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無功補(bǔ)償柜的基礎(chǔ)知識(shí)與介紹

發(fā)布時(shí)間:2021-04-13 來源:http://www.sxxxg.com.cn/ 瀏覽量:

  1.什么是無功功率

  電網(wǎng)中電力設(shè)備大多是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的,他們?cè)谀芰哭D(zhuǎn)換過程中建立交變的磁場(chǎng),在一個(gè)周期內(nèi)吸收的功率和釋放的功率相等。電源能量在通過純電感或純電容電路時(shí)并沒有能量損耗,僅在負(fù)荷與電源之間往復(fù)交換,在三相之間流動(dòng),由于這種交換功率不對(duì)外做功,因此稱為無功功率。
無功補(bǔ)償柜的基礎(chǔ)知識(shí)與介紹

  無功功率分為:

  感性無功:電流矢量滯后于電壓矢量90度,如電動(dòng)機(jī)、變壓器、晶閘管變流設(shè)備等;

  容性無功:電流矢量超前于電壓矢量90度,如電容器、電纜輸配電線路等;

  基波無功:與電源頻率相等的無功(50Hz);

  諧波無功:與電源頻率不相等的無功。

  從物理概念來解釋感性無功功率:由于電感線圈是貯藏磁場(chǎng)能量的元件,當(dāng)線圈加上交流電壓后,電壓交變時(shí),相應(yīng)的磁場(chǎng)能量也隨著變化。當(dāng)電壓增大,電流及磁場(chǎng)能量也就相應(yīng)加強(qiáng),此時(shí)線圈的磁場(chǎng)能量就將外電源供給的能量以磁場(chǎng)能量形式貯藏起來;當(dāng)電流減小和磁場(chǎng)能量減弱時(shí),線圈把磁場(chǎng)能量釋放并輸回到外面電路中。交流電感電路不消耗功率,電路中僅是電源能量與磁場(chǎng)能量之間的往復(fù)轉(zhuǎn)換。

  從物理概念來解釋容性無功功率:由于電容器是貯藏電場(chǎng)能量的元件,當(dāng)電容器加上交流電壓后,電壓交變時(shí),相應(yīng)的電場(chǎng)能量也隨著變化。當(dāng)電壓增大,電流及電場(chǎng)能量也就相應(yīng)加強(qiáng),此時(shí)電容器的電場(chǎng)能量就將外電源供給的能量以電場(chǎng)能量形式貯藏起來;當(dāng)電壓減小和電場(chǎng)能量減弱時(shí),電容器把電場(chǎng)能量釋放并輸回到外面電路中。交流電容電路不消耗功率,電路中僅是電源能量與電場(chǎng)能量之間的往復(fù)轉(zhuǎn)換。

  2.功率因數(shù)

  實(shí)際供用電系統(tǒng)中的電力負(fù)荷并不是純感性或純?nèi)菪缘模羌扔须姼谢螂娙荩钟须娮璧呢?fù)載。這種負(fù)載的電壓和電流的相量之間存在著一定的相位差,相位角的余弦稱為功率因數(shù),又稱力率,它是有功功率與視在功率之比。

  三相功率因數(shù)的計(jì)算公式為:

  式中:cosΦ——功率因數(shù);P——有功功率,kW;Q——無功功率,kvar;S——視在功率,kVA

  功率因數(shù)通常分為自然功率因數(shù)、瞬時(shí)功率因數(shù)和加權(quán)平均功率因數(shù)三種。在三相對(duì)稱電路中,各相電壓、電流為對(duì)稱,功率因數(shù)也相同。那么三相電路總的功率因數(shù)就等于各相的功率因數(shù)。

  我國(guó)對(duì)功率因數(shù)有一定要求,對(duì)供電公司的要求是110kV站,功率因數(shù)在0.95~0.98之間;220kV站,功率因數(shù)在0.95以上。對(duì)用戶的要求是100kVA以上的變壓器,功率因數(shù)大于0.9。對(duì)農(nóng)灌的要求是100kVA以上的變壓器,功率因數(shù)大于0.8。

