无功补偿基础知识经典(课堂PPT)

cosP P
S P2 Q2
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什么是功率因数
式中：cosφ—功率因数 P—有功功率，KW Q—无功功率，Kvar S—视在功率，KVA
❖ 功率因数通常分为自然功率因数、瞬时功率因数和 加权平均功率因数三种。
❖ 在三相对称电路中，各相电压、电流为对称，功率 因数也相同。那么三相电路总的功率因数就等于各 相的功率因数。
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什么是无功功率
❖ 从物理概念来解释感性无功功率：由于电感线圈是 贮藏磁场能量的元件，当线圈加上交流电压后，电 压交变时，相应的磁场能量也随着变化。当电压增 大，电流及磁场能量也就相应加强，此时线圈的磁 场能量就将外电源供给的能量以磁场能量形式贮藏 起来；当电流减小和磁场能量减弱时，线圈把磁场 能量释放并输回到外面电路中。交流电感电路不消 耗功率，电路中仅是电源能量与磁场能量之间的往 复转换。
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无功分类
❖ 感性无功：电流矢量滞后于电压矢量90° 如电动机、变压器、晶闸管变流设备等
❖ 容性无功：电流矢量超前于电压矢量90° 如电容器、电缆输配电线路等
❖ 基波无功：与电源频率相等的无功（50HZ） ❖ 谐波无功：与电源频率不相等的无功
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什么是功率因数
❖ 实际供用电系统中的电力负荷并不是纯感性或纯容 性的，是既有电感或电容、又有电阻的负载。这种 负载的电压和电流的相量之间存在着一定的相位差， 相位角的余弦cosφ称为功率因数，又称力率。它是 有功功率与视在功率之比。 三相功率因数的计算公式为：
率因数越高，需要电网传输的功率越小。
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无功补偿的安排方式
❖ 1．集中补偿：装设在企业或地方总变电所 6~35KV母线上，可减少高压线路的无功损耗， 而且能提高本变电所的供电电压质量。
❖ 2．分散补偿：装设在功率因数较低的车间 或村镇终端变、配电所的高压或低压母线上。 这种方式与集中补偿有相同的优点，但无功 容量较小，效果较明显。
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什么是功率因数
❖ 非正弦电路的功率因数：
P=UI1 cosφ1
Q=UI1sinφ1
S=UI
此时非正弦电路功率因数为： P I1
UI I
co s1
式中：cosφ1—基波功率因数
I1—基波电流
I—总电流
由上式可以看出：功率因数是由基波电流相移和电 流波形畸变两个因素决定的。总电流可以看成由三 个分量，基波有功电流、基波无功电流和谐波电流 组成。
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无功补偿的作用
❖ 3．减少用户电费支出 （1）可避免因功率因数低于规定值而受罚。 （2）可减少用户内部因传输和分配无功功率 造成的有功功率损耗，电费可相应降低。
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无功补偿的作用
❖ 4 提高电力网传输能力 有功功率与视在功率的关系式为： P=Scosφ 可见，在传输一定有功功率的条件下，功
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无功补偿的安排方式
❖ 3．就地补偿：装设在异步电动机或电感性 用电设备附近，就地进行补偿。这种方式既 能提高用电设备供电回路的功率因数，又能 改变用电设备的电压质量。
*无功补偿的节能只是降低了补偿点至发电机 之间的供电损耗，所以高压侧的无功补偿不 能减少低压网侧的损耗，也不能使低压供电 变压器的利用率提高。根据最佳补偿理论， 就地补偿的节能效果最为显著。
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补偿方式的选择
❖ 集中补偿与分散补偿相结合，以分散补偿为 主；
❖ 调节补偿与固定补偿相结合，以固定补偿为 主；
❖ 高压补偿与低压补偿相结合，以低压补偿为 主。
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电能损耗
❖ 线损是电流在输变电设备和线路中流动产生的，因 而它由线路损耗和变压器损耗两部分组成。按损耗 的变化情况可划分为可变损耗和固定损耗。前者指 当电流通过导体和变压器所产生的损耗，包括变压 器的铜损和电力线路上的铜损，它与负荷率、电网 电压等因素有关，约占电网总损耗的80%~85% 。 后者指只要接通电源电力网就存在的损耗，包括变 压器的铁损，电缆线路、电容器及其他电器上的介 质损耗及各种计量仪表、互感器线圈上的铁损，它 与电网运行电压和频率有关，占总损耗15%~20% 。
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无功补偿的作用
❖ 无功补偿的主要作用就是提高功率因数以减 少设备容量和功率损耗、稳定电压和提高供 电质量，在长距离输电中提高输电稳定性和 输电能力以及平衡三相负载的有功和无功功 率。安装并联电容器进行无功补偿，可限制 无功功率在电网中的传输，相应减少了线路 的电压损耗，提高了配电网的电压质量。
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无功补偿的作用
❖ 2．提高变压器的利用率，减少投资 功率因数由cosφ1提高到cosφ2提高变压器利 用率为：
S% S1S 1S210 % 0 1c co o 1 2s s 10 % 0
由此可见，补偿后变压器的利用率比补偿前 提高ΔS%，可以带更多的负荷，减少了输变 电设备的投资。
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无功补偿的作用
❖ 1．提高电压质量
把线路中电流分为有功电流Ia和无功电流Ir，则线路中的
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电压损失:
U3IaRIrXl3P U R Ql X
式中： P—有功功率，KW
Q—无功功率，Kvar
U—额定电压，KV
R—线路总电阻，Ω
Xl—线路感抗，Ω
因此，提高功率因数后可减少线路上传输的无功功率Q，若 保持有功功率不变，而R、Xl均为定值，无功功率Q越小， 电压损失越小，从而提高了电压质量。
《无功补偿基础知识》
通用电气有限公司
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什么是无功功率
❖ 电网中电力设备大多是根据电磁感应原理工 作的，他们在能量转换过程中建立交变的磁 场，在一个周期内吸收的功率和释放的功率 相等。电源能量在通过纯电感或纯电容电路 时并没有能量消耗，仅在负荷与电源之间往 复交换，在三相之间流动，由于这种交换功 率不对外做功，因此称为无功功率。
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什么是无功补偿
❖ 电力系统中，不但有功功率要平衡，无 功功率也要平衡。 有功功率、无功功率、视在功率之间的 相量关系如图一 由式cosφ=P/S可知，在一定的有功功率 下，功率因数cosφ越小，所需的无功功 率越大。为满足用电的要求，供电线路 和变压器的容量就需要增加。这样，不 仅要增加供电投资、降低设备利用率， 也将增加线路损耗 。为了提高电网的经 济运行效率，根据电网中的无功类型， 人为的补偿容性无功或感性无功来抵消 线路的无功功率。
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什么是无功功率
❖ 从物理概念来解释容性无功功率：由于电容器是贮 藏电场能量的元件，当电容器加上交流电压后，电 压交变时，相应的电场能量也随着变化。当电压增 大，电流及电场能量也就相应加强，此时电容器的 电场能量就将外电源供给的能量以电场能量形式贮 藏起来；当电压减小和电场能量减弱时，电容器把 电场能量释放并输回到外面电路中。交流电容电路 不消耗功率，电路中仅是电源能量与电场能量之间 的往复转换。