功率因数对供电系统的影响分析及无功补偿
浅析配电网功率因数对供电企业的影响
1 影 响功率 因数 的主要 因素
我们要了解功率因数产生的主要原因。功率因数 的产生主要是因为 交流用 电设备在其工作过程中 , 除消耗有功功率外,还需要无功功率。 当有功功率P 一定时 , 如减少无功功率Q ,则功率因数便能够提高 。 在极 端情况下 ,当Q 0 , =时 则其力率:。因此提高功率因数 问题的实质就是 1 减少用电设备的无功功率需要量。 1 )电感性设备和电力变压器是耗用无功功率的主要设备 。大量的 电感性设备,如异步 电动机 、感应电炉 、交流 电焊机等设备是无功功率 的主要消耗者。据有关的统计 , 在工矿企业所消耗的全部无功功率中 , 异步电动机的无功消耗占了6 % ~7 % ;而在异步电动机空载时所消耗 0 0 的无功叉 占到电动机总无功消耗的6 % ~ 0 o 7 %。所 以要改善异步电动机 的功率 因数就要防止电动机的空载运行并尽可能提高负载率。电力变压 器消耗 的无功功率一般约为其额定容量的l% ~ 5 它 的空载无功功 O 1 %, 率约为满载时的1 。因而 , 了改善电力系统和企业的功率因数 , 为 变压 器不应空载运行或长期处于低负载 。 2 供 电电压超出规定范 围也会对功率因数造成很大影响。当供电 ) 电压高于额定值的l%时,由于磁路饱和的影响,无功功率将增长得很 O 快 ,据有关资料统计 ,当供电电压为额定值的1O %时 ,一般无 功将增 l 3 3 %左右。当供电电压低于额定值时 , 15 1 无功功率也相应减少而使它们 的功率 因数有所提高。但供电电压降低会影响电气设备的正常工作 。所 以,应当采取措施使电力系统 的供电电压尽可能保持稳定。 3 电网频率 的波动也会 对异步电动机和变压器的磁化无功功率造 ) 成一定的影 响。以上论述了影响电力系统功率 因数的一些主要因素 ,因 此我们要 寻求一些行之有效 的、能够使低压电力网功率因数提高的一些 实用方法 ,使低压网能够实现无功的就地平衡 ,达到降损节能的效果 。
无功补偿的作用和原理
无功补偿的作用和原理无功补偿是电力系统中的重要概念,它是指通过采用补偿设备来控制无功功率的流动,以保持电力系统的功率平衡和电压稳定。
本文将介绍无功补偿的作用和原理,以及常用的无功补偿设备。
一、无功补偿的作用无功功率是电力系统中的虚功,对电网的运行和稳定性有一定的影响。
无功补偿的作用主要表现在以下几个方面:1. 改善电力系统的功率因数电力系统的功率因数是指有功功率和视在功率的比值,用来衡量电能的有效利用程度。
功率因数低会引起电网的电压降低、电流增大、线路损耗增加等问题。
通过无功补偿,可以减小无功功率的流动,提高功率因数,从而减少电网的损耗,提高供电质量。
2. 调整电网的电压水平无功补偿设备可以根据实际需要主动投入或退出运行,调节电网的电压水平。
当电压过高时,可以通过投入无功补偿设备来吸收一部分无功功率,从而降低电压水平;当电压过低时,可以通过退出无功补偿设备来释放一部分无功功率,提高电压水平。
通过这种方式,可以保持电网的电压稳定,提高供电可靠性。
3. 抑制电网谐波和电磁干扰无功补偿设备可以对电网谐波进行滤波和衰减,减少电网谐波对其他电气设备的干扰。
此外,无功补偿设备还可以提高电网的电能质量,减少电气设备的故障率,延长设备的使用寿命。
二、无功补偿的原理无功补偿的原理主要涉及电力系统中的三个方面:功率因数、无功功率和电压。
功率因数是电力系统中有功功率和视在功率的比值,通常用功率因数角(cosφ)来表示。
当电力系统中存在感性负载时,功率因数是正值;当电力系统中存在容性负载时,功率因数是负值。
为了提高功率因数,可以通过引入合适的无功补偿设备来平衡系统中的感性负载和容性负载。
无功功率是电力系统中的虚功,通常用无功功率角(Q)来表示。
感性负载所产生的无功功率是正值,而容性负载所产生的无功功率是负值。
通过补偿设备,可以调整电力系统中无功功率的流动方向和大小,实现无功功率的消纳或释放。
电压是电力系统中的重要参数,通过无功补偿设备可以调节电网的电压水平。
浅谈功率因数与无功补偿的关系
浅谈功率因数与无功补偿的关系摘要:功率因数的高低关系到输配电线路、设备的供电能力,也影响到其功率损耗。
本文从理论上分析了功率因数与无功补偿关系。
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。
关键词:功率因数;无功补偿一、前言功率因数是供用电系统的一项重要技术经济指标,用电设备在消耗有功功率的同时,还需大量的无功功率由电源送往负荷,功率因数反映的是用电设备在消耗一定的有功功率的同时所需的无功功率。
电网中无功功率消耗很大,大约有50%的无功功率消耗在输、变、配电设备上,50%的无功功率消耗于电力用户。
为了减少无功功率消耗和由此而造成的电网有功损耗,就必须减少无功功率在电网中的流动,即提高电网负荷的功率因数,从而达到节约电能,降低损耗的目的。
二、影响功率因数的主要因素功率因数的产生主要是因为交流用电设备在其工作过程中,除消耗有功功率外,还需要无功功率.当有功功率P一定时,如减少无功功率Q,则功率因数便能够提高。
提高功率因数问题的实质就是减少用电设备的无功功率需要量。
1)供电电压超出规定范围也会对功率因数造成很大的影响2)电网频率的波动也会对异步电机和变压器的磁化无功功率造成一定的影响3)异步电动机和电力变压器是耗用无功功率的主要设备以上是影响电力系统功率因数的一些主要因素,因此必须要寻求一些行之有效的、能够使电力网功率因数提高的方法。
