襄陽源創電氣有限公司小王告訴我們：為什么要進行無功補償

 

　　交流電在通過純電阻的時候,電能都轉成了熱能,而在通過純容性或者純感性負載的時候,并不做功.也就是說沒有消耗電能,即為無功功率.當然實際負載不可能為純容性負載或者純感性負載,一般都是混合性負載,這樣電流在通過它們的時候,就有部分電能不做功,就是無功功率,此時的功率因數小于1,為了提高電能的利用率,就要進行無功補償。

 

　　這種功率在電網中會造成電壓降落（感性電抗時）或電壓升高（容性電抗時）和焦耳（電阻發熱）損失，卻不能做出有效的功。因而需要對無功功率進行補償。合理配置無功補償（包括在什么地點、用多大容量和采用何種型式）是電力系統規劃和設計工作中一項重要內容。在運行中,合理使用無功補償容量，控制無功功率的流動是電力系統調度的主要工作之一。

 

　　無功功率的產生和影響

 

　　在交流電力系統中，發電機在發有功功率的同時也發無功功率，它是主要的無功功率電源；運行中的輸電線路，由于線間和線對地間的電容效應也產生部分無功功率,稱為線路的充電功率,它和電壓的高低、線路的長短以及線路的結構等因素有關。電能的用戶（負荷）在需要有功功率 (P)的同時還需要無功功率(Q),其大小和負荷的功率因數有關；有功功率和無功功率在電力系統的輸電線路和變壓器中流動會產生有功功率損耗(ΔP)和無功功率損耗(ΔQ),也會產生電壓降落(ΔU)。 它們之間有如下關系：

 

　　△U=(ΡR+QX)/U

 

　　式中P、Q分別為流入輸電線（或變壓器）的有功功率和無功功率，U 是輸電線（或變壓器）與P、Q同一點測得的電壓,R、X 則分別是輸電線（或變壓器）的電阻和電抗。

 

　　由此可見，無功功率在輸電線、變壓器中的流動會增加有功功率損耗和無功功率損耗以及電壓降落；由于變壓器、高壓架空線路中電抗值遠遠大于電阻值，所以無功功率的損耗比有功功率的損耗大，并且引起電壓降落的主要因素是無功功率的流動。

 

　　一般情況下，電力系統中發電機所發的無功功率和輸電線的充電功率不足以滿足負荷的無功需求和系統中無功的損耗，并且為了減少有功損失和電壓降落，不希望大量的無功功率在網絡中流動，所以在負荷中心需要加裝無功功率電源，以實現無功功率的就地供應、分區平衡的原則。

 

　　無功補償的作用

 

　　無功補償：在電子供電系統中起提高電網的功率因數的作用，降低供電變壓器及輸送線路的損耗，提高供電效率，改善供電環境。所以無功功率補償裝置在電力供電系統中處在一個不可缺少的非常重要的位置。合理的選擇補償裝置，可以做到大限度的減少網絡的損耗，使電網質量提高。反之，如選擇或使用不當，可能造成供電系統，電壓波動，諧波增大等諸多因素。無功補償可以收到下列的效益：①提高用戶的功率因數,從而提高供電設備的利用率;②減少電力網絡的有功損耗；③合理地控制電力系統的無功功率流動，從而提高電力系統的電壓水平，改善電能質量，提高了電力系統的抗干擾能力；④在動態的無功補償裝置上，配置適當的調節器，可以改善電力系統的動態性能，提高輸電線的輸送能力和穩定性；⑤裝設靜止無功補償器(SVS)還能改善電網的電壓波形,減小諧波分量和解決負序電流問題。對電容器、電纜、電機、變壓器等，還能避免高次諧波引起的附加電能損失和局部過熱。

 

　　無功補償原理

 

