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2016-08-23閱讀1019次 無功補償的作用

無功補償的作用


電網中的許多用電設備是根據電磁感應原理工作得。他們在能量轉換過程中建立交變磁場,在一個周期內吸收的功率和釋放的功率相等,這種功率叫無功功率。電力係統中,不但有功功率平衡,無功功率也要平衡。 
 
有功功率、無功功率、視在功率之間的關係,如圖1所示:

S2=P2+Q2

 式中 
 
S——視在功率,KVA 
 
P——有功功率,KW 
 
Q——無功功率,Kvar


Φ角為功率因數角,它的餘弦(cosΦ)是有功功率與視在功率之比即cosΦ=P/S稱為功率因數。 
 

由功率三角形可以看出,在一定的有功功率下,用電企業功率因數cosΦ越小,則所需的無功功率越大。如果無功功率不是由電容器提供,則必須又輸電係統供給,為滿足用電的要求,供電線路和變壓器的容量需增大。這樣,不僅增加供電投資、降低設備利用率,也將增加線路損耗。為此,國家供電規則規定:無功電力應就地補償,用戶應在提高用電自然功率的基礎上,設計和裝置無功補償設備,並做到隨其負荷和電壓變動及時投入或切除。還規定用戶的功率因數應達到相應的標準,否則供電部門可以拒絕供電。因此,無論對供電部門還是用電部門,對無功功率進行自動補償以提高功率因數,防止無功倒送,從而節約電能,提高運行質量都具有非常重要的意義。 
 

無功補償的基本原理是:把具有容性功率負荷的裝置與感性負荷並聯接在同一電路,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。 
 

當前,國內外廣泛采用並聯電容器作為無功補償裝置。這種方法安裝方便、建設周期短、造價低、運行維護方便、自身損耗小。


采用並聯電容器進行無功補償的主要作用: 
 
1、提高功率因數。

 P——有功功率

 S1——補償前的視在功率

 S2——補償後的視在功率

 Q1——補償前的無功功率

 Q2——補償後的無功功率

 Φ1——補償前的功率因數角

 Φ2——補償後的功率因數角 
 

在有功功率P一定的前提下,無功功率補償以後(補償量Qc=Q1-Q2),功率因數角由Φ1減小到Φ2,則cosΦ2cosΦ1提高了功率因數。 
 
2、降低輸電線路及變壓器的損耗

 三相電路中,功率損耗△P的計算公式


P=3*P2R/U2(COSΨ)2

 式中

 P——有功功率,KW

 U——額定電壓,KV

 R——線路總電阻,Ω。

 由此可見,當功率因數cosΦ提高以後,線路中功率損耗大大下降。 
 

由於進行了無功補償,可使補償點以前的線路中通過的無功電流減小,從而使線路的供電能力增加,減小損耗。

 3、提高設備出力 
 

如圖3所示,由於有功功率P=S*cosΦ,當供電設備的視在功率S一定時,如果功率因數COSΦ提高,即功率因數角由Φ1到Φ2,則設備可以提供的有功功率P也隨之增大到P+P,可見,當增加了無功補償裝置以後再一定的範圍內增加有功設備的出力而不需要增加供電設備的視在功率,從而提高了供電設備的帶負載能力。 
 

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


無功功率補償裝置在電子供電係統中所承擔的作用是提高電網的功率因數,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係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,可以做到最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,可能造成供電係統,電壓波動,諧波增大等諸多因素。


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