就是加装无功补偿设备,使电网能够实现无功的就地平衡,达到降损节能的效果。
三、无功补偿的方法提高功率因数的主要方法是采用无功补偿技术,根据我国国情和电网现状,采用并联电容器作为无功补偿设备,是最经济的,同时安装维护最为方便。
现将采用电容器进行无功补偿的几种常用方式简述如下:1)站内集中实偿补偿点位于10~110kV变电站的10kV出线上,补偿设备安装于变电站内的户内或户外,为出线支路上所有负荷提供无功电源,补偿上一级电网的无功损耗。
无功补偿在电力系统中的作用与意义
无功补偿在电力系统中的作用与意义无功补偿是电力系统中的重要技术手段之一,其作用与意义广泛应用于电力系统的稳定运行和质量改善。
本文将从三个方面来阐述无功补偿的作用与意义。
一、无功补偿在电力系统中的作用1. 提升功率因数:无功补偿设备能够补偿电力系统中的无功功率,减少无功功率对有功功率的影响,从而提升功率因数。
功率因数是衡量电力系统运行效率的重要指标之一,高功率因数不仅能提高电力系统的运行效率,还能减少线路损耗,降低电流的谐波含量。
2. 调节电压稳定:电力系统运行中,无功功率的变化会导致电压波动,甚至引发电压失稳。
无功补偿能够通过调节功率因数来控制无功功率的流动,进而稳定电压,提高电力系统的可靠性。
3. 抑制谐波:电力系统中的谐波会对电力设备产生负面影响,如降低设备的寿命和运行效率,引发电网冗余和过载等问题。
无功补偿设备能够对谐波进行补偿,抑制谐波的产生和传播,提高电力系统的谐波抗扰能力。
二、无功补偿在电力系统中的意义1. 提高电力系统运行效率:通过无功补偿,能够减少电力系统中的无功损耗,提高有功功率的传输效率,降低线路损耗和电流损耗,从而提高电力系统的运行效率。
2. 降低电力系统负荷:无功补偿设备能够有效控制电压波动,稳定电力系统的运行,减轻系统负荷,提高供电质量。
特别是在大型工业厂短时间启动高功率设备时,无功补偿能够减少电压下降的幅度,降低电网的电压波动,保证电网的供电质量。
3. 降低线路损耗:无功补偿设备能够减少电力系统中的无功功率损耗。
无功功率的流动会产生感性和容性电流,这些电流会导致线路和设备的能量损耗。
通过无功补偿,能够减少这些损耗,降低线路损耗,提高电力系统的能效。
三、结语无功补偿在电力系统中具有重要的作用与意义,其能够提升功率因数,调节电压稳定,抑制谐波,提高电力系统的运行效率,降低负荷和线路损耗。
随着电力系统的发展与智能化技术的应用,无功补偿设备将发挥着更加关键的作用,为稳定供电和提高电力系统的可持续性发挥重要作用。
谈功率因数大小对电网的影响及补偿措施
8 6
郁少云 : 谈功率因数大小对电网的影响及补偿措施
第6 期
() 1尽量 减 小变 压器 和 电动机 的浮装容 量 ,减 少 变动同时投入或切除 ,也就是在实际中将电容器分
大马拉小 车现象 ,使 变压器 电动 机 的实 际负荷 在 别安装在各车间配电盘 的母线上。优点 :电容器利
7% 以 上 。 5
消耗所 占百分数。在 电力 网的运行 中 ,我们所希望 并尽可能提高负载率 。变压器消耗无功的主要成分 的是功率因数越大越好 ,如能做到这一点 ,则 电路 是它的空载无功功率 ,它和负载率 的大小无关。因
中的视在功率将大部分用来供给有功功率 ,以减少 而 ,为 了改善 电力 系统和企业的功率因数 ,变压器
1影响功率因数的主要因素
施使 电力 系统 的供 电电压尽可能保持稳定。
首先我们来 了解功率 因数产生的主要原 因。功 ( 电网频率 的波动也会对异步电机和变压器的 3 ) 率因数的产生主要是 因为交流用电设备在其工作过 磁化无功功率造成一定的影响。 程中 ,除消耗有功功率外 ,还需要无功功率 。是 由 12 提 高 功率 因数 的好处 . 负载中的 电阻、电感 和电容相对大小来决定 的,也 决定 。如果 电路 的负载为纯电阻 ,则功率 因数为 1 ,
所以提高功率 因数实际就是减少用 电设备无功功率 力 。
需要 量 。 11 压损失 ,减少 电压波 3 )
动,改善电能质量。
() 1异步电动机和电力变压器是耗用无功功率的
主要设备 。
( 可减少输 、变 、配 电设备 中的电流, 4 ) 因而降
无功功率的消耗。用户功率 因数的高低 ,对于电力 不应空载运行或长期处于低负载运行状态。
电力系统中的无功补偿与功率因数校正技术
电力系统中的无功补偿与功率因数校正技术电力系统作为现代社会不可或缺的基础设施,为各行各业提供了稳定、可靠的电能供应。
然而,在电力系统的运行过程中,我们经常会遇到一些问题,比如无功功率的产生和功率因数的失调。
这些问题既会对电力系统的运行产生不利影响,也会浪费大量的电能资源。
因此,在电力系统中,无功补偿与功率因数校正技术显得尤为重要。
一、无功补偿技术无功电流是一种与电压相位差90度的电流。
在电力系统中,无功功率的产生主要是由于电感性负载所引起的。
电感性负载包括电动机、变压器、电感性炉等。
这些负载对于电力系统的正常运行必不可少,但同时也会产生无功功率。
无功补偿技术可以通过各种方式来减少或消除无功功率的产生。
其中,最常见的无功补偿技术包括串联无功补偿和并联无功补偿。
串联无功补偿主要通过改变负载的电感性来减少无功功率的产生。
这可以通过在负载端串联一个电容器来实现。
