功率因數(shù)與無功補(bǔ)償

1、本文格式為Word版，下載可任意編輯功率因數(shù)與無功補(bǔ)償 功率因數(shù)的凹凸關(guān)系到輸配電線路、設(shè)備的供電力量，也影響到其功率損耗。一、前言功率因數(shù)是供用電系統(tǒng)的一項(xiàng)重要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，用電設(shè)備在消耗有功功率的同時(shí)，還需大量的無功功率由電源送往負(fù)荷，功率因數(shù)反映的是用電設(shè)備在消耗肯定的有功功率的同時(shí)所需的無功功率。電網(wǎng)中無功功率消耗很大，大約有50%的無功功率消耗在輸、變、配電設(shè)備上，50%的無功功率消耗于電力用戶。為了削減無功功率消耗和由此而造成的電網(wǎng)有功損耗，就必需削減無功功率在電網(wǎng)中的流淌，即提高電網(wǎng)負(fù)荷的功率因數(shù)，從而達(dá)到節(jié)省電能，降低損耗的目的。二、影響功率因數(shù)的主要因素功率因數(shù)的產(chǎn)生主要是由

2、于溝通用電設(shè)備在其工作過程中，除消耗有功功率外，還需要無功功率。當(dāng)有功功率P肯定時(shí)，如削減無功功率Q，則功率因數(shù)便能夠提高。提高功率因數(shù)問題的實(shí)質(zhì)就是削減用電設(shè)備的無功功率需要量。1）供電電壓超出規(guī)定范圍也會(huì)對(duì)功率因數(shù)造成很大的影響2）電網(wǎng)頻率的波動(dòng)也會(huì)對(duì)異步電機(jī)和變壓器的磁化無功功率造成肯定的影響3）異步電動(dòng)機(jī)和電力變壓器是耗用無功功率的主要設(shè)備以上是影響電力系統(tǒng)功率因數(shù)的一些主要因素，因此必需要尋求一些行之有效的、能夠使電力網(wǎng)功率因數(shù)提高的方法。就是加裝無功補(bǔ)償設(shè)備，使電網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)無功的就地平衡，達(dá)到降損節(jié)能的效果。三、無功補(bǔ)償?shù)姆椒ㄌ岣吖β室驍?shù)的主要方法是采納無功補(bǔ)償技術(shù)，依據(jù)我國國情和

3、電網(wǎng)現(xiàn)狀，采納并聯(lián)電容器作為無功補(bǔ)償設(shè)備，是最經(jīng)濟(jì)的，同時(shí)安裝維護(hù)最為便利?，F(xiàn)將采納電容器進(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)膸追N常用方式簡(jiǎn)述如下：1）站內(nèi)集中實(shí)償補(bǔ)償點(diǎn)位于10110kV變電站的10kV出線上，補(bǔ)償設(shè)備安裝于變電站內(nèi)的戶內(nèi)或戶外，為出線支路上全部負(fù)荷供應(yīng)無功電源，補(bǔ)償上一級(jí)電網(wǎng)的無功損耗。2）高壓線路補(bǔ)償補(bǔ)償點(diǎn)位于10kV配電線路上，補(bǔ)償設(shè)備安裝于配電線路的桿架上，采納分組自動(dòng)投切方式為10kV配電變壓器及其所承載的用戶負(fù)荷供應(yīng)動(dòng)態(tài)無功電源，補(bǔ)償上一級(jí)電網(wǎng)的無功損耗。3）低壓跟蹤補(bǔ)償補(bǔ)償點(diǎn)位于10kV配電變壓器的0.4kV母線上，將電容器分成若干組，通過無功掌握器進(jìn)行投切掌握和愛護(hù)，自動(dòng)跟蹤用戶無

4、功負(fù)荷的變化，準(zhǔn)時(shí)自動(dòng)調(diào)整電容器的投入容量，為用戶負(fù)荷供應(yīng)精確的無功功率，降低了上一級(jí)電網(wǎng)的無功損耗和線路損耗。4）隨機(jī)同步補(bǔ)償隨機(jī)同步補(bǔ)償，就是將電容器和電動(dòng)機(jī)并聯(lián)，通過掌握、愛護(hù)裝置與電動(dòng)機(jī)，同時(shí)投切。隨機(jī)同步補(bǔ)償適用于補(bǔ)償電動(dòng)機(jī)的無功消耗，以補(bǔ)勵(lì)磁無功為主，此種方式可較好地限制用電單位無功負(fù)荷。為了防止電動(dòng)機(jī)退出運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生自激過電壓，補(bǔ)償容量不應(yīng)大于電動(dòng)機(jī)的空載無功功率。四、無功補(bǔ)償?shù)暮侠砼渲迷瓌t從電力網(wǎng)無功功率消耗的基本狀況可以看出，各級(jí)網(wǎng)絡(luò)和輸配電設(shè)備都要消耗肯定數(shù)量的無功功率，尤以低壓配電網(wǎng)所占比重最大。為了最大限度地削減無功功率的傳輸損耗，提高輸配電設(shè)備的效率，無功補(bǔ)償設(shè)備的配置

