无功补偿装置技术及原理分析
四、无功补偿的定义及意义
交流电在通过纯电阻的时候,电能都转成了热能,而在通 过纯容性或者纯感性负载的时候,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。 电网中的电力负荷如电动机、变压器 等,大部分属于感性电抗,在运行过程中需要向这些设备 提供相应的无功功率。在电网中安装并联电容器、同步调 相机等容性设备以后,可以供给感性电抗消耗的部分无功 功率小电网电源向感性负荷提供无功功率。也即减少无功 功率在电网中的流动,因此可以降低输电线路因输送无功 功率造成的电能损耗,改善电网的运行条件。这种做法称 为无功补偿。
(2)低压集中补偿: 低压集中补偿是指将低压电容器通过低压开关接在配电变压器低 压母线侧,以无功补偿投切装置作为控制保护装置,根据低压母线上 的无功负荷而直接控制电容器的投切。电容器的投切是整组进行,做 不到平滑的调节。低压补偿的优点:接线简单、运行维护工作量小, 使无功就地平衡,从而提高配变利用率,降低网损,具有较高的经济 性,是目前无功补偿中常用的手段之一。 (3)高压集中补偿: 高压集中补偿是指将并联电容器组直接装在变电所的6~10kV高 压母线上的补偿方式。适用于用户远离变电所或在供电线路的末端, 用户本身又有一定的高压负荷时,可以减少对电力系统无功的消耗并 可以起到一定的补偿作用;补偿装置根据负荷的大小自动投切,从而 合理地提高了用户的功率因数,避免功率因数降低导致电费的增加。 同时便于运行维护,补偿效益高。
无功补偿装置技术及原理
无功补偿装置技术原理及内容
无功功率与功率因数 有功与无功的关系 影响功率因数的因素 无功补偿的定义及意义 无功补偿常用的方法 无功补偿装置 SVC的发展和意义
一、无功功率与功率因数
许多用电设备均是根据电磁感应原理工作的,如配电变压 器、电动机等,它们都是依靠建立交变磁场才能进行能量 的转换和传递。为建立交变磁场和感应磁通而需要的电功 率称为无功功率,因此,所谓的"无功"并不是"无用"的电 功率,只不过它的功率并不转化为机械能、热能而已;因 此在供用电系统中除了需要有功电源外,还需要无功电源, 两者缺一不可。无功功率单位为乏(Var)。 在功率三角形中,有功功率P与视在功率S的比值, 称为功率因数cosφ,其计算公式为: cosφ=P/S=P/(P2+Q2) 在电力网的运行中,功率因数反映了电源输出的视在 功率被有效利用的程度,我们希望的是功率因数越大越好。 这样电路中的无功功率可以降到最小,视在功率将大部分 用来供给有功功率,从而提高电能输送的功率。
二、有功与无功的关系
有功功率常用P表示,无功一般用Q来表示, 功率因数为cosφ,有功与无功有如下关系式 表示:
三、影响功率因数的因素
(1)大量的电感性设备,如异步电动机、感应电炉、交流电焊机 等设备是无功功率的主要消耗者。据有关的统计,在工矿企业所消耗 的全部无功功率中,异步电动机的无功消耗占了60%~70%;而在 异步电动机空载时所消耗的无功又占到电动机总无功消耗的60%~ 70%。所以要改善异步电动机的功率因数就要防止电动机的空载运 行并尽可能提高负载率。 (2)变压器消耗的无功功率一般约为其额定容量的10%~15%, 它的空载无功功率约为满载时的1/3。因而,为了改善电力系统和企 业的功率因数,变压器不应空载运行或长期处于低负载运行状态。 (3)供电电压超出规定范围也会对功率因数造成很大的影响。 当供电电压高于额定值的10%时,由于磁路饱和的影响,无功 功率将增长得很快,据有关资料统计,当供电电压为额定值的110% 时,一般无功将增加35%左右。当供电电压低于额定值时,无功功 率也相应减少而使它们的功率因数有所提高。但供电电压降低会影响 电气设备的正常工作。所以,应当采取措施使电力系统的供电电压尽 可能保持稳定。
五、无功补偿的方法
无功补偿通常采用的方法主要有3种:低压个别补偿、低 压集中补偿、高压集中补偿。 (1)低压个别补偿: 低压个别补偿就是根据个别用电设备对无功的需要量 将单台或多台低压电容器组分散地与用电设备并接,它与 用电设备共用一套断路器。通过控制、保护装置与电机同 时投切。随机补偿适用于补偿个别大容量且连续运行(如 大中型异步电动机)的无功消耗,以补励磁无功为主。低 压个别补偿的优点是:用电设备运行时,无功补偿投入, 用电设备停运时,补偿设备也退出,因此不会故率低等优点。
电力系统运行的经济性和电能质量与无功功率有重大的关系。无功功率是电 力系统一种不可缺少的功率。大量的感性负荷和电网中的无功功率损耗,要 求系统提供足够的无功功率,否则电网电压将下降,电能质量得不到保证。 同时,无功功率的不合理分配,也将造成线损增加,降低电力系统运行的经 济性。无功功率最主要的来源是利用各种无功功率补偿(以下简称无功补偿) 设备在电力系统的各个环节进行无功补偿。因此,无功补偿是电力系统的重 要组成部分,它是保证电能质量和实现电力系统经济运行的基本手段。 无功补偿可以收到下列的效益: ①提高用户的功率因数,从而提高电工设备的利用率; 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。对电容器、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。