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電能質(zhì)量
專家診治

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電能質(zhì)量——無功補(bǔ)償那些事

返回列表來源：領(lǐng)步電能質(zhì)量發(fā)布時(shí)間：2016-12-09分享加入收藏關(guān)注：-

專家講堂2

  無功功率補(bǔ)償(Reactive power compensation)，簡(jiǎn)稱無功補(bǔ)償，在電力供電系統(tǒng)中起提高電網(wǎng)的功率因數(shù)的作用，降低供電變壓器及輸送線路損耗，提高供電效率，改善供電環(huán)境。所以無功功率補(bǔ)償裝置在電力供電系統(tǒng)中處在一個(gè)不可缺少的非常重要的位置。合理選擇補(bǔ)償裝置，可以做到充分減少電網(wǎng)損耗，使電網(wǎng)質(zhì)量提高。反之，如選擇或使用不當(dāng)，可能造成供電系統(tǒng)，電壓波動(dòng)，諧波增大等諸多因素。
  一、無功功率的定義及影響
交流電在通過純電阻的時(shí)候,電能都轉(zhuǎn)成了熱能,而在通過純?nèi)菪曰蛘呒兏行载?fù)載的時(shí)候,并不做功.也就是說沒有消耗電能,即為無功功率.當(dāng)然實(shí)際負(fù)載,不可能為純?nèi)菪载?fù)載或者純感性負(fù)載,一般都是混合性負(fù)載,這樣電流在通過它們的時(shí)候,就有部分電能不做功,就是無功功率。無功功率指的是交流電路中，電壓U與電流I存在一相角差時(shí)，電流流過容性電抗(XC)或感性電抗(XL)時(shí)所形成的功率分量。
  二、無功功率的分類
（1）感性無功：電流矢量滯后于電壓矢量90°，如電動(dòng)機(jī)、變壓器、晶閘管變流設(shè)備等。

（2）容性無功：電流矢量超前于電壓矢量90°，如電容器、電纜輸配電線路等。

（3）基波無功：與電源頻率相等的無功(50HZ)。

（4）諧波無功：與電源頻率不相等的無功。
三、無功功率補(bǔ)償?shù)亩x
在電力系統(tǒng)中的變電所或直接在電能用戶變電所裝設(shè)無功功率電源，以改變電力系統(tǒng)中無功功率的流動(dòng)，從而提高電力系統(tǒng)的電壓水平，減小網(wǎng)絡(luò)損耗和改善電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，這種技術(shù)措施稱為無功功率補(bǔ)償。電力系統(tǒng)中，不但有功功率要平衡，無功功率也要平衡。

圖1 無功功率補(bǔ)償圖

四、無功補(bǔ)償?shù)脑?/span>
（1）無功補(bǔ)償?shù)?b>基本原理：電網(wǎng)輸出的功率包括兩部分：一是有功功率：直接消耗電能，把電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能、熱能、化學(xué)能或聲能，利用這些能作功，這部分功率稱為有功功率；二是無功功率：不消耗電能，只是把電能轉(zhuǎn)換為另一種形式的能，這種能作為電氣設(shè)備能夠作功的必備條件，并且，這種能是在電網(wǎng)中與電能進(jìn)行周期性轉(zhuǎn)換，這部分功率稱為無功功率(如電磁元件建立磁場(chǎng)占用的電能，電容器建立電場(chǎng)所占的電能)。
（2）無功補(bǔ)償?shù)木唧w實(shí)現(xiàn)方式：把具有容性功率負(fù)荷的裝置與感性功率負(fù)荷并聯(lián)接在同一電路，能量在兩種負(fù)荷之間相互交換。這樣，感性負(fù)荷所需要的無功功率可由容性負(fù)荷輸出的無功功率補(bǔ)償。

