无功补偿与节电.doc

无功补偿与节电 无功电源同有功电源一样，是保证电能质量不可缺少的部分。在电力系统中应保持无功平衡，否则，将会使系统电压降低、设备损坏、功率因数下下降，严重时，会引起电压崩溃，系统解列，造成大面积停电事故。因此，解决电网的无功容量不足，增装无功补偿设备，提高网络的功率因数，对电网的降损节电，安全可靠运行有着极为重要的意义。 补偿电容器的主要作用是通过补偿无功来提高用电设备的功率因数，无功的消耗一定是明显降低的，由于供电局向工业企业供电时无功消耗也是计费的，也就是说用电企业会因无功消耗的降低而节约很大一笔开支，在许多地区，如果企业能将功率因数提高到0.9以上的，供电局会返还一定比例的电费作为奖励。 国家供用电规则规定：无功电力应就地平衡，用户应在提高用电自然功率因数的基础上，设计和装置无功补偿设备，并做到随其负荷和电压变动及时投入或切除，防止无功倒送。还规定用户的功率因数应达到相应的标准，否则供电部门可以拒绝供电。如不进行无功补偿，必将造成电压低下，生产效率差，用电功率因数低，力率调整电费罚款多。 企业中由于大量的电力负荷是感性负荷，因此企业的自然功率因数较低，如不采用人工补偿，提高功率因数，将造成如下不良影响：a、降低发电机的输出功率，当发电机需提高无功输出，低于额定功率因数运行时，将使发电机有功输出降低；b、降低了变电、输电设备的供电能力；c、使网络电力损耗增加（网络中的电能损失与功率因数平方数成反比）；d、功率因数愈低，线路的电压降愈大，使得用电设备的运行条件恶化；e、 月均功率因数低于0.9（小型低压用户或农业用电为0.8），将受到“电力罚款”。上述可见，提高功率因数不仅对电力系统，而且对企业经济运行有着重大意义。 补偿的基本原理是：把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并连接在同一电路，能量在两种负荷之间相互交换。这样，感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的无功功率补偿。当前，国内外广泛采用并联电容器作为无功补偿装置。这种方法安装方便、建设周期短、造价低、运行维护简便、自身损耗小。 1、“无功功率”的数学定义u=2Usin1ti=2Isin(1t - ) =2Icossin1t -2Isincos 1tP=ui = 2UIsin 1tsin(1t ) =UIcos(1 cos21t) - UIsin sin2 1t 瞬时功率可以分为两个部分：UIcos（1cos21t）是非正弦周期量，是输入或输出瞬时功率中不可逆的分量；UIsinsin21t是正弦量，是瞬时功率中的可逆分量，它在一个周期内正负交替变化两次，表明周期性地交换能量。 2、无功补偿的原理 3、无功补偿的作用1. 减少电能损耗，为您节省电费；2. 提高电压质量，让用电设备更好工作，延长设备寿命；3. 增加变压器输电能力，可以带更多的用电器；4. 提高电力系统稳定性 。1.减少电能损耗PL=3I2R10-3=(P2+Q2)/U12R10-3 输送同样的有功功率，当功率因数从COS1提高COS2，电网元件中的有功功率损耗降低的百分值为：式中 COS1为补偿前的功率因数。 COS2为补偿后的功率因数。2.提高电压质量U(P1R+Q1X)/U1=(P2R+Q2X)/U2 减少线路上传送的无功功率可以显著地减少电压降，提高用户端电压。对于高压输电线路，线路电抗远大于线路电阻，这样无功流动对电压的影响很显著，甚至起决定性作用。所以让高压输电线路少送无功对于提高下线用户电压相当有效。3.增加设备输电能力S2=P2+Q2 I2=IP2+Iq2 输电线路、变压器的运行是受其最大传输电流限制的，即运行的电流不能超过其最大额定电流。当I或S一定时，减少Iq 或Q，可以增加IP 或 P，这就是当输电线路、变压器容量一定时，减少无功功率的传输能增加有功功率的传输，即增加设备出力的原理。4.提高电力系统稳定性 电网中任何情况下都要求无功电源要大于无功负荷，要有贮备。根据实际运行资料，无功功率的贮备容量必须达到最大无功负荷的78以上。 无功功率不仅要作全网平衡，而且要作各个地区平衡。不仅全网平衡中要有贮备容量，而且各个地区都要有贮备容量，才能保证电网的稳定运行。 电网中任何情况下都要求无功电源要大于无功负荷，要有贮备。根据实际运行资料，无功功率的贮备容量必须达到最大无功负荷的78以上。 无功功率不仅要作全网平衡，而且要作各个地区平衡。不仅全网平衡中要有贮备容量，而且各个地区都要有贮备容量，才能保证电网的稳定运行。 无功补偿方式与装置 1、异步电动机空载无功功率补偿 2、变压器空载无功功率补偿 3、根据实际负荷进行无功补偿 4、10千伏线路无功补偿 5、变电所10千伏母线无功补偿 6、几种补偿方式的比较 并联电容器 并联电容器（又称移相电容器）是一种无功电源，他的主要作用是补偿电力网中感性负荷需要的无功，提高网络的功率因数，并兼有调压的辅助作用。 并联电容器补偿的联结方式分为单相三相星形三相三角形三种。在实际接线中，为了满足补偿容量的需要，往往采用多台电容器并联或串联组成电容器组，若每台电容器的容量均为C0，则由m组并联，由n台串联组成的电容器组总容量为： Cm/n* C0 并联电容器发出的无功功率与电压平方成正比，当电网传输的无功较大，补偿点的电压偏低，需要大量无功使电压恢复时，电容器发出的无功反而随电压的下降成平方关系减小，促使电压更趋于下降。相反，当补偿点电压偏高，需要减少无功时，电容器随电压升高而增发无功，又促使电压升高。电容器这种无功特性满足不了电网调压要求，为此，常用带负荷调压变压器与并联电容补偿配合使用的运行方式。如果没有带负荷调压装置，一般是将电容器组分成若干组，实行分组投切。当电网电压降低或负荷功率因数减小时，投入部分电容器组；反之，则切除部分电容器组。 并联电容器由于具有设备简单安装和维护方便，本身损耗低、节电效果显著等优点，在电力网的无功补偿中得到广泛的应用。 0.4KV低压无功补偿装置 0.4KV低压无功自动补偿成套装置主要用于低压电室，与配电屏并列，用于集中补偿系统无功功率，提高功率因数，减小系统的无功消耗，改善电能质量。该装置可自动根据系统无功功率的变化改变补偿容量，从而达到最佳补偿效果。可广泛应用于冶金、矿山、建材、机械制造、轻工、化工港口等行业，尤其适用于负荷变化较大的工况。主要技术指标额定电压：380V、660V补偿容量：按照配电容量的30%计算或根据用户的实际需求结构形式：GGD、