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功率因数补偿方法

发布日期:2014-08-16 |
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    无功补偿的主要目的就是提升补偿系统的功率因数。因为供电局发出来的电是以KVA或者MVA来计算的,但是收费却是以KW,也就是实际所做的有用功来收费,两者之间有一个无效功率的差值,一般而言就是以KVAR为单位的无功功率。大部分的无效功都是电感性,也就是一般所谓的电动机、变压器、日光灯……,几乎所有的无效功都是电感性,电容性的非常少见。也就是因为这个电感性的存在,造成了系统里的一个KVAR值,三者之间是一个三角函数的关系。 
KVA2=KW2+KVAR2    

    简单来讲,在上面的公式中,如果今天的KVAR的值为零的话,KVA就会与KW相等,那么供电局发出来的1KVA的电就等于用户1KW的消耗,此时成本效益最高,所以功率因数是供电局非常在意的一个系数。用户如果没有达到理想的功率因数,相对地就是在消耗供电局的资源,所以这也是为什么功率因数是一个法规的限制。目前就国内而言功率因数规定是必须介于电感性的0.9~1之间,低于0.9需要接受处罚。这就是为什么我们必须要把功率因数控制在一个非常精密的范围。

  目前,功率因素补充方法如下:

  1.固定补偿

  (1)串联补偿。串联补偿主要用于输电、配电线路,将电容器与线路串联,已改变线路参数、减少线路的电压损失、提高线路末端的电压水平、减少网络的功率损耗和提高输送能力。

  (2)并联补偿。电力系统中的感性负载总电流滞后电压一个角度,若将电容器与负载并联,就能抵消一部分电感电流,从而降低了总电流,这就是并联补偿的原理。降低用电设备所需无功功率,提高功率因数,称为提高自然功率因数,其主要方法有:合理选择电机容量,控制电动机和电焊机的空载运行等。

  2.自动补偿

  自动补偿是将并联电容器的固定补偿方式采用自动控制,以调整和适应无功需求的实时变化。自动补偿能克服固定补偿的缺点,优化无功补偿的效果,提高无功补偿的能力,实现无功补偿的平滑调节,但自动补偿装置的结构相对较为复杂,设备造价也相对较高。

  无功功率补偿的方法包括了并联电容器补偿、同步电机补偿、动态无功功率补偿等。由于并联电容器具有功率损耗小、安装、运行、维护方便等优点,目前得到了普遍的应用。但固定并联补偿存在补偿功率不能平滑调节的缺点,同时由于电容器输出无功功率与电压平方成正比,当系统电压偏低时,需要更多的无功功率进行补偿以提高系统电压,电容器却因电压低而降低了出力。反之,系统不需无功补偿时,由于电容器的接入,将使负载端电压过分升高,影响补偿效果,这也是电容器补偿的一个缺点。

  此外,有些电力电子设备如整流器、变频器、开关电源等;可饱和设备如变压器、电动机、发电机等;电弧设备及电光源设备如电弧炉、日光灯等,这些设备均是主要的谐波源,运行时将产生大量的谐波。谐波对发动机、变压器、电动机、电容器等所有连接于电网的电器设备都有大小不等的危害,主要表现为产生谐波附加损耗,使得设备过载过热以及谐波过电压加速设备的绝缘老化等。   

  并联到线路上进行无功补偿的电容器对谐波会有放大作用,使得系统电压及电流的畸变更加严重。另外,谐波电流叠加在电容器的基波电流上,会使电容器的电流有效值增加,造成温度升高,减少电容器的使用寿命。   

  谐波电流使变压器的铜损耗增加,引起局部过热、振动、噪音增大、绕组附加发热等。   

  谐波污染也会增加电缆等输电线路的损耗。而且谐波污染对通讯质量有影响。当电流谐波分量较高时,可能会引起继电保护的过电压保护、过电流保护的误动作。   

  因此,如果系统量测出谐波含量过高时,除了电容器端需要串联适宜的调谐(detuned)电抗外,并需针对负载特性专案研讨加装谐波改善装置。
---转载自网络


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