电容器具有负电感性,可以与负载的电感性相抵消,从而减少或消除无功功率的产生。
并联无功补偿则是通过在电源端并联一个电容器或电抗器来实现。
这样可以改变电源的电流相位,使其与负载的电流相位基本一致,从而减少或消除无功功率的产生。
二、功率因数校正技术功率因数是衡量电力质量好坏的一个重要指标。
功率因数越高,说明电力系统对于电能的利用效率越高。
反之,功率因数越低,说明电力系统对于电能资源的浪费越严重。
功率因数的失调主要是由于负载的无功功率所引起的。
因此,通过减少或消除无功功率的产生,可以有效地提高功率因数。
功率因数校正技术主要包括有源功率因数校正和无源功率因数校正。
有源功率因数校正使用特殊的电力电子装置,如可控硅器件和功率电子变换器等,在电力系统中引入主动的有源功率因数校正装置。
这种装置可以通过实时监测负载的功率因数情况,并根据设定的目标来调节负载的无功功率,从而实现功率因数的校正。
无源功率因数校正则是利用电容器或电抗器对电力系统进行补偿,从而提高功率因数。
浅析电力系统中的功率因数及无功补偿方式
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续运行的无功消耗 , 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 ,用电设备停运 时 , 补偿设备也退 出,因此不会造成无功倒送 。 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 。 低压集中补偿的优点 : 接
备是无功功率的主要消耗者 。 据有关的统计 , 在T矿企业所消耗的全部 无功功率 中,异步 电动机 的无功消耗 占了 6 0 %~ 7 0 %;而在异步电动 机空载时所消耗 的无功又 占到 电动机总无功消耗 的 6 0 % ~7 0 %。所以
要改善 异步电动机 的功率 因数就要防止 电动 机的空载运行并尽可 能提 高负载率 。
仅为 Q ( Q < Q ) , 此时虽然系统中的无功功率也能平衡 , 但平衡条件所
决定的电压水平为 u ,而 u显然低于 U n 。在这种情况下 ,虽然可 以采 取某些措施 , 如改变某 台变压器 的变 比来提高局部地 区的 电压水平 , 但 整个系统的无功功率仍然不足 , 系统 的电压质量得不到全面改善 。 这种 平衡是系统无功功率不足时达到的平衡 ,是 南于系统的电压水平下降 , 无功功率负荷本身具有 的电压调节效应 , 使全 系统 的无功功率需求有所
下降而达到的平衡 , 是 南于系统 的电压水平下降 , 无功功率负荷本身具
有 的电压调节效应 ,使全系统 的无功功率需求有所下降而达到的 。
浅析功率因数及无功功率补偿之间的关系
第 7卷
第 4期
鸡 西 大 学 学 报
J UR O NAL OF JXIUNI RST I VE I Y
Vo . No. 17 4
20 0 7年 8月
Au . 0 7 g20
文章 编 号 :6 2 78 2 0 )4— 0 5—1 17 —6 5 (0 7 0 0 6
AP= 1 32 R×1 一 =IR/ U×C S 1 ×1 一 0 > ( 2 Of ) 0 () 5
提高功率因数前后线路的有功功率损耗可以分别表示为:
AP l 1 =3 R×1 一 =1R/ U× c s 1 l 0 , ( 2 o4 ) ×1 一 ( ) 0 6 AP 2 3 R×1 一 , /( = 1 2 0 =1R U× cs 2 2 o4 ) 0 () ×1 一 7
功功率是用其空载时 的无功功率 和一定 负载下无 功功率 增 加值 两部分组成 ,所 以改善异步 电动 机的功率 因数 就 要 防止 电动机的空载运行并尽可能提高负载率 。变压器 消耗 的无 功主要是空载无功功率 ,因而变压器不应空 载 运行或长期处于负载状态 。
2低 压 配 电网 无 功 补偿 的方 法
3无功 补 偿 的 合 理 配置 原 则
式 中AP AP。 AP 线 路的有功功率损耗 , 高功 、 、 : 提 率因素前后的有功功率损耗 (w 。 k ) I线路输送 的电流 ( ) : A。 U: 路 的额 定 电压 (v 。 线 k ) CS 。CS 线路 增 加 无 功 补 偿 前后 的功 率 因数 ; Of 、Of : P 线 路 输 送 的 有 功 功率 (w 。 : k ) R 线路的电阻 ( 。由 () ( ) : n) 6 、7 可知, 功率因数提高 后 , 路有功功率损耗下降。 线 ③异步 电动 机和电力度压器 是耗用无功功率 的主要 设备。 异 步 电动 机 的定 子 与 转 子 间 的 气 隙 是 决 定 异 步 电 动 机需要较多无功 的主要 因素 ,而异步电动机所耗用 的无
无功补偿对电力系统功率因数的改善效果分析
无功补偿对电力系统功率因数的改善效果分析电力系统中的功率因数是衡量电能利用效率的重要指标之一。
传统电力系统中存在无功功率的消耗,这部分功率没有直接参与有用功的产生,却会造成电能的浪费和电网负荷的增加。
为了改善功率因数,提高电力系统的效率和稳定性,引入无功补偿技术成为解决方案之一。
本文将对无功补偿技术对电力系统功率因数的改善效果进行分析。
一、功率因数及其影响功率因数是指电力系统中有用功和总功率的比值,用cosφ表示。
当cosφ为1时,说明电力系统中的有用功和总功率一致,电能被充分利用,功率因数处于最佳状态。