5、，應(yīng)根據(jù)“分級(jí)補(bǔ)償，就地平衡”的原則，合理布局。1)總體平衡與局部平衡相結(jié)合，以局部為主。2)電力部門補(bǔ)償與用戶補(bǔ)償相結(jié)合。3)分散補(bǔ)償與集中補(bǔ)償相結(jié)合，以分散為主。4)降損與調(diào)壓相結(jié)合，以降損為主。五、無功補(bǔ)償容量的確定依據(jù)原能源部1989年發(fā)布的電力系統(tǒng)電壓和無功電力技術(shù)導(dǎo)則（試行）第5.5條規(guī)定，220kV及以下電網(wǎng)的容性無功補(bǔ)償設(shè)備總?cè)萘縌C，可按下式計(jì)算QC=1.15QDM-QF-QR-QLCQDM=kPDM式中QDM最大自然無功負(fù)荷；QF本網(wǎng)發(fā)電機(jī)的無功功率；QR上級(jí)網(wǎng)和鄰網(wǎng)輸入的無功功率；QLC110kV及以上架空線和電纜線的充電功率；PDM電網(wǎng)最大有功發(fā)電負(fù)荷；K電網(wǎng)最大自然無

6、功負(fù)荷系數(shù)，kvar/Kw。K值與電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、變壓級(jí)數(shù)、負(fù)荷組成、負(fù)荷水平及負(fù)荷電壓特性等因素有關(guān)。已運(yùn)行的電網(wǎng)可通過實(shí)測(cè)確定，規(guī)劃中的電網(wǎng)可參照下表中數(shù)值估算，當(dāng)本網(wǎng)中發(fā)電機(jī)有功功率比重大時(shí)，k宜取較高值；上級(jí)網(wǎng)或鄰網(wǎng)輸入有功功率比重大時(shí)，k值取較低值。對(duì)于中低電壓等級(jí)電網(wǎng)的無功補(bǔ)償容量可以按下列原則考慮：1）對(duì)于變電站10kV母線，一般按主變?nèi)萘康?5%20%進(jìn)行補(bǔ)償。2）對(duì)于一般負(fù)荷的公用變壓器的0.4kV低壓補(bǔ)償，可按配變?nèi)萘康?0%30%進(jìn)行補(bǔ)償。3）對(duì)于企業(yè)專用變壓器的0.4kV低壓補(bǔ)償，可按配變?nèi)萘康?0%60%進(jìn)行補(bǔ)償。4）當(dāng)三相電壓不平衡時(shí)（單相負(fù)荷較多），需考慮肯定容量的分相

7、補(bǔ)償。5）當(dāng)補(bǔ)償點(diǎn)處有諧波時(shí)，還要考慮串聯(lián)肯定比率的電抗器，以構(gòu)成調(diào)諧支路，濾除線路上的高次諧波。6）當(dāng)采納固定補(bǔ)償方式時(shí)，補(bǔ)償總?cè)萘繎?yīng)選小些，避開線路輕載時(shí)消失過補(bǔ)，產(chǎn)生無功倒送。7）當(dāng)采納自動(dòng)補(bǔ)償方式時(shí)，補(bǔ)償總?cè)萘繎?yīng)選取大些，避開高峰負(fù)荷時(shí)消失欠補(bǔ)，造成力率過低。8）當(dāng)電容器額定電壓與系統(tǒng)標(biāo)稱電壓不相等時(shí)，補(bǔ)償容量安裝容量，裝機(jī)容量需進(jìn)行修正。六、無功補(bǔ)償數(shù)的效益在現(xiàn)代用電企業(yè)中，在數(shù)量眾多、容量大小不等的感性設(shè)備連接于電力系統(tǒng)中，以致電網(wǎng)傳輸功率除有功功率外，還需無功功率。如自然平均功率因數(shù)在0.700.85之間。企業(yè)消耗電網(wǎng)的無功功率約占消耗有功功率的60%90%,假如把功率因數(shù)提高到

8、0.95左右則無功消耗只占有功消耗的30%左右。由于削減了電網(wǎng)無功功率的輸入，會(huì)給用電企業(yè)帶來效益。1）用戶提高功率因數(shù)可以提高產(chǎn)品質(zhì)量，削減電費(fèi)開支，從而降低成本。（2）削減了電壓降，改善了電網(wǎng)的電壓質(zhì)量3）增加電網(wǎng)的輸電力量，從而使電網(wǎng)內(nèi)的電氣設(shè)備容量能得到充分利用。對(duì)于原有供電設(shè)備來講，在同樣有功功率下，因功率因數(shù)的提高，負(fù)荷電流削減，因此向負(fù)荷傳送功率所經(jīng)過的變壓器、開關(guān)和導(dǎo)線等供配電設(shè)備都增加了功率儲(chǔ)備，從而滿意了負(fù)荷增長(zhǎng)的需要；假如原網(wǎng)絡(luò)已趨于過載，由于功率因數(shù)的提高，輸送無功電流的削減，使系統(tǒng)不致于過載運(yùn)行，從而發(fā)揮原有設(shè)備的潛力。4）防止因功率因數(shù)過低而造成電壓崩潰、電網(wǎng)瓦解的事故發(fā)生，提高電網(wǎng)的運(yùn)行平安水平。5）改善設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。通過合理加裝無功補(bǔ)償設(shè)備，提高功率因數(shù)，電壓質(zhì)量得到改善，提高了電壓合格率，電容器投切次數(shù)增多，主變分接頭開關(guān)調(diào)整次數(shù)則大大削減，從而轉(zhuǎn)變了主設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，延長(zhǎng)設(shè)備壽命。6）電網(wǎng)的傳輸損耗削減，使電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)效益提高。七、結(jié)論通過上面的分析可以看出，提高功率因數(shù)對(duì)于節(jié)省電能，降低損耗，提高變配電設(shè)備的供電力量是極其有利的，所帶來的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益是很明顯。廣泛采納無功補(bǔ)償可以提高功