　　電網輸出的功率包括兩部分;一是有功功率;二是無功功率.直接消耗電能,把電能轉變為機械能,熱能,化學能或聲能,利用這些能作功,這部分功率稱為有功功率;不消耗電能;只是把電能轉換為另一種形式的能,這種能作為電氣設備能夠作功的必備條件,并且,這種能是在電網中與電能進行周期性轉換,這部分功率稱為無功功率,如電磁元件建立磁場占用的電能,電容器建立電場所占的電能.電流在電感元件中作功時,電流滯后于電壓90°.而電流在電容元件中作功時,電流超前電壓90°.在同一電路中,電感電流與電容電流方向相反,互差180°.如果在電磁元件電路中有比例地安裝電容元件,使兩者的電流相互抵消,使電流的矢量與電壓矢量之間的夾角縮小,

 

　　實現方式

 

　　把具有容性功率負荷的裝置與感性功率負荷并聯接在同一電路，能量在兩種負荷之間相互交換。這樣，感性負荷所需要的無功功率可由容性負荷輸出的無功功率補償。

 

　　意義

 

　　⑴補償無功功率，可以增加電網中有功功率的比例常數。

 

　　⑵減少發、供電設備的設計容量，減少投資，例如當功率因數cosΦ=0.8增加到cosΦ=0.95時，裝1Kvar電容器可節省設備容量0.52KW；反之，增加0.52KW對原有設備而言，相當于增大了發、供電設備容量。因此，對新建、改建工程，應充分考慮無功補償，便可以減少設計容量，從而減少投資。

 

　　⑶降低線損，由公式ΔΡ%=（1-cosΦ/cosΦ）×100%得出其中cosΦ為補償后的功率因數，cosΦ為補償前的功率因數則：

 

　　cosΦ>cosΦ，所以提高功率因數后，線損率也下降了，減少設計容量、減少投資，增加電網中有功功率的輸送比例，以及降低線損都直接決定和影響著供電企業的經濟效益。所以，功率因數是考核經濟效益的重要指標，規劃、實施無功補償勢在必行。

 

　　無功補償方式

 

　　① 集中補償：在高低壓配電線路中安裝并聯電容器組；

 

　　② 分組補償：在配電變壓器低壓側和用戶車間配電屏安裝并聯補償電容器；

 

　　③ 單臺電動機就地補償：在單臺電動機處安裝并聯電容器等。

 

　　加裝無功補償設備，不僅可使功率消耗小，功率因數提高，還可以充分挖掘設備輸送功率的潛力。

 

　　確定無功補償容量時，應注意以下兩點：

 

　　① 在輕負荷時要避免過補償，倒送無功造成功率損耗增加，也是不經濟的。

 

　　② 功率因數越高，每千伏補償容量減少損耗的作用將變小，通常情況下，將功率因數提高到0.95就是合理補償

 

　　就三種補償方式而言，無功就地補償克服了集中補償和分組補償的缺點，是一種較為完善的補償方式：

 

　　⑴因電容器與電動機直接并聯，同時投入或停用，可使無功不倒流，保證用戶功率因數始終處于滯后狀態，既有利于用戶，也有利于電網。

 

　　⑵有利于降低電動機起動電流，減少接觸器的火花，提高控制電器工作的可靠性，延長電動機與控制設備的使用壽命。

 

　　無功就地補償容量可以根據以下經驗公式確定：Q≤UΙ0式中：Q---無功補償容量（kvar）；U---電動機的額定電壓（V）；Ι0---電動機空載電流（A）；但是無功就地補償也有其缺點：⑴不能全面取代高壓集中補償和低壓分組補償；眾所周之，無功補償按其安裝位置和接線方法可分為：高壓集中補償、低壓分組補償和低壓就地補償。其中就地補償區域大，效果也好。但它總的電容器安裝容量比其它兩種方式要大，電容器利用率也低。高壓集中補償和低壓分組補償的電容器容量相對較小，利用率也高，且能補償變壓器自身的無功損耗。為此，這三種補償方式各有應用范圍，應結合實際確定使用場合，各司其職。

 

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