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无功功率补偿是什么?

来源:电工天下   编辑:小电工发布时间:2016-05-24 20:37:24

无功功率补偿的定义与作用

在电力系统中的变电所或直接在电能用户变电所装设无功功率电源,以改变电力系统中无功功率的流动,从而提高电力系统的电压水平,减小网络损耗和改善电力系统的动态性能,这种技术措施称为无功功率补偿。

无功功率指的是交流电路中,电压U与电流I存在一相角差时,电流流过容性电抗(XC)或感性电抗(XL)时所形成的功率分量(分别为)。

交流电在通过纯电阻时,电能都转成了热能,而在通过纯容性或者纯感性负载时,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,不可能为纯容性负载或者纯感性负载,一般都是混合性负载,这样电流在通过它们时,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

这种功率在电网中会造成电压降落(感性电抗时)或电压升高(容性电抗时)和焦耳(电阻发热)损失,却不能做出有效的功。因而需要对无功功率进行补偿。

合理配置无功补偿(包括在什么地点、用多大容量和采用何种型式)是电力系统规划和设计工作中一项重要内容。在运行中,合理使用无功补偿容量,控制无功功率的流动是电力系统调度的主要工作之一。

无功功率的产生和影响

在交流电力系统中,发电机在发有功功率的同时也发无功功率,它是主要的无功功率电源;运行中的输电线路,由于线间和线对地间的电容效应也产生部分无功功率,称为线路的充电功率,它和电压的高低、线路的长短以及线路的结构等因素有关。

电能的用户(负荷)在需要有功功率 (P)的同时还需要无功功率(Q),其大小和负荷的功率因数有关;有功功率和无功功率在电力系统的输电线路和变压器中流动会产生有功功率损耗(ΔP)和无功功率损耗(ΔQ),也会产生电压降落(ΔU)。

它们之间有如下关系:
△U=(ΡR+QX)/U
式中P、Q分别为流入输电线(或变压器)的有功功率和无功功率,U 是输电线(或变压器)与P、Q同一点测得的电压,R、X 则分别是输电线(或变压器)的电阻和电抗。

由此可见,无功功率在输电线、变压器中的流动会增加有功功率损耗和无功功率损耗以及电压降落;由于变压器、高压架空线路中电抗值远远大于电阻值,所以无功功率的损耗比有功功率的损耗大,并且引起电压降落的主要因素是无功功率的流动。

一般情况下,电力系统中发电机所发的无功功率和输电线的充电功率不足以满足负荷的无功需求和系统中无功的损耗,并且为了减少有功损失和电压降落,不希望大量的无功功率在网络中流动,所以在负荷中心需要加装无功功率电源,以实现无功功率的就地供应、分区平衡的原则。

作用
无功补偿:在电子供电系统中起提高电网的功率因数的作用,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供电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。

无功补偿可以收到下列的效益

①提高用户的功率因数,从而提高供电设备的利用率;

②减少电力网络的有功损耗;

③合理地控制电力系统的无功功率流动,从而提高电力系统的电压水平,改善电能质量,提高了电力系统的抗干扰能力;

④在动态的无功补偿装置上,配置适当的调节器,可以改善电力系统的动态性能,提高输电线的输送能力和稳定性;

⑤装设静止无功补偿器(SVS)还能改善电网的电压波形,减小谐波分量和解决负序电流问题。

电容器、电缆、电机、变压器等,还能避免高次谐波引起的附加电能损失和局部过热。

为什么要进行无功功率补偿?

进行无功功率补偿的目的是为了提高功率因数。

常用电气设备的功率因数除白炽灯、电阻、电热器等接近于1外,其他如电动机、变压器、架空线以及电气仪表的功率因数均小于1。

如交流异步电动机,在空载时的功率因数只有0.2~0.3;在轻载时均为0.5;在额定负载时均为0.7~0.89。

不带电容器的日光灯的功率因数为0.45~0.6。

负载的功率因数低,会引起一些不良后果,主要表现有两个方面:

(1)电力系统和用电企业的设备不能被充分利用。

电力系统内的发电机和变压器等设备,在正常情况下,不允许长期超过额定电压和额定电流运行。

当电压和电流都已达到额定值时,功率因数低便造成设备有功功率的输出较少。同样容量的设备,功率因数越低,其输出的有功功率就越少。

(2)引起电力系统电能损耗增大和供电质量降低。

对输电和配电线路来说,线路中的损耗与电流大小的平方成正比,当输送同样大小的有功功率P=IUcosφ时,功率因数cosφ越低,输电线路中的电流I=P/Ucos φ就越大,而线路的电能损耗是与电流的平方成正比增加的。

另外,当功率因数降低,线路电流增大时,势必造成线路中电压降增大,这将导致线路末端的电压降低。

若要满足末端用户电压要求,则线路始端的电压就要升高,从而会使整个线路的供电质量降低。

从以上两方面来看,提高用电功率因数是非常必要的,它不但可以提高电力系统和用电企业设备的利用率,做到在同样发电设备条件下,提高发电能力。

而且可以减小电能损耗和提高用电质量,它是节约用电的一项很重要的技术措施。

无功功率补偿补到多少最好?

1、无功功率补偿,要根据电力局的要求来落实,不符合要求就会被罚款的。

2、自己维护变压器的高压用户,电力局要求功率因数不得低于0.95,补偿柜的调整,最好应该在0.95以上。

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