|
|
|
| 中冶菲斯>>無功補償原理 |
|
|
||||||
|
|
無功補償原理 無功功率的來源 無功功率是交流電力系統(tǒng)特有的、必然存在的、不可或缺的一種交換功率，它在系統(tǒng)中的分布和流動對電能質(zhì)量、電壓水平、網(wǎng)絡(luò)損耗產(chǎn)生顯著的影響。 發(fā)電及多數(shù)用電設(shè)備均是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的，如發(fā)電機、變壓器和電動機等。它們通過建立交變的磁場進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換與傳輸，其中發(fā)電及和電動機可以將磁場能量與機械能量進(jìn)行有功功率的轉(zhuǎn)換。 同時，大至供電電網(wǎng)，小至所有導(dǎo)體，其所傳輸?shù)碾娔懿⒉皇羌性陔娎|導(dǎo)體內(nèi)部，而是通過在導(dǎo)體周圍空間中建立起交變的電磁場進(jìn)行傳輸。電纜導(dǎo)體只起著導(dǎo)向該電磁場的作用。 為建立交變電磁場和感應(yīng)磁通所需要的電能功率稱為無功功率，其代表負(fù)荷與電源之間能量來回交換的一種量度，而且一般只有當(dāng)有儲能元件時才有這種能量交換。因此，在供用電系統(tǒng)中除了需要傳輸有功能量外，還需要建立起無功能量，兩者缺一不可。 功率因數(shù)的定義 在功率三角形中，基波功率因數(shù)PF的計算公式為：
習(xí)慣上，規(guī)定電感性負(fù)載吸收的無功功率為正，電容性負(fù)載吸收的無功功率為負(fù)。 電力系統(tǒng)的電網(wǎng)及變壓器的電能傳輸轉(zhuǎn)換能力均體現(xiàn)為對視在功率的傳輸能力。而功率因數(shù)可以反映電網(wǎng)及變壓器的輸出能力被有效利用的程度，因此我們希望功率因數(shù)越高越好，則建立交變電磁場的無功功率可以降到最低，視在功率將大部分用來供給有功功率，從而提高電網(wǎng)電能輸送的能力。 影響功率因數(shù)的主要因素 1、電感性設(shè)備。 異步電動機、感應(yīng)電爐、交流電焊機等設(shè)備是無功功率的主要消耗者。據(jù)統(tǒng)計，在工礦企業(yè)所需要的全部無功功率中，異步電動機需要的無功占60％～70％；而在異步電動機空載時所需的無功又占到電動機總無功消耗的60％～70％。異步電動機吸收的無功功率與負(fù)載大小有關(guān)，一般滿載時功率因數(shù)為0.7～0.9，輕載時功率因數(shù)將降低。 2、變壓器。 傳輸大功率的變壓器阻抗（漏抗）為其基值的8％～11％，配電變壓器阻抗為其基值的2％～4％。多數(shù)配電變壓器工作在一定的飽和度下，使得無功功率對電壓十分敏感。變壓器需要的無功功率一般約為其額定容量的10％～15％，它的空載無功功率約為滿載時的1/3。因此，為了改善電力系統(tǒng)和企業(yè)的功率因數(shù)，應(yīng)避免變壓器輕載運行，并及時退出空載運行的變壓器。 3、變流裝置。 晶閘管控制的變流裝置，如直流輸電的換流站、煉鋁等大工業(yè)整流負(fù)荷在換流過程中需要大量的無功功率。一般的整流器吸收的無功功率約為直流輸送功率的30％～40％，逆變器吸收的無功功率約為40％～60％。 4、電壓波動。 若供電電網(wǎng)的電壓高于額定值10％，會使得感性負(fù)載的磁路飽和，其無功功率將增加35％左右。所以，應(yīng)當(dāng)采取措施使電力系統(tǒng)的供電電壓盡可能保持穩(wěn)定。 無功功率傳輸?shù)睦щy 無功功率的傳輸條件和有功功率不同，不宜遠(yuǎn)距離輸送，當(dāng)輸送功率與傳送距離達(dá)到一定極限時，傳送無功功率成為不可能。其困難有： 1、無功功率傳輸要求顯著的電壓幅值梯度，即無功功率只能由電壓高的一端流向電壓低的一端，輸出電壓線路維持電壓幅值分布在（1±5%）p.u.