提高功率因数 降低电能损耗

提高功率因数 降低电能损耗 摘要摘要 论述了功率因数与线损的关系 介绍了提高功率因数后 计算降损效益和提高功率因数的方法 以及并联无功补偿电容器补 偿电容量的计算方法 关键词关键词 功率因数 补偿电容器 降低能耗 1 1 引言引言 在电力系统中 电力用户由于大量采用感应电动机和其它电感 性用电设备 除吸收系统的有功功率作功外 还需要电力系统供给 大量无功功率 这些无功功率经过多级送电线路 变压器的输送和 转换 又造成无功功率的损失 使电网功率因数下降 这不但降低 了发供电设备的出力 造成电网电压的波动 也增大了电能损耗 因此 在电力用户中 提高功率因数 减少无功电力消耗 对节能 降耗具有十分重要的意义 2 2 功率因数与线损的关系功率因数与线损的关系 功率因数是指有功功率与视在功率之比 cos P S 1 功率因数的大小 是随负荷的性质和有功功率在视在功率中所 占的比例决定的 在感性负荷的电路中 功率因数在 0 与 1 之间变 化 即 0 cos 1 如果用户负荷所需的无功功率 包括变压器的 无功功率损耗 都能就地补偿 就地供应 供电可变损失就可以大为 降低 电压质量也相应得到改善 用户装设了并联电容器 负荷功 率因数从 cos 1提高到 cos 2 当输送的有功功率和电压不变时 供电线路和变压器的损耗有所降低 其降低的百分数 P 可用下式 计算 2 供电线路有功功率损耗减少的数值为 PL 3 变压器铜耗减少值为 Pcu 4 式中 P 输送有功功率 kW U 线路电压 kV R 线路电阻 Pcur 变压器额定铜损 kW S1 变压器运行负荷 kVA Sr 变压器额定容量 kVA 电力用户安装了容量为 QB的无功补偿设备后 在投运时间 t 内 所节约的有功功率损耗电量 W 可近似地按下式计算 W KQBt 5 式中 K 无功功率经济当量 W var 如果计算 K 值有困难 可参照表 1 所列数字进行计算 可按 2 式计算成如表 2 的关系 由表中可以看出 功率因数的 提高对降低线损的效益是很明显的 例如 当功率因数从 0 8 提高 到 0 95 有功功率损耗降低可达 29 即使从 0 9 提高到 0 95 有 功功率损耗也降低 10 表表 1 1 无功功率的经济当量无功功率的经济当量 变压器安装地点的特征 K W var 1 最大 负载时最小 负载时 直接由发电厂母线供电的变压器 0 020 02 由发电厂供电 发电机电压 的线路变压器 0 070 04 由区域线路供电的 35 110 kV 降压变压器 0 100 06 由区域线路供电的降压变压器 0 050 03 表表 2 2 提高功率因数与降低线损的关系提高功率因数与降低线损的关系 cos 由右边数值 提高到 0 950 60 650 70 750 80 850 9 线损降低的百分数 60534638292010 另外 提高功率因数还能提高线路或设备输送有功功率的能力 从而可减小发供电设备的装机容量和投资 并能提高线路电压 改 善电能质量 对用户来说 由于供电部门对用户实行按功率因数调 整电费的办法 当功率因数高于其规定标准的 电业部门给予奖励 减收电费 低于规定标准的予以罚款 加收电费 所以提高功率因 数可减少企业电费开支 降低产品成本 3 3 提高功率因数的方法提高功率因数的方法 提高功率因数最常用的方法就是在需要无功的用电或供电设备 上并联无功补偿电容器 这样 上述设备所需要的无功功率 便可 由并联电容器供给 由原来的功率因数补偿到所需要的功率因数 需要并联的电容 器容量可用下式计算 6 式中 Q 应补偿的无功功率 kvar P 最大负荷月的平均有功负荷 kW cos 1 补偿前的功率因数 cos 2 补偿后的功率因数 在实际应用中 可根据事先计算好的表格查出所需补偿的无功 容量 表略 人工补偿无功功率的方法 除采用并联电容器外 在电力部门 还有用同步调相机补偿的 由于同步调相机投资高 有功功率损耗 大 比电容器大 5 10 倍 运行 维护管理都较复杂 工矿企业很 少采用 但用户使用的绕线式异步电动机可以同步化运行 即将绕线 式异步电动机的转子绕组通入直流励磁电流 实现同步运行 提高 用户的功率因数 特别是大功率容量的电动机实现同步运行经济效 果更好 但异步电动机同步化也有其不足之处 如在重负载情况下 负载超过 60 80 时 牵入同步较困难 同时容易失步 操作过 程较为复杂 宜用于起停少的负载 同时需要增加一套整流装置 增加了维修工作量 用户要避免 大马拉小车 即大电动机拖动小 负载工作 因此 大马拉小车 会导致负荷的功率因数下降 增加 了耗电量 运行电动机的负荷一般要求达到额定容量的 70 以上 运行才是经济的 当变压器的初级绕组通电后 线圈所产生的磁通在铁心流动 因为铁心本身也是导体 在 垂直于磁力线的平面上就会感应电势 这个电势在铁心的断面上形成闭合回路并产生电流 好象一个旋涡所以称为 涡流 这个 涡流 使变压器的损耗增加 并且使变压器的铁心发 热变压器的温升增加 由 涡流 所产生的损耗我们称为 铁损 另外要绕制变压器需要用 大量的铜线 这些铜导线存在着电阻 电流流过时这电阻会消耗一定的功率 这部分损耗 往往变成热量而消耗 我们称这种损耗为 铜损 所以变压器的温升主要由铁损和铜损产生的 由于变压器存在