第3章 無功補(bǔ)償提高系統(tǒng)功率因數(shù) 高等職業(yè)學(xué)校建筑電氣專業(yè)指導(dǎo)委員會規(guī)劃推薦教材 建筑電氣 建筑供電與照明 教學(xué)課件

1、高等職業(yè)學(xué)校建筑電氣專業(yè)指導(dǎo)委員會規(guī)劃推薦教材高等職業(yè)學(xué)校建筑電氣專業(yè)指導(dǎo)委員會規(guī)劃推薦教材建筑供電與照明建筑供電與照明主講：信電學(xué)院主講：信電學(xué)院 韓成春韓成春2010-20112010-2011年度（年度（2 2）目目 錄錄第 1章建筑供電系統(tǒng)負(fù)荷計(jì)算建筑供電系統(tǒng)概論第2章第3章第4章無功補(bǔ)償提高系統(tǒng)功率因數(shù)短路電流及其計(jì)算第5章第6章高、低壓電氣設(shè)備變、配電所以及變、配電所的運(yùn)行和維護(hù)目目 錄錄第7章建筑物的防雷低壓配電系統(tǒng)第8章第9章第10章安全用電電氣照明工程中所涉及的光學(xué)理論基礎(chǔ)知識第11章照明工程常用電光源第12章 工程(光照設(shè)計(jì))應(yīng)用目目 錄錄第13章照明的電氣設(shè)計(jì)第14章 建

2、筑物立面照明和街景照明的設(shè)計(jì)介紹第 3 章無功補(bǔ)償提高系統(tǒng)功率因素第 3 章交流電力系統(tǒng)需要兩部分能量：一部分電能用于做功被消耗，它們轉(zhuǎn)化為熱能、光能、機(jī)械能或化學(xué)能等，稱為有功功率；另一部分能量用來建立磁場，作為交換能量使用，對外部電路并未做功，它們由電能轉(zhuǎn)換為磁場能，再由磁場能轉(zhuǎn)換為電能，周而復(fù)始，并未消耗，這部分能量稱為無功功率。無功功率并不是無用之功，沒有這部分功率，就不能建立感應(yīng)磁場，電動機(jī)、變壓器等設(shè)備就不能運(yùn)行。除負(fù)荷需要無功外，線路電感、變壓器電感等也需要 .第 3 章第一節(jié)、提高功率因素的意義和方法第一節(jié)、提高功率因素的意義和方法1、提高功率因素，可減少對供配電設(shè)施的投資，增

3、加、提高功率因素，可減少對供配電設(shè)施的投資，增加供配電系統(tǒng)的功率儲備，使用獲得直接經(jīng)濟(jì)利益。供配電系統(tǒng)的功率儲備，使用獲得直接經(jīng)濟(jì)利益。無功補(bǔ)償提高系統(tǒng)功率因素一、意義一、意義2、提高功率因素，可減少供電線路及供配電設(shè)備的電、提高功率因素，可減少供電線路及供配電設(shè)備的電能損耗，提高供配電系統(tǒng)的運(yùn)行效益。能損耗，提高供配電系統(tǒng)的運(yùn)行效益。%100)coscos(1 221121PPP線路損耗減少的百分比：線路損耗減少的百分比：第 3 章1、通過適當(dāng)措施提高自然功率因素。、通過適當(dāng)措施提高自然功率因素。第 3 章 無功補(bǔ)償提高系統(tǒng)功率因素二、方法二、方法優(yōu)先采用提高優(yōu)先采用提高自然功率因數(shù)自然功率

4、因數(shù)，即提高電動機(jī)、變壓，即提高電動機(jī)、變壓器等設(shè)備的負(fù)荷率，或是降低用電設(shè)備消耗的無功器等設(shè)備的負(fù)荷率，或是降低用電設(shè)備消耗的無功功率。但自然功率因數(shù)的提高往往有限，一般還需功率。但自然功率因數(shù)的提高往往有限，一般還需采用采用人工補(bǔ)償裝置來提高功率因數(shù)人工補(bǔ)償裝置來提高功率因數(shù)。第 3 章 無功補(bǔ)償提高系統(tǒng)功率因素2、并聯(lián)同步調(diào)相機(jī)。、并聯(lián)同步調(diào)相機(jī)。3、并聯(lián)適當(dāng)?shù)撵o電電容器。、并聯(lián)適當(dāng)?shù)撵o電電容器。同步調(diào)相機(jī)是一種專用于補(bǔ)償無功功率的同步調(diào)相機(jī)是一種專用于補(bǔ)償無功功率的同步電動同步電動機(jī)機(jī)，通過調(diào)節(jié)同步調(diào)相機(jī)的勵磁電流可補(bǔ)償供電系，通過調(diào)節(jié)同步調(diào)相機(jī)的勵磁電流可補(bǔ)償供電系統(tǒng)的無功功率，從而