（3）無功補(bǔ)償?shù)?/span>意義：

1.補(bǔ)償無功功率，可以增加電網(wǎng)中有功功率的比例常數(shù)。

2. 減少發(fā)、供電設(shè)備的設(shè)計(jì)容量，減少投資，例如當(dāng)功率因數(shù)cosΦ=0.8增加到cosΦ=0.95時(shí)，裝1Kvar電容器可節(jié)省設(shè)備容量0.52KW;反之，增加0.52KW對(duì)原有設(shè)備而言，相當(dāng)于增大了發(fā)、供電設(shè)備容量。因此，對(duì)新建、改建工程，應(yīng)充分考慮無功補(bǔ)償，便可以減少設(shè)計(jì)容量，從而減少投資。
  3.降低線損。
  （4）電網(wǎng)中常用的無功補(bǔ)償方式：
1. 集中補(bǔ)償：在高低壓配電線路中安裝并聯(lián)電容器組;
  2. 分組補(bǔ)償：在配電變壓器低壓側(cè)和用戶車間配電屏安裝并聯(lián)補(bǔ)償電容器;
  3. 單臺(tái)電動(dòng)機(jī)就地補(bǔ)償：在單臺(tái)電動(dòng)機(jī)處安裝并聯(lián)電容器等。
加裝無功補(bǔ)償設(shè)備，不僅可使功率消耗小，功率因數(shù)提高，還可以充分挖掘設(shè)備輸送功率的潛力。
確定無功補(bǔ)償容量時(shí)，應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：
① 在輕負(fù)荷時(shí)要避免過補(bǔ)償，倒送無功造成功率損耗增加，也是不經(jīng)濟(jì)的。
② 功率因數(shù)越高，每千伏補(bǔ)償容量減少損耗的作用將變小，通常情況下，將功率因數(shù)提高到0.95就是合理補(bǔ)償。
  無功就地補(bǔ)償容量可以根據(jù)以下經(jīng)驗(yàn)公式確定：Q≤UΙ0式中：Q---無功補(bǔ)償容量(kvar);U---電動(dòng)機(jī)的額定電壓(V);Ι0---電動(dòng)機(jī)空載電流(A);但是無功就地補(bǔ)償也有其缺點(diǎn)：⑴不能全面取代高壓集中補(bǔ)償和低壓分組補(bǔ)償;眾所周之，無功補(bǔ)償按其安裝位置和接線方法可分為：高壓集中補(bǔ)償、低壓分組補(bǔ)償和低壓就地補(bǔ)償。其中就地補(bǔ)償區(qū)域Z大，效果也好。但它總的電容器安裝容量比其它兩種方式要大，電容器利用率也低。高壓集中補(bǔ)償和低壓分組補(bǔ)償?shù)碾娙萜魅萘肯鄬?duì)較小，利用率也高，且能補(bǔ)償變壓器自身的無功損耗。為此，這三種補(bǔ)償方式各有應(yīng)用范圍，應(yīng)結(jié)合實(shí)際確定使用場(chǎng)合，各司其職分類。
五、無功功率補(bǔ)償?shù)某Ｒ姺椒胺绞?/span>
（1）無功功率補(bǔ)償?shù)某Ｒ姺椒?br />   1.并聯(lián)電容器組
電力電容器是一種靜止的無功補(bǔ)償設(shè)備。它的主要作用是向電力系統(tǒng)提供無功功率，提高功率因數(shù)。采用就地?zé)o功補(bǔ)償，可以減少輸電線路輸送電流，起到減少線路能量損耗和壓降，改善電能質(zhì)量和提高設(shè)備利用率的重要作用。
  2. 靜止無功發(fā)生器SVG
  靜止無功發(fā)生器，是一種沒有旋轉(zhuǎn)部件，快速、平滑可控的動(dòng)態(tài)無功功率補(bǔ)償裝置。它是將可控的電抗器和電力電容器(固定或分組投切)并聯(lián)使用。電容器可發(fā)出無功功率(容性的)，可控電抗器可吸收無功功率(感性的)。通過對(duì)電抗器進(jìn)行調(diào)節(jié)，可以使整個(gè)裝置平滑地從發(fā)出無功功率改變到吸收無功功率(或反向進(jìn)行)，并且響應(yīng)快速。

六、無功功率補(bǔ)償?shù)淖饔?/span>

提高用戶的功率因數(shù),從而提高供電設(shè)備的利用率;減少電力網(wǎng)絡(luò)的有功損耗。合理地控制電力系統(tǒng)的無功功率流動(dòng)，從而提高電力系統(tǒng)的電壓水平，改善電能質(zhì)量，提高了電力系統(tǒng)的抗干擾能力。在動(dòng)態(tài)的無功補(bǔ)償裝置上，配置適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)器，可以改善電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，提高輸電線的輸送能力和穩(wěn)定性。裝設(shè)靜止無功發(fā)生器(SVS)還能改善電網(wǎng)的電壓波形,減小諧波分量和解決負(fù)序電流問題。對(duì)電容器、電纜、電機(jī)、變壓器等，還能避免高次諧波引起的附加電能損失和局部過熱。

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