無(wú)功補償柜

無(wú)功補償原理 

電網(wǎng)中的電力負荷如電動(dòng)機、變壓器等，大部分屬于感性負荷，在運行過(guò)程中需向這些設備提供相應的無(wú)功功率。在電網(wǎng)中安裝并聯(lián)電容器等無(wú)功補償設備以后，可以提供感性負載所消耗的無(wú)功功率，減少了電網(wǎng)電源向感性負荷提供、由線(xiàn)路輸送的無(wú)功功率，由于減少了無(wú)功功率在電網(wǎng)中的流動(dòng)，因此可以降低線(xiàn)路和變壓器因輸送無(wú)功功率造成的電能損耗，這就是無(wú)功補償。

無(wú)功補償原理

　　當電網(wǎng)電壓的波形為正弦波，且電壓與電流同相位時(shí)，電阻性電氣設備如白熾燈、電熱器等從電網(wǎng)上獲得的功率P等于電壓U和電流I的乘積，即：P=U×I。

　　電感性電氣設備如電動(dòng)機和變壓器等由于在運行時(shí)需要建立磁場(chǎng)，此時(shí)所消耗的能量不能轉化為有功功率，故被稱(chēng)為無(wú)功功率Q。此時(shí)電流滯后電壓一個(gè)角度φ。在選擇變配電設備時(shí)所根據的是視在功率S，即有功功率和無(wú)功功率的矢量和：  　無(wú)功功率為:

有功功率與視在功率的比值為功率因數:

　　cosf=P/S

　　無(wú)功功率的傳輸加重了電網(wǎng)負荷，使電網(wǎng)損耗增加，系統電壓下降。故需對其進(jìn)行就近和就地補償。并聯(lián)電容器可補償或平衡電氣設備的感性無(wú)功功率。當容性無(wú)功功率QC等于感性無(wú)功功率QL時(shí)，電網(wǎng)只傳輸有功功率P。根據國家有關(guān)規定，高壓用戶(hù)的功率因數應達到0.9以上，低壓用戶(hù)的功率因數應達到0.85以上。

　　如果選擇電容器功率為Qc，則功率因數為：

　　cosφ= P/ (P^2 + (QL-Qc)^2)^1/2

在實(shí)際工程中首先應根據負荷情況和供電部門(mén)的要求確定補償后所需達到的功率因數值，然后再計算電容器的安裝容量：

　　Qc = P(tanf1 - tanf2)=P〔(1/cos2f1-1)1/2-(1/cos2f2-1)1/2〕

　　式中:

　　Qc一電容器的安裝容量，kvar

　　P一系統的有功功率，kW

　　tanφ1--補償前的功率因數角, cosf1--補償前的功率因數

　　tanφ2--補償后的功率因數角, cosf2--補償后的功率因數[1] 

在大系統中，無(wú)功補償還用于調整電網(wǎng)的電壓，提高電網(wǎng)的穩定性。

在小系統中，通過(guò)恰當的無(wú)功補償方法還可以調整三相不平衡電流。按照wangs定理：在相與相之間跨接的電感或者電容可以在相間轉移有功電流。因此，對于三相電流不平衡的系統，只要恰當地在各相與相之間以及各相與零線(xiàn)之間接入不同容量的電容器，不但可以將各相的功率因數均補償至接近1，而且可以使各相的有功電流達到平衡狀態(tài)?；驹?/span>

無(wú)功補償

電網(wǎng)輸出的功率包括兩部分：一是有功功率；二是無(wú)功功率。直接消耗電能，把電能轉變?yōu)闄C械能、熱能、化學(xué)能或聲能，利用這些能作功，這部分功率稱(chēng)為有功功率；不消耗電能，只是把電能轉換為另一種形式的能，這種能作為電氣設備能夠作功的必備條件，并且，這種能是在電網(wǎng)中與電能進(jìn)行周期性轉換，這部分功率稱(chēng)為無(wú)功功率，如電磁元件建立磁場(chǎng)占用的電能，電容器建立電場(chǎng)所占的電能。電流在電感元件中作功時(shí)，電流滯后于電壓90°；而電流在電容元件中作功時(shí)，電流超前電壓90°。在同一電路中，電感電流與電容電流方向相反，互差180°。如果在電磁元件電路中有比例地安裝電容元件，使兩者的電流相互抵消，就可以使電流的矢量與電壓矢量之間的夾角縮小。

