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對于電網無功補償與功率因數的探析

發布時間:2019-06-24    訪問:284

    電網無功功率補償就是通過無功功率的補償裝置發出必要的無功功率,來提高系統的功率因數,從而降低系統的能耗,進一步的改善電網的電壓質量。本篇論文中是對電網的無功功率補償和電網的功率因數做了簡要的探析。

    當前,我國的電力事業突飛猛進的發展,電網的擴張速度越來越快,擴張的范圍也越來越廣,因此電力系統的負荷也成幾何倍數的增長,電網的等級也越來越高,發電廠、用電設備的單機容量也越來越大。由于電網容量的逐漸增加,對于電網的無功要求也在逐漸的增多,如果網絡的功率因數和電壓的降低會使得電氣設備不能夠很好的得到利用,降低了網絡的傳輸能力。從而就會引起系統的不必要的損耗。因此如何解決好電網中的無功功率的補償技術問題,提高系統的功率因數來減少設備容量和功率的損耗,對于穩定電壓和提高供電質量具有非常重要的意義。

    1.功率因數

    電網中的電動機、變壓器等電氣設備的電氣模型中既有電感又有電阻的感性負載,而感性負載的電壓和電流之間存在一個相位差,相位差的余弦值就是功率因數,它在數值上就是有功功率和視在功率之比,即。電網的功率因數可以反映電網中用電設備的使用情況是否合理,是一個重要的電能利用程度和用電管理水平的技術指標。

    2.無功補償

    無功補償就是利用無功功率補償設備發出無功功率,避免電網輸電系統傳輸的無功功率,從而可以降低系統的無功功率損耗,從而提高系統傳輸的無功功率,從而可以改善系統的供電質量。所以在電力系統的設備中按照比例安裝電容元件,從而可以讓兩者的電流相互抵消,從而減小系統中電壓向量和電流向量的夾角減小,從而可以提高系統能夠提供的有功功率,這就是無功補償的原理。

    因此無功功率補償主要是為了提高系統的功率因數,從而減少設備容量和功率的損耗,進而達到穩定電壓,提高電網的供電質量的效果。

    3影響功率因數的主要因數

    功率因數的產生主要是因為用電設備在交流電網的工作環境中,除了消耗有功功率以外還會消耗系統的無功功率,在系統的有功功率一定的情況下,如果減少系統的無功功率Q,就可以提高系統的功率因數。在某種極端的情況下,當無功功率為零的情況下,系統的功率因數就是1。因此提高系統的功率因數的問題實質就是減少系統設備的無功功率的使用量。

    3.1在電網系統中,異步電動機和變壓器是消耗系統無功功率最大的設備。在異步電動機中,定子和轉子之間的氣隙決定了異步電動機需要較多的無功功率。而異步電動機所消耗的無功功率主要是它在空載時的無功功率和在一定負載下的無功功率增加值兩個部分構成的。所以如果要想改善異步電動機的功率因數就要防止電機空載運行,并且需要盡可能的提高系統的負載率。變壓器所消耗的無功功率主要是在它在空載時的無功功率,他和變壓器的負載率沒有關系。因此要想改變電力系統和企業的功率因數,變壓器就不能空載運行,或者長期的運行在低負載的情況。

    3.2供電電壓超過規定的范圍也會對電網的功率因數造成影響。

    當供電電壓高于額定值的10%時,無功功率的增長就會很快。根據資料顯示,如果供電電壓高過額定的10%,工廠的無功功率就會增加35%。當供電電壓低于額定值的時候,無功功率就會相應的減少,這樣也會提高系統的功率因數。但是較低的工作電壓就會影響用電設備的正常工作。因此應該盡可能的保證系統的供電電壓穩定在額定電壓內。同時對于電網頻率的波動還會對異步電動機和變壓器的磁化無功功率造成影響。

    3.3電網的頻率波動會給異步電動機的正常工作造成影響。當異步電動機在低頻的工作情況下,相應的轉速就會下降,而火電廠的泵和風機等輔助設備的力矩也會有所下降,從而影響電廠的正常運行。

    3.4提高功率因數的主要方式

    3.4.1根據變壓器補償,把低壓電容器通過低壓保險接在配電柜的二次側,用來補償配電變壓器空載無功功率和漏磁無功功率。隨著變壓器的無功功率補償有以下優點:管理方式方便可靠,同時利于系統接線,能夠有效的補償空載時候的無功功率,這樣就使得無功平衡,從而提高了配變的利用率,降低了無功的損耗,是目前情況下補償系統無功的最常使用方法。

    3.4.2根據異步電動機進行補償。把低壓的電容器和電動機并聯,通過控制保護裝置和電機同時投切,來保證補償電機的無功損耗。這種方法可以有效的限制用電設備的無功功率。這種根據電機進行補償的優點在于用電設備在運行的過程中就可以進行無功補償,當用電設備不運行的時候,補償設備就不工作。而且不用頻繁的調整電機的補償容量。具有投資小、安裝方便等特點。

    3.4.3跟蹤補償。指的是把無功功率補償投切裝置做為控制保護裝置,把低壓電容器組補償在大用戶0.4KV母線上,進行補償。這種方式適合在100KVA以上的專用配電用戶,可以代替以上的兩種補償方式,并且這種補償方式的補償效果也比較好。這種補償方式的優點是運行方式靈活,運行的維護工作量小,比前兩種補償方式的壽命長,并且系統的可靠性增強。但是它的缺點是補償裝置的結構復雜,并且對于初期的投資成本比較高。

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