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一文读懂无功补偿原理

2023-11-30

一、功率(英语:power)是单位时间内做功的大小或能量转换的大小。

1、视在功率:视在功率是指发电机发出的总功率,其中可以分为有功部分和无功部分。

2、有功功率: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。

3、无功功率: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。凡是有电磁线圈的电气设备,建立磁场,就要消耗无功功率。无功功率不做功,但要保证有功功率的传导必须先满足电网的无功功率。


二、需要无功补偿的原因

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,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,从而影响用电设备的正常运行。

但是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要,这样用电设备才能在额定电压下工作。无功补偿是把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路,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。


三、无功补偿的一般方法

无功补偿通常采用的方法主要有3种:低压个别补偿、低压集中补偿、高压集中补偿。下面简单介绍3种补偿方式的适用范围及使用该种补偿方式的优缺点。

(1)低压个别补偿

低压个别补偿就是根据个别用电设备对无功的需要量将单台或多台低压电容器组分散地与用电设备并接,它与用电设备共用一套断路器,通过控制、保护装置与电机同时投切。随机补偿适用于补偿个别大容量且连接运行(如大中型异步电动机)的无功消耗,以补励磁无功为主。

低压个别补偿的优点是:用电设备运行时,无功补偿投入,用电设备停动时,补偿设备也退出,因此不会造成无功倒送,具有投资少、占位小、安装容易、配置方便灵活、维护简单、事故率低等优点。

(2)低压集中补偿

低压集中补偿是指将低压电容器通过低压开关接在配电变压器低压母线侧,以无功补偿投切装置作为控制保护装置,根据低压母线上的无功负荷而直接控制电容器的投切,电容器的投切是整组进行,做不到平滑的调节。低压补偿的优点:接线简单、运行维护工作量小,使无功就地平衡,从而提高配变利用率,降低网损,具有较高的经济性,是目前无功补偿中常用的手段之一。

(3)高压集中补偿

高压集中补偿是指将并联电容器组直接装在变电所的6~10KV高压母线上的补偿方式。适用于用户远离变电所在供电线路的末端,用户本身又有一定的高压负荷时,可以减少对电力系统无功的消耗并可以起到一定的补偿作用;补偿装置根据负荷的大小自动投切,补偿效益高。


四、采用无功补偿的优点

1、根据用电设备的功率因数,可测算输电线路的电能损失。通过现场技术改造,可使低于标准要求的功率因数达标,实现节电目的。

2、采用无功补偿技术,提高低压电网和用电设备的功率因数,是节电工作的一项重要措施。

3、无功补偿,它就是借助于无功补偿设备提花必要的无功功率,以提高系统的功率因数,降低能耗,改善电网电压质量,稳定设备运行。

4、减少电力损失,一般工厂动力配线依据不同的线路及负载情况,其电力损耗约20%-30%左右,使用电容提高功率因数后,总电波降低,可降低供电流与用电端的电力损失。

5、改善供电品质,提高功率因数,减少负载总电流及电压降,于变压器二次侧加装电容可改善功率因数提高二次侧电压。

6、延长设备寿命,改善功率因数后线路总电流减少,使接近中已经饱和的变压器、开关等机器设备和线路容量负荷降低,因此可以降低温升增加寿命(温度每降低10摄氏度,寿命可延长1倍)。

7、最终满足电力系统对无功补偿的监测要求,消除因为功率因数过低而产生的罚款。

8、无功补偿可以改善电能质量、降低电能损耗、挖掘发供电设备潜力、无功补偿减少用户电费支出,是一项投资少、收效快的节能措施。

9、无功补偿技术对和电单位的低压配电网的影响以及提高功率因数所带来的经济效益和社会效益,确定无功功率的补偿容量,确保补偿技术经济、合理、安全可靠,达到节约电能的目的。