實(shí)現方式

把具有容性功率負荷的裝置與感性功率負荷并聯(lián)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(wú)功功率可由容性負荷輸出的無(wú)功功率補償。

意義

⑴補償無(wú)功功率，可以增加電網(wǎng)中有功功率的比例常數。

⑵減少發(fā)、供電設備的設計容量，減少投資，例如當功率因數cosΦ=0.8增加到cosΦ=0.95時(shí)，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(fā)、供電設備容量。因此，對新建、改建工程，應充分考慮無(wú)功補償，便可以減少設計容量，從而減少投資。

⑶降低線(xiàn)損，由公式ΔΡ%=（1-cosΦ/cosΦ）×100%得出其中cosΦ為補償后的功率因數，cosΦ為補償前的功率因數則：

cosΦ>cosΦ，所以提高功率因數后，線(xiàn)損率也下降了，減少設計容量、減少投資，增加電網(wǎng)中有功功率的輸送比例，以及降低線(xiàn)損都直接決定和影響著(zhù)供電企業(yè)的經(jīng)濟效益。所以，功率因數是考核經(jīng)濟效益的重要指標，規劃、實(shí)施無(wú)功補償勢在必行。

常用方式

① 集中補償：在高低壓配電線(xiàn)路中安裝并聯(lián)電容器組；

② 分組補償：在配電變壓器低壓側和用戶(hù)車(chē)間配電屏安裝并聯(lián)補償電容器；

③ 單臺電動(dòng)機就地補償：在單臺電動(dòng)機處安裝并聯(lián)電容器等。

加裝無(wú)功補償設備，不僅可使功率消耗小，功率因數提高，還可以充分挖掘設備輸送功率的潛力。

確定無(wú)功補償容量時(shí)，應注意以下兩點(diǎn)：

① 在輕負荷時(shí)要避免過(guò)補償，倒送無(wú)功造成功率損耗增加，也是不經(jīng)濟的。

② 功率因數越高，每千伏補償容量減少損耗的作用將變小，通常情況下，將功率因數提高到0.95就是合理補償

就三種補償方式而言，無(wú)功就地補償克服了集中補償和分組補償的缺點(diǎn)，是一種較為完善的補償方式：

⑴因電容器與電動(dòng)機直接并聯(lián)，同時(shí)投入或停用，可使無(wú)功不倒流，保證用戶(hù)功率因數始終處于滯后狀態(tài)，既有利于用戶(hù)，也有利于電網(wǎng)。

⑵有利于降低電動(dòng)機起動(dòng)電流，減少接觸器的火花，提高控制電器工作的可靠性，延長(cháng)電動(dòng)機與控制設備的使用壽命。

無(wú)功就地補償容量可以根據以下經(jīng)驗公式確定：Q≤UΙ0式中：Q---無(wú)功補償容量（kvar）；U---電動(dòng)機的額定電壓（V）；Ι0---電動(dòng)機空載電流（A）；但是無(wú)功就地補償也有其缺點(diǎn)：⑴不能全面取代高壓集中補償和低壓分組補償；眾所周之，無(wú)功補償按其安裝位置和接線(xiàn)方法可分為：高壓集中補償、低壓分組補償和低壓就地補償。其中就地補償區域最大，效果也好。但它總的電容器安裝容量比其它兩種方式要大，電容器利用率也低。高壓集中補償和低壓分組補償的電容器容量相對較小，利用率也高，且能補償變壓器自身的無(wú)功損耗。為此，這三種補償方式各有應用范圍，應結合實(shí)際確定使用場(chǎng)合，各司其職。