转动,变压器也不能变压,交流接触器不会吸合。因此可以看出,无功功率在电能的转换和变压过程中起到辅助的作用,没有无功功率就无法建立磁场;就无法将电能转换成机械能。


    无功功率有益处也有害处,我们在设计时会设法消除它的害处,这就涉及到无功功率补偿的问题,怎么补偿?补偿多少适合?

    三、如何进行无功补偿?补偿量怎么算?

    上面跟大家一起分析了无功功率的作用和危害;危害主要有:一是增加了变压器的容量和导体的截面积,这无形中增加了工程的投资;

    二是在投运后运行的功率因数不能低于0.9,否则供电公司会处以一定的罚款;所以在工程设计时,我们要充分考虑这个问题,在没有发电机的供电系统中,通常采取并联电容器的方式来提高变电站的功率因数,原理是就近提供无功功率,不需要从电网中吸取无功。

    这样既能降低变压器的容量,又能提高计量侧的功率因数;那么电容补偿的容量选择多大合适,补少了功率因数不足,面临罚款;补多了供电公司不允许,还多花设备的钱;下面为大家分析补偿的办法以及如何计算补偿容量。

    1)电容器补偿的方式的选择

    1.采用并联电力电容器作为人工无功补偿装置时,为了尽量减少线损和电压损失,宜就地平衡补偿,即低压部分的无功功率宜由低压电容器补偿,高压部分的无功功率宜由高压电容器补偿。当无高压负荷时不得在高压侧装设并联电容器装置。当对电动机用电设备采用就地单独补偿时,补偿电容器的额定电流不应超过电动机励磁电流的0.9倍。在进行用电负荷计算时,应计入补偿后的无功功率。

    2.补偿电容器组的投切方式分为手动和自动两种。对于补偿低压基本无功功率的电容器组以及常年稳定的无功功率和投切次数较少的高压电容器组,宜采用手动投切。为避免过补偿或在轻载时电压过高,造成某些用电设备损坏等,宜采用自动投切。在采用高、低压自动补偿装置效果相同时,宜采用低压自动补偿装置。

    3.无功自动补偿的调节方式:以节能为主进行补偿者,采用无功功率参数调节;对冲击性负荷、动态变化快的负荷及三相不平衡负荷,可采用晶闸管(电子开关)控制,使其平滑无涌流,动态效果好,且可分相控制,有三相平衡效果。

    4.电容器分组时,应与配套设备的技术参数适应,满足电压偏差的允许范围,适当减少分组组数和加大分组容量。分组电容器投切时,不应产生谐振。

    5.高压电容器组宜串联适当参数的电抗器,低压电容器组宜加大投切容量,采用专用投切接触器或晶闸管,以减少合闸冲击电流。受用电设备谐波含量影响较大的线路上装设电容组时,电抗器宜串联。

       

    2)电容补偿量的计算

    在计算电容补偿量时,首先要学会负荷计算(前面的文章有介绍),在设计时将所有设备的有功功率和无功功率进行计算加总,得出所有有设备的总有功、无功以及功率因数;再根据补偿后需要达到的功率因素(正常0.9以上)进行差值计算,就得到需要补偿的容量,即电容器的容量。


    举列计算:经过负荷计算后的全厂或全变电站的有功功率为2000KW,功率因素补偿前为0.80;需要将功率因素补偿到0.90,计算需要的无功补偿量?


    举例:P=2000KW COSθ1=0.8COSθ=0.90 求无功补偿量?COSθ1=0.80,可知tgθ1=0.75COSθ2=0.90

    可知tgθ1=0.49根据正切计算公式,补偿量:QC=Q1-Q2  QC=2000x0.75-2000X0.49        QC=520kvar


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