補(bǔ)償無功功率節(jié)電原理-節(jié)電器

1、補(bǔ)償無功功率節(jié)電原理在交流電路中，由電源供給負(fù)載率有兩種：一種是有功功率，一種是無功功率。有功功率是保持用電設(shè)備正常運(yùn)行所需的電功率，也就是將電能轉(zhuǎn)換為其他形式能量（機(jī)械能、光能、熱能）的電功率。比如：5.5千瓦的電動機(jī)就是把5.5千瓦的電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，帶動水泵抽水或脫粒機(jī)脫粒；各種照明設(shè)備將電能轉(zhuǎn)換為光能，供人們生活和工作照明。有功功率的符號用P表示，單位有瓦（W）、千瓦（KW）、兆瓦（MW）。無功功率比較抽象，它是用于電路內(nèi)電場與磁場的交換，并用來在電氣設(shè)備中建立和維持磁場的電功率。它不對外作功，而是轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问降哪芰?。凡是有電磁線圈的電氣設(shè)備，要建立磁場，就要消耗無功功率。比如40瓦

2、的日光燈，除需40多瓦有功功率（鎮(zhèn)流器也需消耗一部分有功功率）來發(fā)光外，還需80乏左右的無功功率供鎮(zhèn)流器的線圈建立交變磁場用。由于它不對外做功，才被稱之為“無功”。無功功率的符號用Q表示，單位為乏（Var）或千乏（kVar）。無功功率決不是無用功率，它的用處很大。電動機(jī)的轉(zhuǎn)子磁場就是靠從電源取得無用功率建立的。變壓器也同樣需要無功功率，才能使變壓器的一次線圈產(chǎn)生磁場，在二次線圈感應(yīng)出電壓。因此，沒有無功功率，電動機(jī)就不會轉(zhuǎn)動，變壓器也不能變壓，交流接觸器不會吸合。為了形象地說明問題，現(xiàn)舉一個(gè)例子：農(nóng)村修水利需要挖土方運(yùn)土，運(yùn)土?xí)r用竹筐裝滿土，挑走的土好比是有功功率，挑空竹筐就好比是無功功率，竹

3、筐并不是沒用，沒有竹筐泥土怎么運(yùn)到堤上呢？在正常情況下，用電設(shè)備不但要從電源取得有功功率，同時(shí)還需要從電源取得無功功率。如果電網(wǎng)中的無功功率供不應(yīng)求，用電設(shè)備就沒有足夠的無功功率來建立正常的電磁場，那么，這些用點(diǎn)設(shè)備就不能維持在額定情況下工作，用電設(shè)備的端電壓就要下降，從而影響用電設(shè)備的正常運(yùn)行。無功功率對供、用電產(chǎn)生一定的不良影響，主要表現(xiàn)在：（ 1） 降低發(fā)電機(jī)有功功率的輸出。（ 2） 降低輸、變壓設(shè)備的供電能力。（ 3） 造成線路電壓損失增大和電能損耗的增加。（ 4） 造成底功率因數(shù)運(yùn)行和電壓下降，使電氣設(shè)備容量得不到充分發(fā)揮。從發(fā)電機(jī)和高壓電線供給的無功功率，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了負(fù)荷的需要，所

4、以在電網(wǎng)中要設(shè)置一些無功補(bǔ)償裝置來補(bǔ)充無功功率，以保證用戶對無功功率的需要，這樣用電設(shè)備才能在額定電壓下工作。這就是電網(wǎng)需要裝設(shè)無功補(bǔ)償裝置的道理。2、功率因數(shù)電網(wǎng)中的電力負(fù)荷如電動機(jī)、變壓器等，屬于既有電阻又有電感的電感性負(fù)載。電感性負(fù)載的電壓和電流的相量間存在著一個(gè)相位差，通常用相位角小的余弦cos（）來表示。Cos小稱為功率因數(shù)，又叫力率。功率因數(shù)是反映電力用戶設(shè)備合理使用狀況、電能利用程度和用電管理水平的一項(xiàng)重要指標(biāo)。三相功率因數(shù)的計(jì)算公式為：式中cos（|）功率因數(shù)；P有功功率，kw;Q無功功率，kVar；S視在功率，kv,A。U用電設(shè)備的額定電壓，V。I用電設(shè)備的運(yùn)行電流，Ao功率

