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电力中的无功与有功

信息来源:本站 | 发布日期: 2014-05-12 | 浏览量:
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  无功电源同有功电源一样,是保证电能质量不可缺少的部分。在电力系统中应保持无功平衡,否则,将会使系统电压降低.设备损坏.功率因数下下降,严重时,会引起电压崩溃,系统解裂,造成大面积停电事故。因此,解决电网的无功容量不足,增装无功补偿设备,提高网络的功率因数,对电网的降损节电,安全可靠运行有着极为重要的意义。

  当电网需要增设的确定后,即应按照“全面规划,合理布局,分级补偿,就地平衡”的总原则,进行合理的配置,以便取得^大的综合补偿效益。

具体要求是:

  既要满足全区(地区或县)的无功功率平衡,还要满足分区(供电区).分站(变电站)的无功平衡,尽可能地使长距离输送的无功量小,^大限度地减少功率及电能损耗。

  集中补偿与分散补偿相结合,以分散补偿为主。既要在变电站进行集中补偿,又要在配电线路及部分用户进行分散补偿,但大部分补偿设备应配置在配电网络中,以实现就地就近补偿。

  电力部门补偿与用户补偿相结合。据统计分析,无功功率大约有50%消耗在用户方面,剩下的约50%左右消耗在电力网的损耗上。因此,电力部门与用户共同进行补偿是适宜的。

  降损与调压相结合,以降损为主。

1.同步发电机
  同步发电机既是有功电源,又是无功的主要电源。一般中.小型发电机的额定功率因数为0.80-0.85,即每供给万kw的有功功率,同时还供给7.5-6.2万kw的无功功率,如果发电机的有功输出未满载,在保证发电机的电压为额定电压,并且定转子电流不超过额定值的条件下,发电机的无功出力还可以适当增加。

2.输电线路的充电功率
  架空线路的导线是平行排列的。导线之间形成电容,当电压加在输电线上时,线路便产生充电电流。即使线路不接负载,也有电容电流流过。由于电容电流的存在,运行中的输电线路将产生充电功率,影响沿线路各点的电压,输电功率和功率因数。因此,分析电力网的运行情时,必须计算线路的电容和充电功率。

3.并联电容器
  并联电容器(又称移相电容器)是一种无功电源,他的主要用余是补偿电力网中感性负荷需要的无功,提高网络的功率因数,并兼有调压的辅助作用。

  并联电容器补偿的联结方式分为单相.三相星形.三相三角形三种。在实际接电中,为了满足补偿容量的需要,往往采用多台电容器并联或串联组成电容器组,若每台电容器的容量均为C0,则由m组并联,由n台串联组成的电容器组总容量为:

  C=m/n* C0

  并联电容器发出的无功功率与电压平方成正比,当电网传输的无功较大,补偿点的电压偏低,需要大量无功使电压恢复时,电容器发出的无功反而随电压的下降成平方关系减小,促使电压更趋于下降。相反,当补偿点电压偏高,需要减少无功时,电容器随电压升高而增发无功,又促使电压升高。电容器这种无功特性满足不了电网调压要求,为此,常用带负荷调压变压器与并联电容补偿配合使用的运行方式。如果没有带负荷调压装置,一般是将电容器组分成若干组,实行分组投切。当电网电压降低或负荷功率因数减少时,投入部分电容器组;反之,则切除部分电容器组。

  并联电容器由于具有设备简单.安装和维护方便.本身损耗低.节电效果显著等优点,在电力网的无功补偿中得到广泛的应用。

4.同期调相机
  同期调相机实质上是和中空载运行的同步电动机,既是一种专用的无功功率发电机,他不带任何机械负载,仅从电网上吸收少量的有功功率以供给本身的损耗。调相机的主要用途是发出无功功率,提高电网功率因数,改善电压质量,提高电力系统运行的稳定性。由于调相机容量较大,只能集中使用,一般装于大型的枢纽变电站内。

5.无功静止补偿装置
  无功静止之补偿装置(静止补偿器),是一种技术先进.调节性能好的动态无功功率补偿设备。主要由并联电容器组.可调饱和电抗器以及检测与控制系统三部分组成。

  静止补偿器兼有电容器和调相机二者的优点,既可在几个周波内快速完成调节,保持网络电压稳定,增强系统的稳定性。

  静止补偿装置主要用于:

  具有冲击性负荷的大型工业用户。

  在高压.超高压远距离输电线路末端,用于解决电压稳定问题。

  用于电网内的集中调压措施。

6.同步电动机的调相运行
  同步电机调相运行是一种特殊的运行方式,即发电机不发有功,只发无功。主要作用是补偿电网的无功不足。

7.同步电动机进相运行
  同步电动机是一种无功补偿设备,主要带机械负荷。它有两种运行方式:迟相运行(欠励磁运行,功率因数滞后),从电网吸收无功;进相运行(过励磁运行,功率因数超前),向电网输送无功。同步电动机造价较贵,维护较复杂,只有大容量时才采用。

8.异步电动机的同步化运行

  一般的绕线式异步电动机,可以改为同步化运行,向电网提供无功。其无功出力可以达到其额定有功功率的80%以上。但改造费较高,不经济,有功损耗增加,运行稳定性较差。

二.无功负荷

电动机的无功损耗

  异步电动机的无功损耗包括两部分:一部分是建立旋转磁场所需要的空载无功功率,约占时机额定无功功率的60%-70%,其大小主要与容量有关;另一部分是带负荷时在绕组漏抗中消耗的无功功率,他与电动机受载系数(负载率)的平方成正比,负载率越小,功率因数越低。

  异步电动机所消耗的无功功率可按下式计算:

  Q=Q0+( Qn -Q0)(P/Pn)2=Q0+(Qn-Q0) β2
  式中Q――电动机所消耗的无功功率,kwar;
  Q0――电动机空载无功功率,kwar;
  Qn――电动机额定无功功率,kwar;
  Pn――电动机额定有功功率,kw;
  P――电动机实际负载功率,kw;
  β――电动机的负载率。
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