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0551-66330582功率因數(shù)是針對不同的負(fù)載說的,在之前的直流電時代,是沒有功率因數(shù)這一說的,那時候功率因數(shù)都是1。后來特斯拉將我們帶入了交流電時代,從此以后功率因數(shù)就常常伴隨著我們的身邊(一般功率因數(shù)都是小于1的)。
下面就給大家講一講無功補(bǔ)償?shù)脑?、補(bǔ)償形式,供大家學(xué)習(xí)參考。
一、為什么要進(jìn)行無功補(bǔ)償?
無功功率絕不是無用功率,在交流供電系統(tǒng)中,電感和電容都是必不可少的負(fù)載,如電動機(jī)、變壓器等鐵磁性負(fù)載,如果沒有感性無功的勵磁,設(shè)備無法正常工作,比如定距離送電的線路本身,就是容性負(fù)載,只要是送電當(dāng)中就會相當(dāng)于電容器在工作。那么也就是說在交流供電系統(tǒng)中,無功的存在對能量的傳輸和交換有著巨大意義,不可缺少,或者說離開無功功率的交換系統(tǒng)就不能正常工作。
那么,大量的無功由哪里來?系統(tǒng)中眾多的無功負(fù)載,尤其是感性無功負(fù)載,正常來講,這些負(fù)載所吸收的無功功率是由發(fā)電廠提供的,也就是說發(fā)電機(jī)在工作時就會向系統(tǒng)釋放有功電能,同時對感性負(fù)載提供相應(yīng)的無功電能。發(fā)電機(jī)運(yùn)行時必須要保持適當(dāng)?shù)臒o功輸出,如果沒有無功輸出就會對發(fā)電系統(tǒng)造成破壞性的影響,也就是說保護(hù)系統(tǒng)的無功平衡至關(guān)重要。
當(dāng)系統(tǒng)中無功功率需求增大時,如果不在系統(tǒng)人為地安裝無功補(bǔ)償裝置,發(fā)電廠要通過調(diào)相的方式來加大無功功率輸出,由于發(fā)電機(jī)的容量是有限的,那么就勢必要減少有功功率的輸出量,也就是降低發(fā)電機(jī)的輸出能力,為滿足用電的要求,發(fā)電機(jī)、供電線路和變壓器的容量需增大,這樣不僅增加供電投資、降低設(shè)備利用率,也將增加線路損耗。
為了降低發(fā)電廠的無功供給壓力,我們在供電系統(tǒng)中感性負(fù)載消耗較大的點(diǎn)投入相應(yīng)的電容器來為感性負(fù)載提供無功功率,這樣就極大的減輕了發(fā)電廠的無功供給壓力。用戶應(yīng)在提高用電自然功率因數(shù)的基礎(chǔ)上,設(shè)計和裝設(shè)無功補(bǔ)償裝置,并做到隨其負(fù)荷和電壓變動及時投入或切除,防止無功倒送。同時將用戶的功率因數(shù)達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn),以避免供電部門加收力率電費(fèi)。因此,無論對供電部門還是用電部門,對無功功率進(jìn)行自動補(bǔ)償以提高功率因數(shù),防止無功倒送,對節(jié)約電能、提高運(yùn)行質(zhì)量都具有非常重要的意義。
二、無功補(bǔ)償?shù)幕驹?/p>
一般在系統(tǒng)中所說的無功負(fù)載大部分是感性無功負(fù)載,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,當(dāng)感性無功負(fù)載吸收能量時,容性負(fù)載釋放能量,而感性負(fù)載釋放能量時,容性負(fù)荷卻在吸收能量,能量在容性負(fù)載和感性負(fù)載之間交換,這樣容性負(fù)載所吸收的無功功率可以從容性負(fù)荷裝置輸出的無功功率中得到補(bǔ)償,無功功率就地平衡掉,以降低線路損失,提高帶載能力,降低電壓損失及緩解發(fā)電廠的供電壓力,這就是無功補(bǔ)償?shù)幕驹怼?/p>
相位分析無功補(bǔ)償?shù)幕驹恚?/p>
電感負(fù)載中電流IL滯后電壓90°,而純電容的電流Ic則超前電壓90°。電容中的電流與電感中的電流相位相差180°,可以相互抵消。
電力系統(tǒng)中的負(fù)載大部分是感性負(fù)載,因此總電流I將滯后電壓一個角度Φ1,如果將并聯(lián)電容器與負(fù)載并聯(lián),這時I′=I+IC,電容器的電流將抵消一部分電感電流,從而使總電流從I降低到I′,相位角由Φ1減少為Φ2,可以提高功率因數(shù),無功就地平衡掉。
三、無功補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償形式