5、因數(shù)分為自然功率因數(shù)、瞬時(shí)功率因數(shù)和加權(quán)平均功率因數(shù)。（1）自然功率因數(shù)：是指用電設(shè)備沒有安裝無功補(bǔ)償設(shè)備時(shí)的功率因數(shù)，或者說用電設(shè)備本身所具有的功率因數(shù)。自然功率因數(shù)的高低主要取決于用電設(shè)備的負(fù)荷性質(zhì)，電阻性負(fù)荷（白熾燈、電阻爐）的功率因數(shù)較高，等于1。而電感性負(fù)荷（電動機(jī)、電焊機(jī)）的功率因數(shù)比較低，都小于1。（2）瞬時(shí)功率因數(shù)：是指在某一瞬間由功率因數(shù)表讀出的功率因數(shù)。瞬時(shí)功率因數(shù)是隨著用電設(shè)備的類型、負(fù)荷的大小和電壓的高低而時(shí)刻在變化。（3）加權(quán)平均功率因數(shù)：是指在一定時(shí)間段內(nèi)功率因數(shù)的平均值，其計(jì)算公式為：提高功率因數(shù)的方法有兩種，一種是改善自然功率因數(shù)，另一種是安裝人工補(bǔ)償裝置。無功

6、功率補(bǔ)償?shù)姆N類和特點(diǎn)1 集中補(bǔ)償在高低壓配電所內(nèi)設(shè)置若干組電容器，電容器接在配電母線上，補(bǔ)償供電范圍內(nèi)的無功功率，如圖1所示。1.2組合就地補(bǔ)償（分散就地補(bǔ)償）電容器接在高壓配電裝置或動力箱的母線上，對附近的電動機(jī)進(jìn)行無功補(bǔ)償，如圖2所示。2 單獨(dú)就地補(bǔ)償將電容器裝于箱內(nèi)，放置在電動機(jī)附近，對其單獨(dú)補(bǔ)償。圖3為電容器直接接在電動機(jī)端子上或保護(hù)設(shè)備末端，一般不需要電容器用的操作保護(hù)設(shè)備，稱為直接單獨(dú)就地補(bǔ)償。油井使用電容補(bǔ)償器后，無功功率和視在功率下確實(shí)很明顯，但是為什么有功功率和單井有功電量都上升了。這樣的話，究竟是節(jié)電了還是耗電增加了？無功補(bǔ)償見到效果，應(yīng)該有哪些體現(xiàn)？單井有功電量應(yīng)該有什么

7、反應(yīng)？請專家賜教！答：一般的用電負(fù)載都有線圈，如異步電動機(jī)繞組、電器的線圈等。線圈消耗感性無功（即常稱為滯后無功），電容則消耗容性無功（即常稱為超前無功）。無功功率是不消耗能量的功率，只是在交流電的半個(gè)周期內(nèi)暫時(shí)將電能以磁場（感性無功）或電場（容性無功）的形式儲存起來，然后再另外半個(gè)周期內(nèi)將所儲存的能量返還給電網(wǎng)。雖然無功不消耗電能，但是要儲存電功率就必須通過增加電流來實(shí)現(xiàn)。而電流的增加，電網(wǎng)傳輸線路的損耗將增大。所以增加無功本身不消耗功率，而是增加電流使電能傳輸?shù)膿p耗增加。此外，由于電流的增加，供配電設(shè)備的負(fù)擔(dān)加重，負(fù)載能力下降。因此，應(yīng)該進(jìn)行補(bǔ)償。否則，電業(yè)部門將增收一定的額外收費(fèi)以作線路

8、損耗和其它因此而造成的費(fèi)用。你說：油井使用電容補(bǔ)償器后，無功功率和視在功率下降確實(shí)很明顯，但是為什么有功功率和單井有功電量都上升了？其實(shí)，若油井或單井設(shè)備的工作量沒有增加，有功功率和單井有功電量都不會上升。你說的情況可能是：1、無功功率占視在功率的比重上升了，或者說功率因數(shù)上升了?；蛘哒f是由于電網(wǎng)電流下降，可以增加負(fù)載。2、油井或單井的用點(diǎn)設(shè)備增加，因才可能使有功電量上升。對于第一種情況，應(yīng)該說是省電了，或能量損耗減少了；對于第二種情況，不能說不是節(jié)電，應(yīng)該說提高了供電設(shè)備的效率。也就是說，如果不補(bǔ)償，同樣的供電設(shè)備和線路提供不了那么多的有功功率，現(xiàn)在補(bǔ)償后能夠提供那么多的有功功率是設(shè)備的效率

9、或利用率增加了，也是有很高的經(jīng)濟(jì)效益的。補(bǔ)償電容器的主要作用是通過補(bǔ)償無功來提高用電設(shè)備的功率因數(shù)，所以說從用電部門來講不會有什么集體的不同感覺，有功電量的消耗也不會有明顯增加，但無功的消耗一定是明顯降低的，由于供電局向工業(yè)企業(yè)供電時(shí)無功消耗也是計(jì)費(fèi)的，著也就是說用電企業(yè)會因無功消耗的降低而節(jié)約很大一筆開支，在許多地區(qū)，如果企業(yè)能將功率因數(shù)提高到0.9以上的，供電局會返還一定比例的電費(fèi)作為獎勵，如果你單位的功率因數(shù)較高，建議你去當(dāng)?shù)氐墓╇姴块T咨詢一下。電網(wǎng)中的許多點(diǎn)設(shè)備是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的。它們在能量轉(zhuǎn)換過程中建立交變磁場，在一個(gè)周期內(nèi)吸收的功率和釋放的功率相等，這種功率叫無功功率電力系統(tǒng)

