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功率因数的概念及用电企无功补偿(1)

北极星电力网技术频道    作者:金秋生   2012/10/15 10:32:47   

无功是一种资源,无功功率决非无用功率,只是不能直接转化为热、光、机械能。但在电能的生产、变压、输送、分配及电磁能量转换过程中起着重要作用。由于无功功率的作用和影响不像有功功率那样直观,因而用电企业普遍存在着重视有功,轻视无功的现象。

无功和有功一样是交流电能重要组成部分,形影相随缺一不可,时刻影响着用电企业对电能的有效利用率和用电成本。无功功率作为电功率的一部分,时刻陪伴和呵护着用电设备的正常运行,为电力系统提供电压支撑,为有功功率的输送保驾护航。

一、功率因数的概念

电力系统中发电厂向用点企业输送电能包括两部分:一部分是用来发光、发热、拖动机械等的功率叫有功功率;另一部分则是用来建立磁场,并为电能输送及保障有功功率转换所必不可少的往返交换功率叫无功功率。电网供应给用电企业的电能是有功功率和无功功率同时存在的,这种同时存在的功率称之为视在功率,它们之间的关系式为:

上式中角φ""是感性负载接于交流电路中时,电压与电流之间的相位差角。功率因数亦可称为交流电路中电压与电流之间相位差角的余弦。电网供电中,若用电企业负载的cosφ很小,则无功功率必将占用一定份额的视在功率,导致电脑利用率下降和电能损耗的增加。当用电企业负载性质发生变化时,也必将造成cosφ和运行电压的变化。为减少用电设备的电压降和功率损耗,用电企业则需积极自觉地实施无功补偿,以提高功率因数。

根据余弦函数可知:无论采用何种方法的无功补偿措施,其实质就是要减小电压与电流之间的相位差角φ"",使之达到提高功率因数,改善运行电压质量,降低电脑损耗,从而使用电企业降低电力成本。

二、用电企业的无功功率消耗

用电企业中使用的设备大部分是感性设备,它们运行中都要消耗无功功率,其消耗无功量的多少,主要取决于像异步发动机、配电变压器等这样的感性设备。

如异步电动机消耗的无功功率为励磁和漏磁两部分,可近似估算。对一台100kW异步电动机,其功率因数为0.8,在额定参数下运行,则要消耗75kvar的无功功率。配电变压器消耗的无功功率也分为励磁和漏磁两部分,可近似估算。如一合1000kVA的变压器,Ud=4.5%,Io=5,在额定参数下运行,消耗的无功功率约为95kvar。

用电企业所需的电能一般要经过多级变压和长距离输送,不但感性用电设备要消耗无功功率,而且供电线路也要消耗一定量的无功功率,其消耗的无功量按Q=3I2X10-3kvar进行计量。用电企业总的无功功率消耗量是各项无功功率消耗量的总和,同时企业消耗的无功功率总和Q总,还与同期企业用电的总有功功率P总有关,其关系式为:

式中tg中为企业各种感性设备功率因数的正切值。此见,当用电企 业总的功率因数小于0.8时,则消耗无功功率将大于有功功率,必须进行无功补偿。

三、无功的优化管理和补偿

电网供电中,无功与电压存在着较强的耦合关系,无功电流变化比有功电流对负载电压的影响大得多,无功功率在潜移默化地影响着电压质量。为此,用电企业在优化无功管理的同时,还要积极实施无功补偿,实现无功电源的优化配置,减少无功潮流,提高功率因数。

无功电源不像有功功率那样,只能由发电厂提供,而无功功率既可由发电机组提供,也可以由电容器、调相机、静止无功补偿装置和静止无功发生器等进行无功补偿。

发电机组作为无功电源可给用电企业提供无功功率,但对需经多级变压的长距离传送无功功率,若由发电机组提供必将产生不良影响:

来源:电力自动化产品信息
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