5、提高系統(tǒng)的功率因素。統(tǒng)的無功功率，從而提高系統(tǒng)的功率因素。電感性負(fù)載并聯(lián)適當(dāng)?shù)碾娙萜骺梢蕴岣吖β室蛩?，電感性?fù)載并聯(lián)適當(dāng)?shù)碾娙萜骺梢蕴岣吖β室蛩?，以提高系統(tǒng)的功率因數(shù)。以提高系統(tǒng)的功率因數(shù)。第二節(jié)、電力電容器的設(shè)置第二節(jié)、電力電容器的設(shè)置圖圖3-1 3-1 電容器個別補(bǔ)償示意圖電容器個別補(bǔ)償示意圖第 3 章 無功補(bǔ)償提高系統(tǒng)功率因素一、個別補(bǔ)償一、個別補(bǔ)償優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)缺點(diǎn)：高低壓線路和變電所變壓高低壓線路和變電所變壓器的無功功率，最大限度器的無功功率，最大限度地減少供電系統(tǒng)的無功輸?shù)販p少供電系統(tǒng)的無功輸出量，減少變壓器及供電出量，減少變壓器及供電線路的功率損耗等。線路的功率損耗等。電容器與設(shè)

6、備一一對應(yīng)，電容器與設(shè)備一一對應(yīng)，利用率低；設(shè)置地點(diǎn)分散，利用率低；設(shè)置地點(diǎn)分散，不便于同一管理；所需電不便于同一管理；所需電容器數(shù)量大，投資費(fèi)用大容器數(shù)量大，投資費(fèi)用大等。等。圖圖3-2 3-2 電容器分組補(bǔ)償示意圖電容器分組補(bǔ)償示意圖第 3 章 無功補(bǔ)償提高系統(tǒng)功率因素二、分組補(bǔ)償二、分組補(bǔ)償優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)缺點(diǎn)：電容器數(shù)量少，利用率比電容器數(shù)量少，利用率比個別補(bǔ)償大，投資小等。個別補(bǔ)償大，投資小等。補(bǔ)償點(diǎn)至用電設(shè)備之間的補(bǔ)償點(diǎn)至用電設(shè)備之間的線路沒有得到補(bǔ)償，仍然線路沒有得到補(bǔ)償，仍然有較大的無功電流等。有較大的無功電流等。圖圖3-3 3-3 電容器集中補(bǔ)償示意圖電容器集中補(bǔ)償示意圖第 3

7、 章 無功補(bǔ)償提高系統(tǒng)功率因素三、集中補(bǔ)償三、集中補(bǔ)償優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)缺點(diǎn)：集中補(bǔ)償投資少，便于集集中補(bǔ)償投資少，便于集中管理和維護(hù)等。中管理和維護(hù)等。補(bǔ)償母線后的線路沒有無補(bǔ)償母線后的線路沒有無功補(bǔ)償，仍然有較大的無功補(bǔ)償，仍然有較大的無功電流等。功電流等。第三節(jié)、無功補(bǔ)償容量的計(jì)算第三節(jié)、無功補(bǔ)償容量的計(jì)算一、建筑供電系統(tǒng)自然功率因素一、建筑供電系統(tǒng)自然功率因素建筑供電系統(tǒng)補(bǔ)償前的自然平均功率因素：建筑供電系統(tǒng)補(bǔ)償前的自然平均功率因素：21)(11cosCCPQ第 3 章 無功補(bǔ)償提高系統(tǒng)功率因素對已交付使用建筑：對已交付使用建筑：21)(11cospqWW第 3 章 無功補(bǔ)償提高系統(tǒng)功率因

8、素二、無功補(bǔ)償容量的計(jì)算二、無功補(bǔ)償容量的計(jì)算供電系統(tǒng)補(bǔ)償功率因數(shù)所需電容器的無功容量：供電系統(tǒng)補(bǔ)償功率因數(shù)所需電容器的無功容量：)tan(tan21CcaPQcCcaqPQ補(bǔ)償率（見表補(bǔ)償率（見表3-23-2）第 3 章 無功補(bǔ)償提高系統(tǒng)功率因素三、補(bǔ)償后計(jì)算負(fù)荷的確定三、補(bǔ)償后計(jì)算負(fù)荷的確定補(bǔ)償后供電系統(tǒng)的計(jì)算負(fù)荷：補(bǔ)償后供電系統(tǒng)的計(jì)算負(fù)荷：)(12kWPPCCcaCCQQQ1222222CCCQPSNCCUSI3100022第 3 章 無功補(bǔ)償提高系統(tǒng)功率因素【例例】某教學(xué)樓用三相四線制低壓電源供電，已知供電某教學(xué)樓用三相四線制低壓電源供電，已知供電系統(tǒng)的總計(jì)算負(fù)荷系統(tǒng)的總計(jì)算負(fù)荷Pc=

