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1.什么是無功功率
電網(wǎng)中電力設備大多是根據(jù)電磁感應原理工作的,他們在能量轉換過程中建立交變的磁場,在一個周期內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并沒有能量損耗,僅在負荷與電源之間往復交換,在三相之間流動,由于這種交換功率不對外做功,因此稱為無功功率。
無功功率分為:
感性無功:電流矢量滯后于電壓矢量90度,如電動機、變壓器、晶閘管變流設備等;
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。
2.功率因數(shù)
實際供用電系統(tǒng)中的電力負荷并不是純感性或純容性的,是既有電感或電容,又有電阻的負載。這種負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)的計算公式為:cosΦ=P/S
式中:cosΦ——功率因數(shù);P——有功功率,kW;S——視在功率,kVA
我國對功率因數(shù)有一定要求,對供電公司的要求是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。對用戶的要求是100kVA以上的變壓器,功率因數(shù)大于0.9。對農(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系如圖所示。
S:視在功率;Q:無功功率;P:有功功率
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、降低設備利用率,也將增加線路損耗。為了提高電網(wǎng)的經(jīng)濟運行效率,根據(jù)電網(wǎng)中的無功類型,人為的補償容性無功或感性無功來抵消線路的無功功率。
無功補償?shù)闹饕饔镁褪翘岣吖β室驍?shù)以減少設備容量和功率損耗、穩(wěn)定電壓和提高供電質量,在長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載的有功和無功功率。安裝并聯(lián)電容器進行無功補償,可限制無功功率在電網(wǎng)中的傳輸,相應減少了線路的電壓損耗,提高了配電網(wǎng)的電壓質量。無功補償主要有以下幾方面的作用。
(1)提高電壓質量。
(2)提高變壓器的利用率,減少投資。
(3)提高功率因數(shù),可避免因為功率因數(shù)過低而被供電部門罰款。
(4)提高電力網(wǎng)傳輸能力。
(5)提高電網(wǎng)中有功功率的輸出。
(6)減小線路損耗,增加設備使用壽命。
4.無功補償?shù)难a償方式
集中補償:裝設在企業(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量。
分散補償:裝設在功率因數(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。這種方式與集中補償有相同的優(yōu)點,但無功容量較小,效果較明顯。
就地補償:裝設在異步電動機或電感性用電設備附近,就地進行補償。這種方式既能提高用電設備供電回路的功率因數(shù),又能改變用電設備的電壓質量。
無功補償?shù)墓?jié)能只是降低了補償點至發(fā)電機之間的供電損耗,所以高壓側的無功補償不能減少低壓網(wǎng)側的損耗,也不能使低壓供電變壓器的利用率提高。根據(jù)針對性補償理論,就地補償?shù)墓?jié)能效果Z為顯著。集中補償與分散補償相結合,以分散補償為主;調節(jié)補償與固定補償相結合,以固定補償為主;高壓補償與低壓補償相結合,以低壓補償為主。
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