然而,由于电力系统中存在电感、电容等元件,会引入无功功率,导致功率因数降低。
降低的功率因数会对电力系统产生一系列不利影响。
首先,电网负荷增加,进而导致线路过载、电压变化不稳等问题。
其次,能源的浪费增大,电能的实际利用效率降低。
再次,变压器和输电线路等设备的寿命缩短,增加了系统的维护成本。
因此,改善功率因数成为了电力系统运行和管理中的重要任务。
二、无功补偿技术的原理无功补偿技术是通过在电力系统中引入无功补偿装置,主要包括静态无功补偿装置(SVC)和静态无功发生器(STATCOM)。
这些装置能够根据电力系统的需求,自动调节和控制电流的相位和振幅,以实现对功率因数的改善。
静态无功补偿装置是一种能够在短时间内提供无功功率补偿的设备,主要通过改变电流的相位来实现对功率因数的调节。
而静态无功发生器则是一种可控制电压源,能够根据电网的需求主动提供无功功率,从而实现对功率因数的改善。
三、无功补偿技术的效果1. 提高功率因数无功补偿装置通过提供与电网所需的无功功率相当的无功功率,并控制其在理想相位上进行补偿,可以显著提高电力系统的功率因数。
当无功功率达到补偿要求时,功率因数接近于1,电网的运行效率得到有效提升。
2. 减少传输损耗无功补偿技术可以有效减少电力系统中的无功功率流动,降低传输线路和变压器等设备的无功功率损耗。
功率因数对电力系统的影响及对策
() 1增加供电线路的损失 。 而为了减 少损失则必须增大供电线路 的 导线截面 , 增加投资;
() 2线路上的电压损失 , 降低了电压质量 ; () 3降低发 、 电设备 的有效利用率; 供 () 4 增加部分企业的电费支 出, 加大生产成本 。
3提高功 率因数的效果分析 . ( ) 高 功 率 因数 可 以 提 高 发 、 电设 备 的 供 电 能 力 、 1提 供 同样 的 设备 可以更充分利用。 () 2 提高功率 因数可 以提高用户设备利用率 , 节省用户 电气设备投 资, 挖掘现有电气设备潜 力。 () 3 提高功率 因数可 以降低 电力系统 电压损失和减少电压波动 , 以 改善电压质量。 如一条 3 k 5 V输 电线路全长 1k 负荷 电流为 1 0 , 0 m, 0 A 安装无 功补 偿设备 ( 并联电容器 ) , 后 功率 因数 由 0 提高 到 0 5 我们 可以计 算出 . 7 ., 9 大致抬高多少电压 。 线路压降 = . 2 ( 1 3 (有功 电流 ×电阻 )( 7 + 无功 电流 ×电抗 ) , )提高功 率因数有功电流与 电阻引起的压降不变 。 抬高电压 = . 2 17 ×电压 X( 3 补偿前无 功电流 一补偿后无功电流 ) X 电抗 。
在:
止无功补偿装 置等) 的情况下的功率因数。它取决于负荷性质。 于电 对 阻性负荷 ( 电阻炉等 ) 较多 的用户 , 其功率因数较高 , 电感性负荷( 而 电 焊机等 ) 多的用户 , 自然功率因数就较低 。电力负荷 中, 较 其 大部分用电 设备的实际 自 功率 因数都较低 , 然 仅为 6 %左右 。 以从用户改进设备 0 所 的运行状况着 手 , 使设备合理 配套 , 这是减少无功损耗 , 高 自然功率 提
关于工厂供电系统中的功率因数及无功补偿的探讨
关于工厂供电系统中的功率因数及பைடு நூலகம்功补偿的探讨
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摘要:由于我国百分之七十的电能都损耗于工业生产当中,而在工业供电系统中有百分之六十五以上都采用的是感性的负载设备,其在功率损 耗与电动电气设备、电力线路中的电能损耗也占到了工业电能总损耗的百分之二十到百分之三十,因此,我国各大工业企业面临着节能降耗的重大课 题,提高工厂供电系统中的功率因数具有非常重要的现实意义。本文就针对工厂供电系统中的功率因数及无功补偿展开分析与讨论。 关键词:工厂供电系统;功率因数;无功补偿
靠。 第三,工厂供电系统中变频器产生的 谐波影响 在工厂供电系统中的变频器工作过程 中,会产生大量的高次谐波,其不仅会对发 电设备、变电设备、供电设备与用电设备等 电气设备的耐压性造成严重的威胁,而且也 会造成大量无功功率的损耗,导致供电系统 中功率因数的急速下降,严重者,甚至会导 致整个工厂供电系统中周遭的电气设备无法 正常使用。 第四,工厂供电系统中供电线路自身 的损耗 在工厂的供电系统中,其供电线路 本身也会产生一部分的无功功率损耗,这 主要是由电流通过供电线路电抗时所造成 的,其消耗量一般较小。 三、提高工厂供电系统中功率因数的 措施 当前,在提高工厂供电系统中功率因 数的主要措施有两种类型:第一是提高工 厂供电系统中的自然功率因数;第二是采 用无功补偿来提高工厂供电系统的功率因 数。当采用第一种提高自然功率因数方法 之后仍然无法达到所需的工厂供电系统功 率因数,我们往往就会采用第二种无功补 偿的方法来提高。 第一,提高工厂供电系统中的自然功 率因数 首先,我们可以结合自身工厂供电 系统中的实际情况,对异步电动机等感应 负载设备的型号与容量进行科学合理的选 用,最大可能地保证其能够接近满载运 行;另外,也要对轻负载感应电动机和轻 负载电动机的接线进行合理有效的更换, 防止出现大马拉小车的现象,充分发挥其 应有的功能;如果工厂的供电系统条件情 况允许,我们还可以采用相同容量的同步 电动机来代替这些异步电动机,以更好地 提高工厂供电系统中的供电质量。其次, 我们要对工厂供电系统的整体工艺流程重 新作出合理的调整与安排,最大限度地改 善工厂供电系统中电气设备的实际运行状 况,对电焊机与机床电动机等相关设备的 空载运行进行合理限制,避免电力变压器 等的空载运转或者长期处于一种低负荷的 运转状态;此外,我们还可以将开关设置