1)個別補(bǔ)償個別補(bǔ)償就是對單臺用電設(shè)備所需的無功就近補(bǔ)償?shù)霓k法,把電容器直接接到單臺用電設(shè)備的同一個電氣回路,用同一臺開關(guān)控制,同時投運(yùn)或斷開。這種補(bǔ)償方法的效果******,電容器靠近用電設(shè)備,就地平衡無功電流,可避免無負(fù)荷時的過補(bǔ)償,使供電質(zhì)量得到保證。這種補(bǔ)償方式常用于高低壓電動機(jī)等用電設(shè)備。但這種補(bǔ)償方式在用戶設(shè)備非連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時,電容器利用率低,不能充分發(fā)揮其補(bǔ)償效益。
2)分散補(bǔ)償分散補(bǔ)償是將電容器分組安裝在車間配電室或變電所各分路的出線上,它可與根據(jù)系統(tǒng)負(fù)荷的變化投入或切除電容器組,補(bǔ)償效果也比較好。但造價相對較高。
3)集中補(bǔ)償集中補(bǔ)償是所電容器組集中安裝在變電所的一次或二次側(cè)的母線上。這種補(bǔ)償方式安裝簡單,運(yùn)行可靠,但補(bǔ)償效果較前兩種補(bǔ)償方式差,造價也相對較高。
四、無功補(bǔ)償?shù)氖找?/p>
1) 補(bǔ)償無功功率,提高功率因數(shù)(如下圖所示)
2) 降低輸電線路及變壓器的損耗合理的補(bǔ)償可以有效的降低系統(tǒng)電流,以系統(tǒng)自然功率0.7為例,如通過補(bǔ)償裝置將系統(tǒng)功率因數(shù)提高到接近1的水平,系統(tǒng)電流將下降30%左右,即線路和變壓器的損耗可降為P=I2R=(1-30%)2R=0.49R,即線路和變壓器損耗可降低51%。
用電企業(yè)的自然功率因數(shù)一般在0.7左右,功率因數(shù)從0.7提高到0.95以上線損降低率和變壓器的銅損降低率如下表:
降低線路及變壓器損耗,節(jié)約有功電度,是重要的節(jié)能措施。如在石油行業(yè)中,線路比較長,而且比較復(fù)雜,那么可以通過增加無功補(bǔ)償設(shè)備來降低運(yùn)行電流,從而降低線路損耗,節(jié)約有功電度,節(jié)能效果明顯。
3) 增加電網(wǎng)的傳輸能力,提高設(shè)備利用率由于補(bǔ)償裝置可以有效的降低系統(tǒng)電流和視在功率,故可以有效的降低電網(wǎng)建設(shè)中所有相關(guān)設(shè)備的容量,從而降低電網(wǎng)建設(shè)中的投資。功率因數(shù)在0.7左右的系統(tǒng),由于有效的補(bǔ)償可使系統(tǒng)電流下降30%,即提高發(fā)電廠、變配電設(shè)施30%的帶載能力。
如果變壓器及線路小容量不足時,可以通過安裝無功補(bǔ)償裝置的方法解決。安裝無功補(bǔ)償裝置可以使無功功率就地平衡,從而減小流過線路及變壓器的電流,減緩導(dǎo)線及變壓器的絕緣老化速度,延長使用壽命。同時可以釋放變壓器及線路的容量,增加變壓器及線路帶負(fù)荷能力。
如,有一臺100KVA變壓器,目前負(fù)載率為85%,COSΦ=0.7。如果加裝無功補(bǔ)償設(shè)備,可使變壓器釋放30%的帶載量,用戶可在變壓器不增容的情況下,增加負(fù)載,進(jìn)行擴(kuò)大再生產(chǎn)。
4) 改善電壓質(zhì)量由于系統(tǒng)存在的大量感性負(fù)載將造成供電線路壓降,尤其在供電線路末端更為嚴(yán)重,通過合理的補(bǔ)償可以有效的緩解線路壓降,改善電能質(zhì)量。
線路中的電壓損失的計算公式如下:
由于系統(tǒng)的感抗遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于阻抗,從上式中可以看到,無功的變化會引起電壓產(chǎn)生很大的變化。當(dāng)線路中,無功功率Q減小以后,電壓損失也就減少了。
對于供電線路末端電壓一般較低,可通過增加無功補(bǔ)償裝置來提升線路末端電壓,使用時設(shè)備安全可靠運(yùn)行。
另一方面,隨著工業(yè)的發(fā)展,大量的自控設(shè)備及非線性負(fù)載的使用,使大量諧波在供配電網(wǎng)絡(luò)中的流動,污染電網(wǎng)。通過合理的配置補(bǔ)償濾波設(shè)備,抑制或大幅度降低諧波對供電系統(tǒng)和用電設(shè)備的影響是改善電能質(zhì)量的主要手段之一。
5)節(jié)約電費(fèi)支出通過合理的補(bǔ)償,使計量點(diǎn)的功率因數(shù)達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)的要求,可以消除力率電費(fèi),從而使電力用戶電費(fèi)支出大幅度降低。
注:動態(tài)無功功率補(bǔ)償裝置的有功節(jié)能只是降低了補(bǔ)償點(diǎn)至發(fā)電機(jī)之間的供配電的損耗。所以高壓網(wǎng)側(cè)的無功補(bǔ)償不能減少低壓閥側(cè)的損耗,亦不能使低壓供電變壓器的利用率提高,根據(jù)******補(bǔ)償理論,就地動態(tài)無功功率補(bǔ)償節(jié)能效果最為顯著。