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【標題】工廠供配電無功補償的意義

【作者】|【來源】|【發表時間】2017-4-22|【點擊數】1970 次

  隨著國家節能減排的大力推進,工業化工廠都有了自己的余熱發電和供配電系統。工廠供配電系統與外部電網并列運行,提高了工廠供配電系統安全可靠性同時各感性負載消耗了系統大量無功功率,進行無功補償和功率因素的調節具有重要的意義。


  1 無功功率和功率因素介紹


  (1)無功功率是電路中電場與磁場的交換而在電氣設備中建立和維持磁場的電功率。它不對外作功,而是將電能轉變為其他形式的能量。凡是有電磁線圈的電氣設備,要建立磁場,就要消耗無功功率。電動機轉子磁場就是靠從電源獲得無功功率建立起來的。變壓器也同樣需要無功功率,才能使變壓器的一次線圈產生磁場并在二次線圈感應出電壓。因此,沒有無功功率,電動機就不會轉動,變壓器也不能變壓,交流接觸器不會吸合。正常情況下,用電設備不但要從電源吸收有功功率,同時還需要從電源吸收無功功率。如果電網中的無功功率供不應求,用電設備就沒有足夠的無功功率來建立正常的電磁場,那么,這些用電設備就不能維持在額定情況下工作,用電設備的端電壓就要下降,從而影響電氣設備的正常運行。容性無功功率卻能補償因無功交換而損失的感性無功功率使無功得到有效平衡。從發電機和高壓輸電線供給的無功功率,遠遠滿足不了負荷的需要,所以在電網中要設置一些無功補償裝置來補充無功功率,以保證用戶對無功功率的需求這就是電網需要裝設無功補償裝置的道理。


  (2)電網中的電力負荷如電動機、變壓器等,屬于阻感性負載。電感性負載的電壓和電流的相量間存在著一個相位差,通常用相位角的余弦來表示。稱為功率因數。功率因數是反映電力用戶用電設備合理使用狀況、電能利用程度和用電管理水平的一項重要指標。功率因數分為自然功率因數、瞬時功率因數和加權平均功率因數。自然功率因數是指用電設備沒有安裝無功補償設備時的功率因數,或者說是用電設備本身所具有的功率因數。自然功率因數的高低主要取決于用電設備的負荷性質,電阻性負荷(白熾燈、電阻爐)的功率因數較高,等于1,而電感性負荷(電動機、電焊機)的功率因數比較低,都小于1。瞬時功率因數是指在某一瞬間由功率因數表讀出的功率因數。瞬時功率因數是隨著用電設備的類型、負荷的大小和電壓的高低而時刻變化。加權平均功率因數是指在一定時間段內功率因數的平均值。


  2 無功功率補償的方式


  在電力系統中,補償無功功率的方法很多,包括采用同步發電機、同步電動機、同步調相機、并聯電容器和SVC等。在許多工程的供電系統中,由于阻感性負載居多,總等效負載成感性,通常采用并聯電容器組補償無功功率,提高功率因數。當用自備發電機組供電時,都配有自動勵磁調壓裝置對無功和電壓自動調節。


  根據安裝位置不同,并聯電容器有三種補償方式:一是集中補償將電容器組集中安裝在母線上,以提高整個變電所的功率因素,減少饋出線路的無功損耗;二是將電容器組分別裝在功率因素較低的區域母線上分區補償,補償效果更佳,缺點是補償范圍比集中補償范圍小;三是將電容器組安裝在負載設備附近,就地進行無功補償,針對感性設備如異步電動機和以熒光燈為主的照明電路等,這種方式的優點是既能提高供電回路的功率因素,又能改善用電設備本身電壓質量,缺點是電容器分散布置,維護工作量大,隨著國產自愈式電容器技術與生產水平的提高,為就地補償方式的推廣創造了條件。


  3 提高功率因素的計算


  在感性負載上并聯電容器提高功率因數。感性負載電路中的電流落后于電壓,并聯電容器后可產生超前電壓900的電容支路電流,抵減落后于電壓的電流,使電路的總電流減小,從而減小阻抗角,提高功率因數。用串聯電容器的方法也可提高電路的功率因數,但串聯電容器使電路的總阻抗減小,總電流增大,從而加重電源的負擔,因而不采用串聯電容器的方法來提高功率因數。


  設負載的端電壓為U,電壓頻率為f,電源供給負載的功率為P,功率因數為,要將負載的功率因數從提高到,問需在負載兩端并聯多大的電容?


  4 功率因素提高的實際應用


  對裝接容量超過100kVA(kW)的電力用戶,還需根據功率因素調整電費,實行兩部制電價的電費計算。現以本單位的一臺電壓等級為10kV容量為1600kV的變壓器為例:某月總有功用電量為386570kWh,高峰時段有功電量133580kWh,平時段有功用電量236570kWh,低谷時段有功用電量38710kWh,最大需量為1320kWh,無功用電量為98720kVarh,若按最大需量為33.00元/kWh,其峰時段電價為0.9420元/kWh,平時段電價為0.5670元/kWh,谷時段電價為0.2570元/kWh,相應功率因素標準為0.90,實行兩部制電價則應付電費為多少?

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