10、中，不但有有功功率平衡，無功功率也要平衡。有功功率、無功功率、視在功率之間的關(guān)系如圖S=.P2Q2式中S視在功率，KVAP有功功率，KWQ無功功率，kvar小角為功率因數(shù)角，它的余弦（cosd）是有功功率與視在功率之比即cosd=P/S稱為功率因數(shù)。由功率三角形可以看出，在一定的有功功率下，用電企業(yè)功率因數(shù)cos（）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，則必須由輸電系統(tǒng)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(shè)備利用律，也將增加線路損耗。為此，國家供用電規(guī)則規(guī)定：無功電力應(yīng)就地平衡，用戶應(yīng)在提高用電自然功率因數(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)和裝置無

11、功補(bǔ)償設(shè)備，并做到隨其負(fù)荷和電壓變動及時(shí)投入或切除，防止無功倒送。還規(guī)定用戶的功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，否則供電部門可以拒絕提高功率因數(shù)，防止無功倒送，從而節(jié)約電能，提高運(yùn)行質(zhì)量都具有非常重要的意義。補(bǔ)償?shù)幕驹硎牵喊丫哂腥菪怨β守?fù)荷的裝置與感性功率負(fù)荷并連接在同一電路，能量在兩種負(fù)荷之間相互交換。這樣，感性負(fù)荷所需要的無功功率可由容性負(fù)荷輸出的無功功率補(bǔ)償。當(dāng)前，國內(nèi)外廣泛采用并聯(lián)電容器作為無功補(bǔ)償裝置。這種方法安裝方便、建設(shè)周期短、造價(jià)低、運(yùn)行維護(hù)簡便、自身損耗小。采用并聯(lián)電容器進(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)闹饕饔茫?、提高功率因數(shù)如圖2所示圖中P有功功率S1補(bǔ)償前的視在功率S2補(bǔ)償后的視在功率Q1補(bǔ)

12、償前的無功功率Q2補(bǔ)償后的無功功率小1補(bǔ)償前的功率因數(shù)角圖二小2補(bǔ)償后的功率因數(shù)角由圖示中可以看出，在有功功率P一定的前提下，無功功率補(bǔ)償以后（補(bǔ)償量Qc=Q1-Q2）,功率因數(shù)角由Md減小到小2,則cosd2>cos（|）1提高了功率因數(shù)。2、 降低輸電線路及變壓器的損耗 P=3P2RU2(cos)2(kw)三相電路中，功率損耗P的計(jì)算公式為5式中P有功功率，KWU額定電壓，KV;R線路總電阻，？。由此可見，當(dāng)功率因數(shù)cos小提高以后，線路中功率損耗大大下降3、 改善電壓質(zhì)量線路中電壓損失4U的計(jì)算公式由上式可見，當(dāng)線路中，無功功率4、提高設(shè)備出力U=3P-RQ-XL(kv)U式中P有

13、功功率，KW;Q無功功率，Kvar；U額定電壓，KV;R線路總電阻，？；X線路感抗，？。Q減小以后，電壓損失U也就減小了。如圖3所示，由于有功功率P=S-cos（）,當(dāng)供電設(shè)備的視在功率S一定時(shí),如果功率因數(shù)cosd提高，即功率因數(shù)角由小1到小2,則設(shè)備可以提供的有功功率P也隨之增大到P+AP,可見，設(shè)備的有功出力提高了。電容器容量的選者：電容器安裝容量的選者，可根據(jù)使用目的的不同，按改善功率因數(shù)，提高運(yùn)行電壓和降低線路損失等因素來確定。按改善功率因數(shù)確定補(bǔ)償容量的方法簡便、明確，為國內(nèi)外所通用。根據(jù)功率補(bǔ)償圖（如圖2）中功率之間的向量關(guān)系，可以求出無功補(bǔ)償容量Qc,Qc,=Q1一Q2=P*tgi-P*tg-2=P(tgLTgZ)(kvar)(kvar)Qc=PM(COsWjicos1；7一/Q式中P最大負(fù)荷月的平均有功功率，KW;tg|1、tg2補(bǔ)償前后功率因數(shù)角的正切值；cos（|）1、cos（）2補(bǔ)償前后功率因數(shù)值?？衫貌楸矸?，查出每