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功率计算 无功补偿

无功补偿效益及补偿容量的选择方法

  无功补偿,就其概念而言早为人所知,它就是借助于无功补偿设备提供必要的无功功率,以提高系统的功率因数,降低能耗,改善电网电压质量。无功补偿设备有多种,本文讨论的是最简单、最经济和应用最广泛的并联补偿电容器。下面分析和论述补偿的效益和补偿容量的选择方法。

  

  1无功补偿的效益

  在现代工矿企业中,在数量众多、容量大小不等的感性设备连接于电力系统中,以致电网传输功率除有功功率外,还需无功功率。一般自然平均功率因数在0.70~0.85之间。企业消耗电网的无功功率约占消耗有功功率的60%~90%,如果把功率因数提高到0.95左右,则无功消耗只占有功消耗的30%左右。由于减少了电网无功功率的输入,会给企业带来下列好处

  (1)节省企业电费开支。提高功率因数对企业的直接经济效益是明显的,因为国家电价制度中,从合理利用有限电能出发,对不同企业的功率因数规定了要求达到的不同数值,低于规定的数值,需要多收电费,高于规定数值,可相应地减少电费。可见,提高功率因数对企业有着重要的经济意义。

  (2)提高设备的利用率。对于原有供电设备来讲,在同样有功功率下,因功率因数的提高,负荷电流减少,因此向负荷传送功率所经过的变压器、开关和导线等供配电设备都增加了功率储备,从而满足了负荷增长的需要;如果原网络已趋于过载,由于功率因数的提高,输送无功电流的减少,使系统不致于过载运行,从而发挥原有设备的潜力;对尚处于设计阶段的新建企业来说则能降低设备容量,减少投资费用,在一定条件下,改善后的功率因数可以使所选变压器容量降低。因此,使用无功补偿不但减少初次投资费用,而且减少了运行后的基本电费。

  (3)降低系统的能耗。设R为系统总电阻,cosψ1和cosψ2为补偿前后功率因数,ΔP1和ΔP2为补偿前后线路损耗,则线损减少ΔP为:c16-1.GIF (652 bytes)。补偿前后线路传送的有功功率不变(即c16-58-1.GIF (393 bytes)),由于cosψ提高,补偿后的电压U2稍大于补偿前电压U1,为分析问题方便,可认为U2≈U1从而导出I1cosψ1=I2cosψ2。即I1/I2=cosψ2/cosψ1,这样线损c15-55-1.GIF (97 bytes)P减少的百分数为:P%=P/P1×100%=(1-I22/I12)×100%=(1-cos21/cos22)×100%。当功率因数从0.70~0.85提高到0.95时,由(2)式可求得有功损耗将降低20%~45%。

  (4)改善电压质量。以线路末端只有一个集中负荷为例,假设线路电阻和电抗为R、X,有功和无功为P、Q,则电压损失ΔU为:ΔU=(PR+QX)/U

  从(3)式可以看出,若减少无功功率Q,则有利于线路末端电压的稳定,有利于大电动机的起动。因此,无功补偿能改善电压质量(一般电压稳定不宜超过3%)。但是如果只追求改善电压质量来装设电容器是很不经济的,对于无功补偿应用的主要目的是改善功率因数,减少线损,电压质量只是一个附带作用。

  

  2无功功率补偿容量的选择方法

  无功补偿容量以提高功率因数为主要目的时,补偿容量的选择分两大类讨论,即单负荷就地补偿容量的选择(主要指电动机)和多负荷补偿容量的选择(指集中和局部分组补偿)。

   2.1电动机就地补偿容量的选择

  (1)根据补偿容量Qc不大于激励容量Qo的条件选择。即选取补偿电容量Qc为:c16-4.GIF (1443 bytes) K1为电容配比系数,一般取0.85<K1bd1.GIF (100 bytes)1;Qo为电动机空载激励无功功率;K2为电动机空载电流和额定电流之比,对多极小功率电动机取K2=0.40~0.45,对少极大功率电动机取K2=0.20~0.40。这样(4)式变为:Qc=K1K2Pe=(0.2~0.4)Pe

  考虑负载率及极对数等因素,按式(5)选取的补偿容量,在任何负载情况下都不会出现过补偿,而且功率因数可以补偿到0.90以上。若以额定负载下补偿到cos?2=1,则空载或轻载时电动机必然要过补偿,这样既影响电压,又会使电动机在断电后,由于电容的放电供给电动机励磁电流,使仍在旋转着的电动机成为异步发电机,从而使电压超过额定电压,对电动机的绝缘和电容器都不利。


点击次数:  更新时间:2017-04-06 11:08:10  【打印此页】  【关闭