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          為什么采用補償裝置?

          發布時間:2020-10-14 瀏覽次數:987

          正常情況,用電設備不但要從電源取得有功功率,同時還需要從電源取得無功功率。在電力系統中除發電機是無功功率的電源外,線路的電容也產生部分無功功率。


          在上述兩種無功電源不能滿足電網無功功率的要求時,導致系統電壓及功率因數降低,從而損壞用電設備,嚴重時會造成電壓崩潰,使系統瓦解,造成大面積停電。2003年7月,和加拿大出現一起嚴重的停電事故,初的起因,就是該片區內的一個小城市的無功功率嚴重不平衡,拖垮了當地電網,引起連鎖反應,后導致大面積停電。


          所以在電網中要設置一些無功補償裝置來補充無功功率,以保證用戶對無功功率的需要,這樣用電設備才能在額定電壓下工作。無功補償是把具有容性功率負荷的裝置與感性功率負荷并聯接在同一電路,能量在兩種負荷之間相互交換,這樣,感性負荷所需要的無功功率可由容性負荷輸出的無功功率補償。

          補償無功功率,可以減少發、供電設備的設計容量,減少投資,例如當功率因數cosФ=0.8增加到cosФ=0.95時,裝1Kvar電容器可節省設備容量0.52KW;反之,增加0.52KW對原有設備而言,相當于增大了發、供電設備容量。因此,對新建、改建工程,應充分考慮無功補償,便可以減少設計容量,從而減少投資。

          降低線損,由公式ΔP%=(1-cosφ/cosФ)×100.%得出其中cosφ為補償前的功率因數,cosФ為補償后的功率因數,則cosФ﹥cosφ,所以提高功率因數后,線損率也下降了,減少設計容量、減少投資,增加電網中有功功率的輸送比例,以及降低線損都直接決定和影響著供電企業的經濟效益。所以功率因數是考核經濟效益的重要指標,規劃、實施無功補償勢在必行。


          視在功率(S):發電機發出的總功率,可以分為有功部分和無功部分

          有功功率(P):將電能轉化為其他形式的能量(光能、熱能、機械能)的電功率

          無功功率(Q):為建立交變磁場和感應磁通而需要的電功率

          三者關系為:S^2=P^2+Q^2

          功率因數:cosφ=P/S



          影響功率因數的因素


          01.大量的電感性設備,如異步電動機、感應電爐、交流電焊機等設備是無功功率的主要消耗者;

          02.變壓器消耗的無功功率一般約為其額定容量的10%~15%,它的滿載無功功率約為空載的1/3,因而,為了電力系統和企業的功率因數,變壓器不應空載運行或長期處于低負載運行狀態;

          03.供電電壓超出規定范圍也會對功率因數造成很大影響。當供電電壓高于額定值10%時,由于磁路飽和的影響,無功功率將增長很快。




          補償的原則


          電網無功補償基本上按照分層、分區就地平衡原則考慮,并應能隨負荷或者電壓進行調整,保證系統各樞紐變電站的電壓在正常和事故后均能滿足規定的要求,避免經長線路或多級變壓器傳送無功功率。

          所謂分層,是指主要承擔有功功率傳輸的220~500kV電網,應盡量保持各電壓層間無功功率平衡,減少各電壓層間的無功功率串動;所謂分區,是指110kV及以下的供電電網,應實現無功功率分區和就地平衡。


          無功補償柜


          分類


          01. 無源補償裝置。包括并聯電抗器、并聯電容器和串聯電容器。無源補償裝置僅用于特性阻抗補償和線路的阻抗補償,如并聯電容器用來產生無功以減小線路的無功輸送,減小電壓損失;串聯電容器可用于長線路補償。

          02.有源補償裝置。通常為并聯連接式,用于維持末端電壓恒定。能對連接處的微小電壓偏移做出反應,準確地發出或吸收無功功率的修正量。

          并聯電容器成套裝置

          并聯電容器是目前主要的無功補償方法。其主要特點是價格低,效率高,運行成本低,在保護的情況下可靠性也很高。

          在高壓及中壓系統中主要使用固定連接的并聯電容器組,而在低壓配電系統中則主要使用自動控制電容器投切的自動無功補償裝置。自動無功補償裝置的結構則多種多樣形形色色,適用于各種不同的負荷呢況。對于低壓自動無功補償裝置將另文詳細介紹。

          并聯電容器的主要缺點是其對諧波的敏感性。當電網中含有諧波時,電容器的電流會急劇增大,還會與電網中的感性元件諧振使諧波放大,另外,并聯電容器屬于恒阻抗元件,在電網電壓下降時其輸出的無功電出下降,因此不利于電網的無功。



          優缺點


          ①TCR--晶閘管控制電抗器

          ②TSC--晶閘管投切電容器



          意義


          01.功率因數。盡量避免發電機降低功率因數運行,同時也防止從遠方向負載輸送無功引起電壓和功率損耗。

          02.電壓調節。負載對無功需求的變化,會引起供電點電壓的變化,而補償裝置就是起著維持供電電壓在規定范圍內的重要作用。

          03.供電品質,減少負載總電流及電壓降,于變壓器二次側加裝電容可功率因數提高二次側電壓。

          04.減少電力損失,一般工廠動力配線依據不同的線路及負載情況,其電力損耗約20%-30%左右,使用電容提高功率因數后,總電波降低,可降低供電流與用電端的電力損失。


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