9、48.713kW，Qc=35.329kvar。 現(xiàn)設(shè)計(jì)將該供電系統(tǒng)的功率因素提高至現(xiàn)設(shè)計(jì)將該供電系統(tǒng)的功率因素提高至0.95，試計(jì)算所，試計(jì)算所需的無功補(bǔ)償容量及補(bǔ)償后的計(jì)算負(fù)荷。需的無功補(bǔ)償容量及補(bǔ)償后的計(jì)算負(fù)荷?！窘饨狻浚?）補(bǔ)償前）補(bǔ)償前)(13.7481kWPCkvar29.3351CQkVA76.16029.33513.748221CS.4A913803100076.1601CI第 3 章無功補(bǔ)償提高系統(tǒng)功率因素取取)tan(tan21ccaPQ921.70)13.748.8029.3355.80(11)(11cos221CCPQ第 3 章（2）補(bǔ)償后功率因數(shù)提高到）補(bǔ)償后功率因數(shù)提

10、高到 ，所需，所需電容器的無功補(bǔ)償容量為電容器的無功補(bǔ)償容量為5.80.805.90cos2)287.30706.70(13.748.80221kvar. 71第 3 章無功補(bǔ)償提高系統(tǒng)功率因素補(bǔ)償后供電系統(tǒng)的計(jì)算負(fù)荷為：補(bǔ)償后供電系統(tǒng)的計(jì)算負(fù)荷為：第 3 章)(13.74812kWPPCCkvar08.11821.217-29.33512caCCQQQkVA7.95108.11813.7482222222CCCQPS.9A78380310007.9513100022NCCUSI第四節(jié)、電力電容器的選擇及無功自動補(bǔ)償裝置第四節(jié)、電力電容器的選擇及無功自動補(bǔ)償裝置第 3 章 無功補(bǔ)償提高系統(tǒng)功率

11、因素一、電力電容器的選擇一、電力電容器的選擇低壓單相電容器低壓單相電容器： 單相設(shè)備的個別補(bǔ)償、單相設(shè)備的個別補(bǔ)償、單相線路的集中補(bǔ)償單相線路的集中補(bǔ)償?shù)蛪喝嚯娙萜鞯蛪喝嚯娙萜鳎?電動機(jī)的個別補(bǔ)償、電動機(jī)的個別補(bǔ)償、 單相線路的集中補(bǔ)償單相線路的集中補(bǔ)償高壓三相電容器高壓三相電容器： 高壓母線的集中補(bǔ)償高壓母線的集中補(bǔ)償選擇電力電容器時，電容器的額定電壓、額定容量、選擇電力電容器時，電容器的額定電壓、額定容量、相數(shù)等都應(yīng)與所并接的線路一致。相數(shù)等都應(yīng)與所并接的線路一致。表表3-3 3-3 常用的低壓單相補(bǔ)償電容器常用的低壓單相補(bǔ)償電容器第 3 章 無功補(bǔ)償提高系統(tǒng)功率因素表表3-4 3-4

12、 常用的低壓三相補(bǔ)償電容器常用的低壓三相補(bǔ)償電容器圖圖3-4 3-4 電力電容器的接線類型電力電容器的接線類型第 3 章 無功補(bǔ)償提高系統(tǒng)功率因素二、電力電容器的接線二、電力電容器的接線三角形三角形星形星形雙三角形雙三角形雙星形雙星形第 3 章 無功補(bǔ)償提高系統(tǒng)功率因素采用三角形接線的采用三角形接線的優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1 1、各相電容器承受電網(wǎng)的額定線電壓，三相容抗的、各相電容器承受電網(wǎng)的額定線電壓，三相容抗的 不平衡不會影響各相電容器的工作電壓；不平衡不會影響各相電容器的工作電壓；2 2、能補(bǔ)償不平衡負(fù)荷，在任一相電容器斷線時仍能、能補(bǔ)償不平衡負(fù)荷，在任一相電容器斷線時仍能 補(bǔ)償三相線路；補(bǔ)償三相線

13、路；3 3、可構(gòu)成、可構(gòu)成3n3n次諧波通路，有利于消除電網(wǎng)中的次諧波通路，有利于消除電網(wǎng)中的3n3n諧諧 波。波。圖圖3-5 3-5 低壓電容器典型接線低壓電容器典型接線第 3 章 無功補(bǔ)償提高系統(tǒng)功率因素圖圖3-6 3-6 電力電容器的接線類型電力電容器的接線類型第 3 章 無功補(bǔ)償提高系統(tǒng)功率因素第 3 章 無功補(bǔ)償提高系統(tǒng)功率因素三、電力電容器的保護(hù)三、電力電容器的保護(hù)熔斷器保護(hù)（電容器容量較小時）熔斷器保護(hù)（電容器容量較小時）繼電保護(hù)繼電保護(hù) （電容器容量較大時）（電容器容量較大時）注意注意： 熔斷器保護(hù)電容器時，選擇熔體的額定電流要熔斷器保護(hù)電容器時，選擇熔體的額定電流要躲過電容器合閘時的沖擊電流。躲過電容器合閘時的沖擊