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对于电网无功补偿与功率因数的探析

发布时间:2019-06-24    访问:143

    电网无功功率补偿就是通过无功功率的补偿装置发出必要的无功功率,来提高系统的功率因数,从而降低系统的能耗,进一步的改善电网的电压质量。本篇论文中是对电网的无功功率补偿和电网的功率因数做了简要的探析。

    当前,我国的电力事?#20302;?#39134;猛进的发展,电网的扩张速度越来越快,扩张的范围也越来越广,因此电力系统的负荷也成?#36127;?#20493;数的增长,电网的等级也越来越高,发电厂、用电设备的单机容量也越来越大。由于电网容量的逐渐增加,对于电网的无功要求也在逐渐的增多,如果网络的功率因数和电压的降低会使得电气设备不能够很好的得到利用,降低了网络的传输能力。从而就会引起系统的不必要的损耗。因此如何解决好电网中的无功功率的补偿技术问题,提高系统的功率因数来减少设备容量和功率的损耗,对于稳定电压和提高供电质量具有非常重要的意义。

    1.功率因数

    电网中的电动机、变压器等电气设备的电气模型中既有电感又有电阻的?#34892;?#36127;载,而?#34892;?#36127;载的电压和电流之间存在一个相位差,相位差的余弦值就是功率因数,它在数值上就是有功功率和视在功率之比,即。电网的功率因数可以反映电网中用电设备的使用情况是否合理,是一个重要的电能利用程度和用电管理水平的技术指标。

    2.无功补偿

    无功补偿就是利用无功功率补偿设备发出无功功率,避免电网输电系统传输的无功功率,从而可以降低系统的无功功率损耗,从而提高系统传输的无功功率,从而可以改善系统的供电质量。所以在电力系统的设备中按照比例安装电容元件,从而可以让两者的电流相互抵消,从而减小系统中电压向量和电流向量的夹角减小,从而可以提高系统能够提供的有功功率,这就是无功补偿的原理。

    因此无功功率补偿主要是为了提高系统的功率因数,从而减少设备容量和功率的损耗,进而达到稳定电压,提高电网的供电质量的效果。

    3影响功率因数的主要因数

    功率因数的产生主要是因为用电设备在交流电网的工作环境中,除了消耗有功功率以外还会消耗系统的无功功率,在系统的有功功率?#27426;?#30340;情况下,如果减少系统的无功功率Q,就可以提高系统的功率因数。在某种极端的情况下,当无功功率为零的情况下,系统的功率因数就是1。因此提高系统的功率因数的问题实质就是减少系?#25104;?#22791;的无功功率的使用量。

    3.1在电网系统中,异步电动机和变压器是消耗系统无功功率最大的设备。在异步电动机中,定子和转子之间的气隙决定了异步电动机需要较多的无功功率。而异步电动机所消耗的无功功率主要是它在空载时的无功功率和在?#27426;?#36127;载下的无功功率增加值两个部分构成的。所以如果要想改善异步电动机的功率因数就要防止电机空载运行,并且需要尽可能的提高系统的负载率。变压器所消耗的无功功率主要是在它在空载时的无功功率,他和变压器的负载率没有关系。因此要想改变电力系统和企业的功率因数,变压器就不能空载运行,或者长期的运行在低负载的情况。

    3.2供电电压超过规定的范围?#19981;?#23545;电网的功率因数造成影响。

    当供电电压高于额定值的10%时,无功功率的增长就会很快。根据资料显示,如果供电电压高过额定的10%,工厂的无功功率就会增加35%。当供电电压低于额定值的时候,无功功率就会相应的减少,这样?#19981;?#25552;高系统的功率因数。但是?#31995;?#30340;工作电压就会影响用电设备的正常工作。因此应该尽可能的保证系统的供电电压稳定在额定电压内。同时对于电网频率的波动还会对异步电动机和变压器的磁化无功功率造成影响。

    3.3电网的频率波动会给异步电动机的正常工作造成影响。当异步电动机在低频的工作情况下,相应的转速就会下降,而火电厂的泵和风机等辅助设备的力矩?#19981;?#26377;所下降,从而影响电厂的正常运行。

    3.4提高功率因数的主要方式

    3.4.1根据变压器补偿,把低压电容器通过低压保险接在配电柜的二次侧,用来补偿配电变压器空载无功功率和漏磁无功功率。随着变压器的无功功率补偿有以下优点:管理方式方便可靠,同时利于系统接线,能够有效的补偿空载时候的无功功率,这样就使得无功平衡,从而提高了配变的利用率,降低了无功的损耗,是目前情况下补偿系统无功的最常使用方法。

    3.4.2根据异步电动机进行补偿。把低压的电容器和电动机并联,通过控制保护装置和电机同时投切,来保证补偿电机的无功损耗。这种方法可以有效的限制用电设备的无功功率。这?#25351;?#25454;电机进行补偿的优点在于用电设备在运行的过程中就可以进行无功补偿,当用电设备不运行的时候,补偿设备就不工作。而且不用频繁的调整电机的补偿容量。具有投资小、安装方便等特点。

    3.4.3跟踪补偿。指的是把无功功率补偿投切装置做为控制保护装置,把低压电容器组补偿在大用户0.4KV母线上,进行补偿。这种方式适合在100KVA以上的专用配电用户,可?#28304;?#26367;以上的两种补偿方式,并且这种补偿方式的补偿效果也比较好。这种补偿方式的优点是运行方式灵活,运行的维护工作量小,比前两种补偿方式的寿命长,并且系统的可靠性增强。但是它的缺点是补偿装置的结构复杂,并且对于初期的投资成本比较高。

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