功率因数过低,对电力系统的影响很大的原因
功率因数过低,对电力系统的影响很大,而尤其对电网企业影响最大:
1、当用户功率因数偏低时,需要从网上吸收无功功率,这样发电机组就要多发无功,而发无功也是需要能量的,它少发了有功,相当于降低了发电机的出力;
2、无功负荷在网上传送,白白占用了输、变、配电设备的资源,使上述设备利用率降低,而设备运行效率是以有功计算的,因而它使设备达不到额定出力,出力降低;为达到规定的出力,就要增大设备容量,提高了设备投资额;
3、无功影响电压,无功的传输和大量消耗,使系统电压不能满足要求,线路未端会电压很低,造成设备不能起车或达不到额定出力;
4、无功的缺乏,会使线路及电气设备中的电流增大,使损耗增大,即线损增加,增大电费支出。
用电者是1千瓦的负载,那么不管功率因数是0.5,还是0.9,他工作1小时实际上电表显示都是1度电,而国家规定是按有功电量收费电费。
正是因为上面4点原因,用户功率因数是0.5,或是0.9,在线路上的损耗却是不一样的,如果各个用户功率因数都低,合在一起就不的了了,因而要求用户无功功率“就地补偿”,自己补偿自己的;但按照规定,100KW以下的用户是不装无功表,即不考核无功电量的,因而100KW以下的用户很少自己装设无功补偿装置,为保证系统电压、降低线路损耗、提高设备的利用率,供电企业就要投入大量资金,改造设备进行集中无功补偿;而当100KW以上的用户功率因数达不到标准(大工业用户为0.90)时,供电企业为此投入的费用及运行成本就会更大;因而,国家规定对达不到功率因数标准的用户实行“功率因数调整电费”计费方式,以补偿供电企业的超成本支出。
供电部门是计量月平均功率因数,有专用的“无功电能表”记录一个月的无功用电量,它和本月的“有功电能表”示数进行联合运算,就能计算出本月的功率因数值来。
无功补偿的作用和原理
无功补偿的作用和原理无功补偿是电力系统中的一项重要措施,其主要作用是改善电力系统的功率因数,提高电网的稳定性和效率。
本文将介绍无功补偿的作用和原理,并探讨其在电力系统中的应用。
一、无功补偿的作用无功补偿主要通过调节电压和电流的相位差来实现,它的作用主要有以下几个方面:1. 改善功率因数:无功补偿可以将电力系统中的被动无功功率转变为有功功率,从而提高功率因数。
功率因数是衡量电力系统能效的重要指标,通过无功补偿可以使功率因数接近1,减少无功损耗,提高电网的能效。
2. 提高电网的稳定性:在电力系统中,大量的无功负荷会导致电压的波动,甚至引发电网的不稳定,无功补偿可以通过调整电压和电流的相位差,提高电网的稳定性。
尤其是在电力负荷变化较大的情况下,无功补偿能够有效地维持电网的电压水平,保持供电质量的稳定。
3. 提高输电效率:电力系统中,电流在输送过程中会产生一定的无功损耗,无功补偿可以减少这些无功损耗,提高电能的有效输送效率。
通过合理的无功补偿措施,可以降低输电线路的损耗以及输电损耗带来的电力资源浪费。
二、无功补偿的原理无功补偿的原理主要包括静态无功补偿和动态无功补偿两个方面。
1. 静态无功补偿静态无功补偿主要通过并联连接电容器和电抗器来实现。
电容器可以在电压低谷时释放无功功率,而电抗器则可以在电压高峰时吸收无功功率,实现系统的无功平衡。
静态无功补偿可以根据负载的实际需求进行调节,使系统达到最佳的电能传输状态。
2. 动态无功补偿动态无功补偿主要通过控制器和功率电子器件来实现。
控制器可以感知电网的无功功率需求,并根据需要调节功率电子器件的开关状态,以实现对电流相位的精确控制。
动态无功补偿具有响应速度快、控制精度高等优点,适用于对无功补偿精度要求较高的场合。
三、无功补偿的应用无功补偿广泛应用于各个领域的电力系统中,尤其是在电力输配电网、重要工业用电系统以及电力电容器等设备中。
1. 电力输配电网:在电力输配电网中,无功补偿可以提高电网的稳定性和负载能力,降低线损和电压波动,保证供电质量的稳定。
无功补偿与电力系统的功率因数关系
无功补偿与电力系统的功率因数关系无功补偿是一种在电力系统中常用的措施,用于改善功率因数,提高电力系统的效率和稳定性。
在本文中,我们将探讨无功补偿与电力系统功率因数之间的关系,并介绍一些常见的无功补偿设备。
一、功率因数的定义和意义功率因数是指电力系统中有功功率与视在功率之比,通常用符号cosφ或PF表示。
在理想情况下,我们希望功率因数接近于1,这意味着系统中的有功功率和视在功率几乎相等,电能得到最有效的利用。
然而,在实际电力系统中,存在着大量的电感性负载,如电机、变压器等,这些设备会产生无功功率。
无功功率对于电力系统来说是一种浪费,会导致电流、电压的失真,影响系统的稳定性和效率。
因此,通过无功补偿来减少无功功率,提高功率因数是至关重要的。
二、无功补偿技术无功补偿技术是指通过采用适当的电气设备来减少或抵消电力系统中的无功功率,以提高功率因数的方法。
常见的无功补偿设备包括静态无功补偿装置(STATCOM)、电容器组、静态无功自动补偿装置(SVC)等。
1. 静态无功补偿装置(STATCOM)STATCOM是一种通过控制无功电流来实现电力系统无功补偿的设备。
