電能質量——無功補償那些事

返回列表來源：領步電能質量發(fā)布時間：2016-12-09分享加入收藏關注：-

          無功功率補償(Reactive power compensation)，簡稱無功補償，在電力供電系統(tǒng)中起提高電網的功率因數的作用，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。所以無功功率補償裝置在電力供電系統(tǒng)中處在一個不可缺少的非常重要的位置。合理選擇補償裝置，可以做到充分減少電網損耗，使電網質量提高。反之，如選擇或使用不當，可能造成供電系統(tǒng)，電壓波動，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候,電能都轉成了熱能,而在通過純容性或者純感性負載的時候,并不做功.也就是說沒有消耗電能,即為無功功率.當然實際負載,不可能為純容性負載或者純感性負載,一般都是混合性負載,這樣電流在通過它們的時候,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，電流流過容性電抗(XC)或感性電抗(XL)時所形成的功率分量。
            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°，如電動機、變壓器、晶閘管變流設備等。

         （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、無功功率補償的定義
          在電力系統(tǒng)中的變電所或直接在電能用戶變電所裝設無功功率電源，以改變電力系統(tǒng)中無功功率的流動，從而提高電力系統(tǒng)的電壓水平，減小網絡損耗和改善電力系統(tǒng)的動態(tài)性能，這種技術措施稱為無功功率補償。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 無功功率補償圖

       四、無功補償的原理
      （1）無功補償的基本原理：電網輸出的功率包括兩部分：一是有功功率：直接消耗電能，把電能轉變?yōu)闄C械能、熱能、化學能或聲能，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，只是把電能轉換為另一種形式的能，這種能作為電氣設備能夠作功的必備條件，并且，這種能是在電網中與電能進行周期性轉換，這部分功率稱為無功功率(如電磁元件建立磁場占用的電能，電容器建立電場所占的電能)。
     （2）無功補償的具體實現方式：把具有容性功率負荷的裝置與感性功率負荷并聯(lián)接在同一電路，能量在兩種負荷之間相互交換。這樣，感性負荷所需要的無功功率可由容性負荷輸出的無功功率補償。

        （3）無功補償的意義：

          1.補償無功功率，可以增加電網中有功功率的比例常數。

          2. 減少發(fā)、供電設備的設計容量，減少投資，例如當功率因數cosΦ=0.8增加到cosΦ=0.95時，裝1Kvar電容器可節(jié)省設備容量0.52KW;反之，增加0.52KW對原有設備而言，相當于增大了發(fā)、供電設備容量。因此，對新建、改建工程，應充分考慮無功補償，便可以減少設計容量，從而減少投資。
          3.降低線損。
        （4）電網中常用的無功補償方式：
          1. 集中補償：在高低壓配電線路中安裝并聯(lián)電容器組;
          2. 分組補償：在配電變壓器低壓側和用戶車間配電屏安裝并聯(lián)補償電容器;
          3. 單臺電動機就地補償：在單臺電動機處安裝并聯(lián)電容器等。
         加裝無功補償設備，不僅可使功率消耗小，功率因數提高，還可以充分挖掘設備輸送功率的潛力。
          確定無功補償容量時，應注意以下兩點：
         ① 在輕負荷時要避免過補償，倒送無功造成功率損耗增加，也是不經濟的。
         ② 功率因數越高，每千伏補償容量減少損耗的作用將變小，通常情況下，將功率因數提高到0.95就是合理補償。
          無功就地補償容量可以根據以下經驗公式確定：Q≤UΙ0式中：Q---無功補償容量(kvar);U---電動機的額定電壓(V);Ι0---電動機空載電流(A);但是無功就地補償也有其缺點：⑴不能全面取代高壓集中補償和低壓分組補償;眾所周之，無功補償按其安裝位置和接線方法可分為：高壓集中補償、低壓分組補償和低壓就地補償。其中就地補償區(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。高壓集中補償和低壓分組補償的電容器容量相對較小，利用率也高，且能補償變壓器自身的無功損耗。為此，這三種補償方式各有應用范圍，應結合實際確定使用場合，各司其職分類。
         五、無功功率補償的常見方法及方式
      （1）無功功率補償的常見方法
          1.并聯(lián)電容器組
          電力電容器是一種靜止的無功補償設備。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。采用就地無功補償，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，改善電能質量和提高設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，是一種沒有旋轉部件，快速、平滑可控的動態(tài)無功功率補償裝置。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)。通過對電抗器進行調節(jié)，可以使整個裝置平滑地從發(fā)出無功功率改變到吸收無功功率(或反向進行)，并且響應快速。

       六、無功功率補償的作用

       提高用戶的功率因數,從而提高供電設備的利用率;減少電力網絡的有功損耗。合理地控制電力系統(tǒng)的無功功率流動，從而提高電力系統(tǒng)的電壓水平，改善電能質量，提高了電力系統(tǒng)的抗干擾能力。在動態(tài)的無功補償裝置上，配置適當的調節(jié)器，可以改善電力系統(tǒng)的動態(tài)性能，提高輸電線的輸送能力和穩(wěn)定性。裝設靜止無功發(fā)生器(SVS)還能改善電網的電壓波形,減小諧波分量和解決負序電流問題。對電容器、電纜、電機、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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