补偿无功功率节电原理

1、补偿无功功率节电原理在交流电路中，由电源供应负载率有两种：一种是有功功率，一种是无功 功率。有功功率 是保持用电设备正常运行所需的电功率， 也就是将电能转换为其他 形式能量机械能、光能、热能的电功率。比方： 5.5 千瓦的电动机就是把 5.5 千瓦的电能转换为机械能， 带动水泵抽水或脱粒机脱粒； 各种照明设备将电能转 换为光能，供人们生活和工作照明。有功功率的符号用 P 表示，单位有瓦 W、 千瓦 KW 、兆瓦 MW。无功功率 比拟抽象， 它是用于电路内电场与磁场的交换， 并用来在电气设备 中建立和维持磁场的电功率。 它不对外作功， 而是转变为其他形式的能量。 但凡 有电磁线圈的电气设备， 要

2、建立磁场，就要消耗无功功率。 比方 40瓦的日光灯， 除需 40 多瓦有功功率镇流器也需消耗一局部有功功率来发光外，还需 80 乏左右的无功功率供镇流器的线圈建立交变磁场用。 由于它不对外做功， 才被称 之为“无功。无功功率的符号用Q表示，单位为乏Var或千乏kVar。无功功率决不是无用功率， 它的用处很大。 电动机的转子磁场就是靠从电源 取得无用功率建立的。 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，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。为了形象地说明问题，现举一个例子： 农村修水利需要挖土方运土，运土时用竹筐

3、装满土，挑走的土好比是有功功率， 挑空竹筐就好比是无功功率， 竹筐并不是没用， 没有竹筐泥土怎么运到堤上呢？ 在正常情况下， 用电设备不但要从电源取得有功功率， 同时还需要从电源取 得无功功率。 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， 这些用点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，从而影响用电设备的正常运行。无功功率对供、用电产生一定的不良影响，主要表现在： 1 降低发电机有功功率的输出。2降低输、变压设备的供电能力。3造成线路电压损失增大和电能损耗的增加。 4 造成底功率因数运行和电压下降， 使电气设备容量得不到充

4、分发挥。从发电机和高压电线供应的无功功率， 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要， 这样用电设备才能在额定电压下工作。这就是电网需要装设无功补偿装置的道 理。2、功率因数 电网中的电力负荷如电动机、 变压器等， 属于既有电阻又有电感的电感性负 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cos©来表示。Cos ©称为功率因数，又叫力率。功率因数是反映电力用户设 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。 三相功率因数 的计算公式为：式中cos©

5、;功率因数；P有功功率， kw；Q无功功率， kVar；S视在功率， kv ，A。UI用电设备的额定电压， V 。用电设备的运行电流， A 。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。1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 说用电设备本身所具有的功率因数。 自然功率因数的上下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拟低，都小于 1。2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上下而时刻在变化。3加权平均功率

6、因数：是指在一定时间段内功率因数的平均值，其计算公式 为：提高功率因数的方法有两种， 一种是改善自然功率因数， 另一种是安装 人工补偿装置。无功功率补偿的种类和特点1 集中补偿在上下压配电所内设置假设干组电容器， 电容器接在配电母线上， 补偿供电范 围内的无功功率，如图 1 所示。 1.2组合就地补偿分散就地补偿电容器接在 高压配电装置或动力箱的母线上，对附近的电动机进行无功补偿，如图 2 所示。2 单独就地补偿将电容器装于箱内， 放置在电动机附近， 对其单独补偿。 图 3 为电容器直接 接在电动机端子上或保护设备末端， 一般不需要电容器用的操作保护设备， 称为 直接单独就地补偿。油井使用电容

7、补偿器后，无功功率和视在功率下确实很明显，但是为什么有 功功率和单井有功电量都上升了。 这样的话， 究竟是节电了还是耗电增加了？无 功补偿见到效果，应该有哪些表达？单井有功电量应该有什么反响？请专家赐 教！答：一般的用电负载都有线圈，如异步电动机绕组、电器的线圈等。线圈消耗感性无功即常称为滞后无功 ，电容那么消耗容性无功即常称为超前无功 。无功功率是不消耗能量的功率， 只是在交流电的半个周期内暂时将电能以磁场 感性无功或电场容性无功的形式储存起来，然后再另外半个周期内将所 储存的能量返还给电网。虽然无功不消耗电能，但是要储存电功率就必须通过增加电流来实现。而电流 的增加，电网传输线路的损耗将增