  3.無功補(bǔ)償

  電力系統(tǒng)中,不但有功功率要平衡,無功功率也要平衡。有功功率、無功功率、視在功率之間的相量關(guān)系如圖所示。

  由式cosΦ=P/S可知,在一定的有功功率下,功率因數(shù)cosΦ越小,所需的無功功率越大。為滿足用電的需求,供電線路和變壓器的容量就需要增加,這樣不僅要增加供電投資、降低設(shè)備利用率,也將增加線路損耗。為了提高電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行效率,根據(jù)電網(wǎng)中的無功類型,人為的補(bǔ)償容性無功或感性無功來抵消線路的無功功率。

  無功補(bǔ)償?shù)闹饕饔镁褪翘岣吖β室驍?shù)以減少設(shè)備容量和功率損耗、穩(wěn)定電壓和提高供電質(zhì)量,在長(zhǎng)距離輸電中提高輸電穩(wěn)定性和輸電能力以及平衡三相負(fù)載的有功和無功功率。安裝并聯(lián)電容器進(jìn)行無功補(bǔ)償,可限制無功功率在電網(wǎng)中的傳輸,相應(yīng)減少了線路的電壓損耗,提高了配電網(wǎng)的電壓質(zhì)量。無功補(bǔ)償主要有以下幾方面的作用。

  1)提高電壓質(zhì)量

  把線路中電流分為有功電流Ia和無功電流Ir,則線路中的電壓損失:

  式中:P——有功功率,kW;Q——無功功率,kvar;U——額定電壓,kV;R——線路總電阻,Ω;XI——線路感抗,Ω

  因此,提高功率因數(shù)后可減少線路上傳輸?shù)臒o功功率Q,若保持有功功率不變,而R、XI均為定值,無功功率Q越小,電壓損失越小,從而提高了電壓質(zhì)量。

  2)提高變壓器的利用率,減少投資

  功率因數(shù)由cosΦ1提高到cosΦ2提高變壓器利用率為:

  由此可見,補(bǔ)償后變壓器的利用率比補(bǔ)償前提高ΔS%,可以帶更多的負(fù)荷,減少了輸變電設(shè)備的投資。

  3)減少用戶電費(fèi)支出

  a.可避免因功率因數(shù)低于規(guī)定值而受罰;

  b.可減少用戶內(nèi)部因傳輸和分配無功功率造成的有功功率損耗,電費(fèi)可相應(yīng)降低。

  4)提高電力網(wǎng)傳輸能力

  有功功率與視在功率的關(guān)系式為:P=ScosΦ,可見在傳輸一定有功功率的條件下,功率因數(shù)越高,需要電網(wǎng)傳輸?shù)墓β试叫 ?/p>

  4.無功補(bǔ)償?shù)陌才欧绞?/p>

  集中補(bǔ)償:裝設(shè)在企業(yè)或地方總變電所6~35kV母線上,可減少高壓線路的無功損耗,而且能提高本變電所的供電電壓質(zhì)量。

  分散補(bǔ)償:裝設(shè)在功率因數(shù)較低的車間或村鎮(zhèn)終端變、配電所的高壓或低壓母線上。這種方式與集中補(bǔ)償有相同的優(yōu)點(diǎn),但無功容量較小,效果較明顯。

  就地補(bǔ)償:裝設(shè)在異步電動(dòng)機(jī)或電感性用電設(shè)備附近,就地進(jìn)行補(bǔ)償。這種方式既能提高用電設(shè)備供電回路的功率因數(shù),又能改變用電設(shè)備的電壓質(zhì)量。

  無功補(bǔ)償?shù)闹皇墙档土搜a(bǔ)償點(diǎn)發(fā)電機(jī)之間的供電損耗,所以高壓側(cè)的無功補(bǔ)償不能減少低壓網(wǎng)側(cè)的損耗,也不能使低壓供電變壓器的利用率提高。根據(jù)佳補(bǔ)償理論,就地補(bǔ)償?shù)男Ч麨轱@著。集中補(bǔ)償與分散補(bǔ)償相結(jié)合,以分散補(bǔ)償為主;調(diào)節(jié)補(bǔ)償與固定補(bǔ)償相結(jié)合,以固定補(bǔ)償為主;高壓補(bǔ)償與低壓補(bǔ)償相結(jié)合,以低壓補(bǔ)償為主。

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