它采用功率电子器件,能够快速响应系统的需求,并能够根据电压、电流变化自动调节无功功率的输出。
通过使用STATCOM,可以减少或消除电力系统中的无功功率,从而提高功率因数。
2. 电容器组电容器是一种电气设备,可以储存和释放电能,用于补偿电力系统中的无功功率。
当电力系统中存在电感性负载时,通过连接适当的电容器组,可以提供负载所需的无功功率,从而抵消电感性负载产生的无功功率,改善功率因数。
3. 静态无功自动补偿装置(SVC)SVC是一种通过调节电力系统电流的相位和振幅来实现无功补偿的设备。
它采用多级电压型逆变器和电容器组,可以快速调节无功功率的大小和相位,用于控制电流和电压的波形,以达到提高功率因数的目的。
三、无功补偿与功率因数的关系无功补偿对于提高功率因数具有重要作用。
功率因数低的影响及补偿方式
功率因数低的影响及补偿方式功率因数低是指电路或设备的视在功率与有用功率之比较低。
当功率因数低于1时,电网中的无用功率增加,导致电网的负荷增加,能耗增加,还可能引起电源设备的过热、线路和设备的过载等问题。
因此,功率因数低对电网和设备的安全稳定运行产生了很大的影响。
1.电网负荷增加:功率因数低导致无用功率增加,电网传输的有用电能减少,使得电网负荷增加。
电网负荷超负荷会导致电网的电压降低,影响电网的供电质量。
2.电网传输能力降低:功率因数低会导致电流增大,而电网输送能力是由电流和电压决定的,因此功率因数低会降低电网的输送能力。
3.电能损耗增加:功率因数低会导致电网中电流增大,电缆线路的电阻损耗也相应增加,使得输电线路上的电能损耗增加,降低了输电的经济性。
4.设备过热和过载:功率因数低会导致电流增大,使得设备内部电阻产生了额外的热量,增加了设备的温升,容易引起设备过热,甚至过载。
为了解决功率因数低的问题,常采用以下补偿方式:1.并联电容器补偿:并联电容器是一种常用的补偿装置,它可以补偿电路中的无功功率,提高功率因数。
通过在负载电路的并联位置上加入合适容量的电容器,可以补偿出相应的无功功率,从而提高功率因数。
2.静态无功发生器(STATCOM):STATCOM是一种装置,通过控制器控制无功功率的注入或吸收,实现快速调节功率因数。
它可以提供持续、精确的调节,有效地解决功率因数问题。
3.动态无功补偿(DSTATCOM):DSTATCOM是一种通过控制器控制逆变器,将电网中的无功功率以均衡的方式注入或吸收,用于补偿功率因数低的装置。
DSTATCOM可以根据电网要求,提供动态的无功功率补偿,快速调节功率因数。
4.电力电子变压器:电力电子变压器是一种新型的电力变压装置,可以实现实时的电压和无功功率调节,从而改善电流波形,提高功率因数。
以上是常见的一些补偿方式,通过合适的补偿方式,可以有效地解决功率因数低的问题,提高系统的性能和稳定性,减少能耗损失。
浅析功率因数对公司电网影响及补偿方式
浅析功率因数对公司电网影响及补偿方式摘要:对广大供电企业来说,用户功率因数的高低,直接关系到电力网中的功率损耗和电能损耗,关系到供电线路的电压损失和电压波动,而且关系到节约用电和整个供电区域的供电质量,这是众所周知的道理。
因此,提高电力系统的功率因数,已成为电力工业中一个重要课题,而提高电力系统的功率因数,首先就要提高各用户的功率因数。
文中简要集中探讨了影响电网功率因数的主要因素以及高低压无功补偿的几种使用方法,以及确定无功补偿容量从而提高电力系统功率因数的一般方法。
关键词:功率因数;影响因素;补偿方法;容量确定许多用电设备均是根据电磁感应原理工作的,如配电变压器、电动机等,它们都是依靠建立交变磁场才能进行能量的转换和传递。
为建立交变磁场和感应磁通而需要的电功率称为无功功率,因此,所谓的"无功"并不是"无用"的电功率,只不过它的功率并不转化为机械能、热能而已;因此在供用电系统中除了需要有功电源外,还需要无功电源,两者缺一不可。
在功率三角形中,有功功率P与视在功率S的比值,称为功率因数COSφ,其计算公式为:COSφ=P/S在电力网的运行中,功率因数反映了电源输出的视在功率被有效利用的程度,我们希望的是功率因数越大越好。
这样电路中的无功功率可以降到最小,视在功率将大部分用来供给有功功率,从而提高电能输送的效率。
用户功率因数的高低,对于电力系统发、供、用电设备的充分利用,有着显著的影响。
用电功率因数变化直接影响系统有功功率和无功功率的比例变化,如用电COSφ过低,会使发电机多发无功功率,影响有功功率的输出,而无功功率输出输送得越多,线路的电压损耗就越大,送至用电末端的电压就越低。
电压损耗ΔU的大小可近似为ΔU=PR/U+QX/U式中:U为线路额定电压;P为线路输送有功功率Q为线路输送无功功率;R为线路电阻;X为线路电抗从上式可以看出,电压损耗是由两部分组成,一部分由输送有功负荷P产生,另一部分由输送无功功率Q产生。
功率因数低的影响及补偿方式
配网功率因数偏低的不良影响与常见补偿形式前言在现代用电企业中,有数量众多、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,还需提供大量的无功功率。
系统中各种无功功率输出应能满足系统负荷和网络损耗在额定电压下对无功功率的需求,否则会产生一系列的影响,对系统和用户设备的安全运行及使用寿命造成很大危害。
功率因数是无功功率与视在功率的比值,当无功功率不足时,直接导致功率因数偏低。