8、大。 所以增加无功本身不消耗功率， 而是增加 电流使电能传输的损耗增加。此外，由于电流的增加，供配电设备的负担加重， 负载能力下降。因此，应该进行补偿。否那么，电业部门将增收一定的额外收费以 作线路损耗和其它因此而造成的费用。你说：油井使用电容补偿器后，无功功率和视在功率下降确实很明显，但是为什么有功功率和单井有功电量都上升了？其实， 假设油井或单井设备的工作量没有 增加，有功功率和单井有功电量都不会上升。你说的情况可能是：1无功功率占视在功率的比重上升了，或者说功率因 数上升了。或者说是由于电网电流下降，可以增加负载。2、油井或单井的用点设备增加，因才可能使有功电量上升。对于第一种情况，应该

9、说是省电了，或能量损耗减少了；对于第二种情况， 不能说不是节电，应该说提高了供电设备的效率。也就是说，如果不补偿，同样 的供电设备和线路提供不了那么多的有功功率， 现在补偿后能够提供那么多的有 功功率是设备的效率或利用率增加了，也是有很高的经济效益的。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，所以说从用电部门来讲不会有什么集体的不同感觉，有功电量的消耗也不会有明显增 加，但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，着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

10、的电 费作为奖励，如果你单位的功率因数较高，建议你去当地的供电部门咨询一下。电网中的许多点设备是根据电磁感应原理工作的。 它们在能量转换过程中建 立交变磁场，在一个周期内吸收的功率和释放的功率相等， 这种功率叫无功功率。电力系统中，不但有有功功率平衡，无功功率也要平衡。有功功率、无功功率、视在功率之间的关系如图1所示QS= . P2 Q2S式中S视在功率，KVA- ©P有功功率，KWPQ无功功率，kvar图一©角为功率因数角，它的余弦cos© 是有功功率与视在功率之比即 cos© =P/S称为功率因数。由功率三角形可以看出，在一定的有功功率下，用电企业功

11、率因数cos©越小，那么所需的无功功率越大。如果无功功率不是由电容器提供， 那么必须由输电系 统供应，为满足用电的要求，供电线路和变压器的容量需增大。这样，不仅增加 供电投资、降低设备利用律，也将增加线路损耗。为此，国家供用电规那么规定： 无功电力应就地平衡，用户应在提高用电自然功率因数的根底上， 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到达相应的标准， 否那么供电部门可以拒绝提高功率因数， 防 止无功倒送，从而节约电能，提高运行质量都具有非常重要的意义。补偿的根本原理是：把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并连接在

12、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。采用并联电容器进行无功补偿的主要作用：1、 提高功率因数如图2所示图中Q1Q2P有功功率51 补偿前的视在功率52 补偿后的视在功率Q1补偿前的无功功率Q2补偿后的无功功率© 1补偿前的功率因数角图二© 2补偿后的功率因数角由图示中可以看出，在有功功率 P一定的前提下，无功功率补偿以后补偿量Qc=Q1-Q2,功率因数角由© 1©减小到&#

13、169; 2,贝U cos© 2>cos© 1提高了功率因 数。2、降低输电线路及变压器的损耗三相电路中，功率损耗 P的计算公式为 P=3P2RU2(coS)2(kw)式中P有功功率，KWU额定电压，KV ;R线路总电阻，？。由此可见，当功率因数cos©提高以后，线路中功率损耗大大下降 3、改善电压质量线路中电压损失厶U的计算公式U=3匕严(kv)Q1 b I Q2 :I图三由上式可见，当线路中，无功功率4、提高设备出力式中P有功功率，KW;Q无功功率， Kvar ；U额定电压，KV ;R线路总电阻，？；X线路感抗，？。Q减小以后，电压损失 U也就减小了。如

14、图3所示，由于有功功率P=S - cos ©，当供电设备的视在功率S 一定时, 如果功率因数cos©提高，即功率因数角由© 1到©2,那么设备可以提供的有功功 率P也随之增大到P+AP,可见，设备的有功出力提高了。电容器容量的选者：电容器安装容量的选者，可根据使用目的的不同，按改善功率因数，提高运行 电压和降低线路损失等因素来确定。按改善功率因数确定补偿容量的方法简便、明确，为国内外所通用。根据功率 补偿图如图2中功率之间的向量关系，可以求出无功补偿容量Qc,QcQ-Q 2 = p tg3 - P -tgj 工 P(tg3 -tg)(kvar)-1 Q(kvar)1 _1_91(COSR)式中P最大负荷月的平均有功功率， KW ;tg© 1、tg© 2补偿前后功率因数角的正切值；cos© 1、cos© 2补偿前