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2016-08-23阅读2832次 无功补偿的作用

无功补偿的作用


电网中的许多用电设备是根据电磁感应原理工作得。他们在能量转换过程中建立交变磁场,在一个周期内吸收的功率和释放的功率相等,这种功率叫无功功率。电力系统中,不但有功功率平衡,无功功率也要平衡。 
 
有功功率、无功功率、视在功率之间的关系,如图1所示:

S2=P2+Q2

 式中 
 
S——视在功率,KVA 
 
P——有功功率,KW 
 
Q——无功功率,Kvar


Φ角为功率因数角,它的余弦(cosΦ)是有功功率与视在功率之比即cosΦ=P/S称为功率因数。 
 

由功率三角形可以看出,在一定的有功功率下,用电企业功率因数cosΦ越小,则所需的无功功率越大。如果无功功率不是由电容器提供,则必须又输电系统供给,为满足用电的要求,供电线路和变压器的容量需增大。这样,不仅增加供电投资、降低设备利用率,也将增加线路损耗。为此,国家供电规则规定:无功电力应就地补偿,用户应在提高用电自然功率的基础上,设计和装置无功补偿设备,并做到随其负荷和电压变动及时投入或切除。还规定用户的功率因数应达到相应的标准,否则供电部门可以拒绝供电。因此,无论对供电部门还是用电部门,对无功功率进行自动补偿以提高功率因数,防止无功倒送,从而节约电能,提高运行质量都具有非常重要的意义。 
 

无功补偿的基本原理是:把具有容性功率负荷的装置与感性负荷并联接在同一电路,能量在两种负荷之间相互交换。这样,感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的无功功率补偿。 
 

当前,国内外广泛采用并联电容器作为无功补偿装置。这种方法安装方便、建设周期短、造价低、运行维护方便、自身损耗小。


采用并联电容器进行无功补偿的主要作用: 
 
1、提高功率因数。

 P——有功功率

 S1——补偿前的视在功率

 S2——补偿后的视在功率

 Q1——补偿前的无功功率

 Q2——补偿后的无功功率

 Φ1——补偿前的功率因数角

 Φ2——补偿后的功率因数角 
 

在有功功率P一定的前提下,无功功率补偿以后(补偿量Qc=Q1-Q2),功率因数角由Φ1减小到Φ2,则cosΦ2cosΦ1提高了功率因数。 
 
2、降低输电线路及变压器的损耗

 三相电路中,功率损耗△P的计算公式


P=3*P2R/U2(COSΨ)2

 式中

 P——有功功率,KW

 U——额定电压,KV

 R——线路总电阻,Ω。

 由此可见,当功率因数cosΦ提高以后,线路中功率损耗大大下降。 
 

由于进行了无功补偿,可使补偿点以前的线路中通过的无功电流减小,从而使线路的供电能力增加,减小损耗。

 3、提高设备出力 
 

如图3所示,由于有功功率P=S*cosΦ,当供电设备的视在功率S一定时,如果功率因数COSΦ提高,即功率因数角由Φ1到Φ2,则设备可以提供的有功功率P也随之增大到P+P,可见,当增加了无功补偿装置以后再一定的范围内增加有功设备的出力而不需要增加供电设备的视在功率,从而提高了供电设备的带负载能力。 
 

交流电在通过纯电阻的时候,电能都成转成了热能,而在通过纯容性或纯感性负载的时候,并不做功。也就是说没有消耗电能,即为无功功率。当然实际负载,不可能为存容性负载或者纯感性负载,一般都是混合性负载,这样电能在通过它们的时候,就有部分电能不做功,就是无功功率,此时的功率因数小于1,为了提高电能的利用率,就要进行无功补偿。


无功功率补偿装置在电子供电系统中所承担的作用是提高电网的功率因数,降低供电变压器及输送线路的损耗,提高供电效率,改善供电环境。所以无功功率补偿装置在电力系统中处在一个不可缺少的非常重要的位置。合理的选择补偿装置,可以做到最大限度的减少网络的损耗,使电网质量提高。反之,如选择或使用不当,可能造成供电系统,电压波动,谐波增大等诸多因素。


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