文档介绍：无功补偿基础知识
邯郸市恒山通用电气有限公司
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。
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。
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。
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
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:
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。
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:
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。
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。
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。