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【标题】工厂供配电无功补偿的意义

【作者】|【来源】|【发表时间】2017-4-22|【点击数】1775 次

  随着国家节能减排的大力推进,工业化工厂都有了自己的余热发电和供配电系统。工厂供配电系统与外部电网并列运行,提高了工厂供配电系统安全可靠性同时各感性负载消耗了系统大量无功功率,进行无功补偿和功率因素的调节具有重要的意义。


  1 无功功率和功率因素介绍


  (1)无功功率是电路中电场与磁场的交换而在电气设备中建立和维持磁场的电功率。它不对外作功,而是将电能转变为其他形式的能量。凡是有电磁线圈的电气设备,要建立磁场,就要消耗无功功率。电动机转子磁场就是靠从电源获得无功功率建立起来的。变压器也同样需要无功功率,才能使变压器的一次线圈产生磁场并在二次线圈感应出电压。因此,没有无功功率,电动机就不会转动,变压器也不能变压,交流接触器不会吸合。正常情况下,用电设备不但要从电源吸收有功功率,同时还需要从电源吸收无功功率。如果电网中的无功功率供不应求,用电设备就没有足够的无功功率来建立正常的电磁场,那么,这些用电设备就不能维持在额定情况下工作,用电设备的端电压就要下降,从而影响电气设备的正常运行。容性无功功率却能补偿因无功交换而损失的感性无功功率使无功得到有效平衡。从发电机和高压输电线供给的无功功率,远远满足不了负荷的需要,所以在电网中要设置一些无功补偿装置来补充无功功率,以保证用户对无功功率的需求这就是电网需要装设无功补偿装置的道理。


  (2)电网中的电力负荷如电动机、变压器等,属于阻感性负载。电感性负载的电压和电流的相量间存在着一个相位差,通常用相位角的余弦来表示。称为功率因数。功率因数是反映电力用户用电设备合理使用状况、电能利用程度和用电管理水平的一项重要指标。功率因数分为自然功率因数、瞬时功率因数和加权平均功率因数。自然功率因数是指用电设备没有安装无功补偿设备时的功率因数,或者说是用电设备本身所具有的功率因数。自然功率因数的高低主要取决于用电设备的负荷性质,电阻性负荷(白炽灯、电阻炉)的功率因数较高,等于1,而电感性负荷(电动机、电焊机)的功率因数比较低,都小于1。瞬时功率因数是指在某一瞬间由功率因数表读出的功率因数。瞬时功率因数是随着用电设备的类型、负荷的大小和电压的高低而时刻变化。加权平均功率因数是指在一定时间段内功率因数的平均值。


  2 无功功率补偿的方式


  在电力系统中,补偿无功功率的方法很多,包括采用同步发电机、同步电动机、同步调相机、并联电容器和SVC等。在许多工程的供电系统中,由于阻感性负载居多,总等效负载成感性,通常采用并联电容器组补偿无功功率,提高功率因数。当用自备发电机组供电时,都配有自动励磁调压装置对无功和电压自动调节。


  根据安装位置不同,并联电容器有三种补偿方式:一是集中补偿将电容器组集中安装在母线上,以提高整个变电所的功率因素,减少馈出线路的无功损耗;二是将电容器组分别装在功率因素较低的区域母线上分区补偿,补偿效果更佳,缺点是补偿范围比集中补偿范围小;三是将电容器组安装在负载设备附近,就地进行无功补偿,针对感性设备如异步电动机和以荧光灯为主的照明电路等,这种方式的优点是既能提高供电回路的功率因素,又能改善用电设备本身电压质量,缺点是电容器分散布置,维护工作量大,随着国产自愈式电容器技术与生产水平的提高,为就地补偿方式的推广创造了条件。


  3 提高功率因素的计算


  在感性负载上并联电容器提高功率因数。感性负载电路中的电流落后于电压,并联电容器后可产生超前电压900的电容支路电流,抵减落后于电压的电流,使电路的总电流减小,从而减小阻抗角,提高功率因数。用串联电容器的方法也可提高电路的功率因数,但串联电容器使电路的总阻抗减小,总电流增大,从而加重电源的负担,因而不采用串联电容器的方法来提高功率因数。


  设负载的端电压为U,电压频率为f,电源供给负载的功率为P,功率因数为,要将负载的功率因数从提高到,问需在负载两端并联多大的电容?


  4 功率因素提高的实际应用


  对装接容量超过100kVA(kW)的电力用户,还需根据功率因素调整电费,实行两部制电价的电费计算。现以本单位的一台电压等级为10kV容量为1600kV的变压器为例:某月总有功用电量为386570kWh,高峰时段有功电量133580kWh,平时段有功用电量236570kWh,低谷时段有功用电量38710kWh,最大需量为1320kWh,无功用电量为98720kVarh,若按最大需量为33.00元/kWh,其峰时段电价为0.9420元/kWh,平时段电价为0.5670元/kWh,谷时段电价为0.2570元/kWh,相应功率因素标准为0.90,实行两部制电价则应付电费为多少?

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