左右的要求限制了無功功率的傳輸。 2、傳輸無功功率會引起電壓降落，這與電網(wǎng)維持各節(jié)點合格的電壓水平要求相矛盾。 3、傳輸無功功率會引起網(wǎng)絡(luò)有功功率損失，要使損失最小，必須使無功功率傳輸最小，在傳輸很大有功功率的時候要傳輸無功功率更為困難。和有功功率傳輸相比，遠(yuǎn)距離輸送無功功率，在經(jīng)濟上是不合理的，在技術(shù)上也是困難的。 4、傳輸無功功率可能導(dǎo)致“甩負(fù)荷”后危險的瞬時過電壓，“甩負(fù)荷”引起的線路末端出現(xiàn)的瞬時過電壓主要由無功功率傳輸確定。 5、傳輸無功功率需要增大變壓器和電纜等設(shè)備容量。 故而國家電力系統(tǒng)規(guī)定要在各個用電末端補償無功功率。而電力系統(tǒng)中需要的無功功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于發(fā)電及所能提供的無功功率，這是由于現(xiàn)代超高壓電網(wǎng)包括各級變壓器和架空線路在傳送電能時需要大量的無功。 平衡無功的目的 1、維持供電電壓質(zhì)量，包括電壓幅值和波形。 中國城網(wǎng)和農(nóng)村電網(wǎng)都存在著不同程度的電能質(zhì)量問題，城網(wǎng)中有些負(fù)荷點電壓諧波、閃變嚴(yán)重，農(nóng)網(wǎng)中有些負(fù)荷點電壓偏低等。 電壓偏離額定值并超出所規(guī)定的范圍時，對用電設(shè)備將產(chǎn)生不良的后果。當(dāng)電壓降低10％時，電動機電磁轉(zhuǎn)矩大約降低19％，此時，如電動機拖動的機械負(fù)載的阻力矩不變，電動機的轉(zhuǎn)差率將增大，發(fā)熱增加，繞組溫度升高，加速了絕緣介質(zhì)的老化，大大影響其使用壽命。如電壓太低，將導(dǎo)致電動機停轉(zhuǎn)。而對于居民用戶的照明燈將使其發(fā)光不足，影響人們的視力和工作效率。 另外，如果電壓偏移太大，也會對電力系統(tǒng)本身有不利的影響。電壓過低，會使網(wǎng)絡(luò)中的功率和能量損耗加大；如果電壓太低，可能會危及電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。電壓過高時，系統(tǒng)中各種電氣設(shè)備的絕緣可能遭受到損壞。 2、降低配電網(wǎng)損耗。 中國電網(wǎng)總的網(wǎng)損較高，至2005年中國電網(wǎng)線損為7.18％，雖然比1980年的8.93％有較大下降，但比國際先進(jìn)水平比還差幾個百分點。農(nóng)村低壓配電網(wǎng)線損率超過12％，個別達(dá)到20％以上。 無功功率補償?shù)囊饬x 無功補償就是吸收或發(fā)出適度的無功功率以補償無功功率需求的變化。無功補償?shù)哪康木褪且闺娏ο到y(tǒng)達(dá)到分層分區(qū)的無功功率平衡，無功功率平衡的基本要求是：系統(tǒng)中的無功電源可能發(fā)出的無功功率應(yīng)該稍大于或至少等于負(fù)荷和網(wǎng)絡(luò)所需的無功功率之和。為保證運行可靠性和適度無功負(fù)荷的增長，系統(tǒng)還必須有一定的無功備用容量。 達(dá)到以下效果： 1、改善負(fù)荷功率因數(shù)。 2、維持電壓水平。 3、改善電能質(zhì)量。 4、提高電力系統(tǒng)靜態(tài)和動態(tài)穩(wěn)定性。
|
|||||||||||||||||||||
|
深圳市中冶菲斯電氣設(shè)備有限公司 地址：深圳市福田區(qū)車公廟天安數(shù)碼城3棟5樓A座 郵編：518048 |
|
深圳市中冶菲斯電氣設(shè)備有限公司版權(quán)所有，未經(jīng)許可不得轉(zhuǎn)載。粵ICP備11100910號 |
，S為視在功率，P為有功功率。