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什么是视在功率、无功功率?怎么进行无功补偿?

时间: 2019-11-16 来源:机电优选

无功补偿简单的来说就是不被电力公司罚款而安装的一种补偿设备,比如一些用电设备电机、电焊机等等。你的电气设备功率标准已低于电力公司的功率标准,就被罚款了(电力公司是0.85-0.90以上), 所以必须要安装这个无功补偿 来补偿,让你的设备达到电力公司的功率因数标准才不会被罚款。

电容器的补偿方式分为三种:就地补偿分散补偿和集中补偿,均适用于电流负载的场合。树上鸟教育电气设计师在线教学网络课程!

就地补偿:对于大型电机或者大功率用电设备宜装设就地补偿装臵。就地补偿是最经济、最简单以及最见效的补偿方式。

在就地补偿方式中,把电容器直接接在用电设备上,中间只加串熔断器保护,用电设备投入时电容器跟着一起投入,切除时一块切除,实现了最方便的无功自动补偿,切除时用电设备的线圈就是电容器的放电线圈。

分散补偿:当各用户终端距主变较远时,宜在供电末端装设分散补偿装臵,结合用户端的低压补偿,可以使线损大大降低,同时可以兼顾提升末端电压的作用。

集中补偿:变电站内的无功补偿,主要是补偿主变对无功容量的需求,结合考虑供电压区内的无功潮流及配电线路和用户的无功补偿水平来确定无功补偿容量。35KV变电站一般按主变容量的10%-15%来确定;110KV变电站可按15%-20%来确定。

一、无功功率、视在功率、有功功率的含义

在电网中,由电源供给负载的电功率有两种:一种是有功功率,另一种是无功功率

(1)无功功率(Q):许多用电设备均是根据电磁感应原理工作的,如配电变压器、电动机等,电动机需要建立和维持旋转磁场,使转子转动,从而带动机械运动,电动机的转子磁场就是靠从电源取得无功功率建立的。变压器也同样需要无功功率,才能使变压器的一次线圈产生磁场,在二次线圈感应出电压。因此,没有无功功率,电动机就不会转动,变压器也不能变压,交流接触器不会吸合。发电机可以发出无功功率,电容器可以提供无功功率,也即无功补偿的由来。

(2)有功功率(P):所谓有功功率,即能将电能转化为其他能量形式的一种可以直接消耗掉的电功率,比如电机将电能转化为机械能,在不考虑效率的情况下,11KW的电机每小时能将11KWH的电能转化为同等的机械能;100W的白炽灯1小时能将0.1KWH的电能转化成光能;同样1KW的加热器每小时能将1KWH的电能转化成热能等等,有功功率是能直接转化成其他能量形式的电功率。

(3)视在功率(S):某种意义上来说,是有功功率P和无功功率Q之和;对于电源来说,视在功率是由有功和无功功率混合而成,比如变压器提供的功率既包含有功也包含无功功率,所以变压器的容量单位就是视在功率,单位为千伏安(KVa)。

二、视在功率、无功功率、有功功率三者的关系

要明白三者的关系,首先要了解什么是功率因数。在交流电路中,电压与电流之间的相位差(Φ)的余弦叫做功率因数,用符号cosΦ表示,在数值上,功率因数是有功功率和视在功率的比值,即cosΦ=P/S.

那么从下面就可看出,这三者相当于直角三角形三条表,大小满足勾股定理。

三、无功功率是否代表无用的功率

说到功率,就涉及到三个概念:视在功率、有功功率、无功功率。三者符合三角形函数关系。

1、无功功率的危害

无功功率对供、用电产生一定的不良影响,主要表现在:

(1)降低发电机有功功率的输出。

(2)降低输、变电设备的供电能力。

(3)造成线路电压损失增大和电能损耗的增加。

(4)造成低功率因数运行和电压下降,使电气设备容量得不到充分发挥。


2、无功功率的作用

电动机需要建立和维持旋转磁场,使转子转动,从而带动机械运动,电动机的转子磁场就是靠从电源取得无功功率建立的。变压器也同样需要无功功率,才能使变压器的一次线圈产生磁场,在二次线圈感应出电压。

因此,没有无功功率,电动机就不会转动,变压器也不能变压,交流接触器不会吸合。

四、无功补偿的进行及补偿量的计算

1、电容器补偿的方式的选择

(1)采用并联电力电容器作为人工无功补偿装置时,为了尽量减少线损和电压损失,宜就地平衡补偿,即低压部分的无功功率宜由低压电容器补偿,高压部分的无功功率宜由高压电容器补偿。当无高压负荷时不得在高压侧装设并联电容器装置。当对电动机用电设备采用就地单独补偿时,补偿电容器的额定电流不应超过电动机励磁电流的0.9倍。在进行用电负荷计算时,应计入补偿后的无功功率。

(2)补偿电容器组的投切方式分为手动和自动两种。对于补偿低压基本无功功率的电容器组以及常年稳定的无功功率和投切次数较少的高压电容器组,宜采用手动投切。为避免过补偿或在轻载时电压过高,造成某些用电设备损坏等,宜采用自动投切。在采用高、低压自动补偿装置效果相同时,宜采用低压自动补偿装置。(3)无功自动补偿的调节方式:以节能为主进行补偿者,采用无功功率参数调节;对冲击性负荷、动态变化快的负荷及三相不平衡负荷,可采用晶闸管(电子开关)控制,使其平滑无涌流,动态效果好,且可分相控制,有三相平衡效果。

(4)电容器分组时,应与配套设备的技术参数适应,满足电压偏差的允许范围,适当减少分组组数和加大分组容量。分组电容器投切时,不应产生谐振。

(5)高压电容器组宜串联适当参数的电抗器,低压电容器组宜加大投切容量,采用专用投切接触器或晶闸管,以减少合闸冲击电流。受用电设备谐波含量影响较大的线路上装设电容组时,电抗器宜串联。

2、电容补偿量的计算

在计算电容补偿量时,首先要学会负荷计算,在设计时将所有设备的有功功率和无功功率进行计算加总,得出所有有设备的总有功、无功以及功率因数;再根据补偿后需要达到的功率因素(正常0.9以上)进行差值计算,就得到需要补偿的容量,即电容器的容量。

假设负载有功功率1KW、功率因数从0.7提高到0.95时所需电容补偿量:

有功功率:P=1KW。

视在功率(功率因数0.7时)S1=1/0.7≈1.429(KVA)。

无功功率:Q1=根号(S1×S1-P×P)=根号(1.429×1.429-1×1)≈1.02(千乏)。

功率因数0.95时的视在功率:S2=1/0.95≈1.053(KVA)。

无功功率:Q2=根号(S2×S2-P×P)=根号(1.053×1.053-1×1)≈0.329(千乏)。

电容无功补偿量:Qc=Q1-Q2=1.02-0.329≈0.691(千乏)。

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