1功率因数偏低所带来的不良影响如果企业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%,当功率因数从0。
70~0。
85提高到0.95时,有功损耗将降低20%~45%,则无功消耗只占有功消耗的30%左右。
功率因数的偏低不仅是系统中的无功功率消耗过大,还会产生其他的危害: 1.网络的损耗大补偿前后线路传送的视在功率不变,较低的功率因数增加了变压器及有关电气设备网络内部的电能损耗,直接增加用电费用的支出。
2.网络输送容量低在变压器容量一定的情况下,如果功率因数低,则系统传送的有功功率也低,从而无法使设备的效率得到充分的利用,直接为企业创造经济效益。
3.用户侧电压偏移当功率因数偏低时,设备的电压变化大,无功损耗也大,设备老化加速,容易造成设备使用寿命缩短,影响设备运行,使安全问题增加和设备的原有设计寿命大打折扣.由于设备维护及因设备故障而造成停产会给企业造成严重的经济损。
4.加收力率电费(罚款)我国供用电规则规定,工业用户和装有带负荷调整电压装置的电力用户,功率因数应达到0。
9以上;凡是功率因数达不到上述规定的用户,电业部门对其加收一部分电费——力率电费(罚款).具体按照《功率因数调整电费办法》执行。
2 提高功率因数意义在实际工作中,提高功率因数意味着:1) 提高用电质量,减少电力线路的电压损失,改善设备运行条件,可保证设备在正常条件下工作,这就有利于安全生产。
2)可节约电能,降低生产成本,减少企业的电费开支。
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当装 有 就地 补偿 电容 器 的单 台异 步 电动 机 突
(
式 中, 为实 际补 偿容 量 ; 为额 定补 偿容 量 ; 为 电容 器 实 际工作 电压 ;u 为 电容器额 定 电
设移相 电容 器组 ,只 能补偿 6 lk 母线前 所有 -OV 向该母 线供 电的线路 上 的无功 功率 ,而 母线 后 的
线变化 越来 越慢 ,所 以在 工程 实际 中 ,如 果要 求
用户将 功率 因数提 高到 0 以上 ,将大大 增加 电 . 9
容 设备 的投 资 ,带来 的经济 效益 却并 不显著 ,供 电部 门一般 要求 用户将 功率 因数保 持在 09左右 。 . 由图 5可 以看 出,随着 并联 电容值 的增 加 ,
2 功 率 因数 对 供 电系统 的 影 响 分 析
在图 1 设U=2 0 o 34 , 中, 2 42 s 1t 在并联 c V
电容 C 之前 , L R 串联负 载 的有功 功 率P 1k ,功 =0W 率 因数 c s =06。根据 功 率 三 角形 ,可 以得 到 o ̄ . b 功 率 因 数 与 并 联 电容 以及 功 率 因 数 与 电流 ,勺 冉 数
() 2由于在 低功率 因数 情况 下 ,变压 器输 出 的
这 种方 式是 将 电容 器 组分别 装设在 各组用 电
机 电研 究及 设 计 制 造
《 电技 术 》2 1 第 4期 机 0 0年
设备 或单 独 的大 容量 电动 机 处 。分散 就地 补偿 从
补偿效 果 上看 是 比较理 想 的 ,但 设备 投 资较大 ,
在 工厂 用 电设 备 中 , 然存 在 过励 状 态 下 的 虽
滞 后于 电压 U , 为 滞后 的功率 因数 角 , 而 电 容 电流 超 前
同步 电动 机 等 阻容 性 负荷 以及 电阻 、电容 与 电感
性质 的线 缆 损耗 , 是 综合 了供 用 电设备 负 荷 之 但
后 的 供 电负 荷 一般 呈 阻 感性 质 ,甚 至 呈 感 性 。因 此 ,在 运 行 过 程 中 ,除 了 消耗 有 功 功 率外 ,还 需 要 大量 的无 功功 率 在 电源 至 负荷 之 间交 换 , 而 从
功率 因数不 断提 高 ,电流 , 逐渐 递减 。
综 上所 述 ,功率 因数对 工厂 供配 电系 统 的影 响主要 表现在 以下 两个方 面 :
用 户 电网并没有 得 到无功 补偿 ,因而对 于用 户来 讲 ,经 济效益 较差 。但 由于用 户 6 lk 母 线上 - OV 无 功功 率变化 比较 平稳 ,因而便 于运 行管 理和 调 节 ,而且 利用 率 高 ,还 可提 高供 电变 压器 的负荷
于电压 , 以为超前
的 功率 因数 角 。并联 电容 C , 电流 由 后
, 与, , 合成 , 由 图 图2 相量关系图
导致 功 率 因数大 大 降低 , 给 工 厂 供配 电系 统造 这
成 了 不利 影 响 。在 工厂 供 配 电系统 中 ,补 偿 无 功 功 率 提 高 功 率 因数 的方 法 通 常 是 并联 电力 电 容 器 。根 据补 偿 装 置装 设 地 点 的 不 同 ,工 厂 供 电系 .
能力 。从 全局 上看 可 以改善 地 区电 网 ,甚至 区域
() 1在输 送 的有功功 率相 同 的情 况下 ,较 低 的
功 率因数 将导 致系 统 电流增加 。系统 电流增 加将 产 生 以下后 果 :
① 增加 供配 电系 统 中变压器 、线缆 、母线 、 开关 、互感 器等 供 电设备 的容量 ,从 而增 加系 统 的投 资成本 ;
统 的运行 成本 ;
式 中: 为月平 均负 载率 ,主 要考虑 由计 算负 荷计
算 出的 瞬时功 率 因数 与平均 功率 因数 的差 异而 引
入 ,通常取 = .~08。 07 . 33 分散 就地 补偿 .
③增加 电压 损 失 ,从 而 降低供 电质 量 , 电气
设备运 行条 件变差 。
4 UN o 1 。 3 I×0
() 5
式 ,
为供 电系统 额 定线 电压 ( ; I 为 电动 V) 。
机 额 定空载 电流( 。 A) 另外 ,如 果 实 际运 行 电压 与 电容 器额 定 电压 不 一 致 ,则 电容 器 的实 际补 偿 容量 须 进行 换算 ,
即
电 网 电压 、提 高供 电质 量 、保证 电 网安全稳 定 运 行 都 有着 十分 重 要 的作用 【。 5 】
在图 3中,并联电容 ,功率因数从 cs 提高 o ̄
到 cs o  ̄ ,无 功 功率
功 翠 因 敢0 ∞^
Q o 少 到 。 3 减 ,此 时无功
图 5功率因数与 电流 的关 系曲线
功率 的减 少量 Qo 3一 。 即为 无功 功率 补偿 的容量
Q ,即 c
由图 4可 以看 出 , 率 因数 从 06提 高到 07 功 . .、
学关 系 】
功率 因数 角 为 ,在 R 串联 负载 上 并联 电容 C L
之后 , 产生 电容 电流 J 『 c,电路的功率因数角变为
。
对 应 的相量 关 系如 图 2所 示 。
cs o O:— :— — — =— ——
,
/ (t 一 C P +Pa m U ) n
=
4 结 语
较低 的功 率 数将 会 给供 配 电系 统 带来 诸 多
不利 的影 响 ,熟悉 和 掌握 提高 功率 因数 的方法 在
供配 电系统 设 计 中尤为 重 要 。在实 际系统 中,上 述 三 种 并 联 电容 器 的无 功 补 偿 方 法 往 往 同时 并 存 , 以求 合 理提 高各 个 系统 位 置上 的功 率 因数 。 在 无 功补 偿 设计 时 ,应 根据 工 程 的实 际情 况 灵活 的加 以运 用 。 另外 ,在 无 功补偿 设 计过 程 中 ,合 理地 选择 无 功补 偿 容量 ,对 提 高功 率 因数 、调 整
法。
不变 的情况 下 , 联 电 并
容 C ,无功 功率 由Q3 后 0 减
少 到 。,视 在功 率 0 也
相 应地 减 少到
,而 功
图 3 功 率 三 角 形
率 因 数 从 C S 提 高 到 O
COS ’
1 电容器补偿原理
图 1所 示 为 电容无 功补 偿 原理 电路 图,未 并 联 电容 C 之前 ,R L串联 负载流 过 的 电流 为 I L,
2可 以看 出 ,并联 电容 之后 , Ll4 , :gz 、 即 功率 因数 提高 了。
比 小 ,
图 3所 示 为功率 三 角形 示意 图 ,从 图上可 以 明显 看 出功 率 因数 的提 高 与无 功功 率和 视 在功 率 变 化 的关 系 。在有 功 功率
。
统 中 电力 电容器 的设 置 主要 有 高 压集 中补 偿 、低 压成 组 补偿 和 分 散 就地 补 偿 三 种方 式 L。针对 并 J J 联 电力 电容 器 补 偿 无 功 功 率 以提 高功 率 因 数 的 方法 , 文 利用 MA L 软 件 分 析 了功 率 因 数对 本 T AB 工厂 供 配 电系 统 的影 响 , 讨 论 了三 种 并 联 电 力 并 电容 器 无 功 补 偿 方 式 下 无 功 补 偿 容 量 的 选 择 方
参考文 献: [】 有 明 . 代 供 电技 术 [ . 京 : 中 国 电力 出版 社 ,2 0 . 1 邹 现 M】 北 08
[] 波. 2金 电路分析实验教程 【 . :西安 电子科技大学 出版社 ,2 0 . M] 西安 08
压。
然与 电源 断开 时 , 电容 器 将对 电动机 放 电而 产 生
白励 磁现 象 ;若 补偿 容 量 过大 ,又可 能 因 电动 机 惯性 转动 而产 生过 电压 ,导致 电动机 损坏 。 以 , 所 补 偿 容 量 应 以 电容 器 ( ) 组 的放 电 电流 不 大 于 电动 机 空 载 电流为 限 , 即【 】
07 、08 . 、09 .5 ,所 并联 的 电容值 .5 .、08 5 .、09 、1 呈递增 趋势 。但是 ,功率 因数从 09提高 到 1 . ,曲
Q 00 00= ( n 一t # c= 3— 3 0 a # a t n )
正切 值 。
( 3 )
式 中 tn a #, tn 分别 为补 偿前 后功 率 因数角 的 a 32 高压 电容 器固定 补偿 . 这种 方式 是在变 电所 6 lk 母线上 集 中装 - OV
电所 低 压 配 电室 内 ,运 行 维 护 比较 方 便 。对 于
工 厂 存 在 的 谐 波 源 ,车 间 变 压 器 也 起 到 了隔 离 和 衰 减 谐 波 的 作 用 ,有 利 于低 压 移 相 电容器 的 .
安 全 稳 定运 行 。 】 此 方式 下 的补 偿容 量 的计算可 由图 3推得 :
《 电技术 》2 1 年第 4期 机 00
机 电研究及设计制造
关 系
有 功 功率减 少 ,系统 输送 的有 功成 分减 少 ,无 功
成分增加,降低了供电设备的有效利用率 。
3 并联 电容器无功补偿容 量的选择
31 低压 电容 器 自动补偿 .
这 种 方 式 是 把 低 压 电容 器 组 装 设 在 车 间变 压 器 低 压 3 0 线 上 ,实际 补偿 容 量 随 自然 功 8V母
机 电研究及设计制造
《 电技术》2 1 机 0 0年第 4期