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无功补偿漫谈
成都电业局培训中心
无功功率
概念
在交流电路中,由电源供给负载的电功率有两种;一种是有功功率P,一种是无功功率Q。
有功功率是保持用电设备正常运行所需的电功率,也就是将电能转换为其他形式能量(机械能、光能、热能)的电功率。比如:,带动水泵抽水或脱粒机脱粒;各种照明设备将电能转换为光能,供人们生活和工作照明。有功功率的符号用P表示,单位有瓦(W)、千瓦(kW)、兆瓦(MW)。
无功功率比较抽象,它是用于电路内电场与磁场的交换,并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。它不对外作功,而是转变为其他形式的能量。凡是有电磁线圈的电气设备,要建立磁场,就要消耗无功功率。比如40瓦的日光灯,除需40多瓦有功功率(镇流器也需消耗一部分有功功率)来发光外,还需80乏左右的无功功率供镇流器的线圈建立交变磁场用。由于它不对外做功,才被称之为“无功”。无功功率的符号用Q表示,单位为乏(Var)或千乏(kVar)。
无功功率决不是无用功率,它的用处很大。电动机需要建立和维持旋转磁场,使转子转动,从而带动机械运动,电动机的转子磁场就是靠从电源取得无功功率建立的。变压器也同样需要无功功率,才能使变压器的一次线圈产生磁场,在二次线圈感应出电压。因此,没有无功功率,电动机就不会转动,变压器也不能变压,交流接触器不会吸合。为了形象地说明这个问题,现举一个例子:农村修水利需要开挖土方运土,运土时用竹筐装满土,挑走的土好比是有功功率,挑空竹筐就好比是无功功率,竹筐并不是没用,没有竹筐泥土怎么运到堤上呢?
在正常情况下,用电设备不但要从电源取得有功功率,同时还需要从电源取得无功功率。如果电网中的无功功率供不应求,用电设备就没有足够的无功功率来建立正常的电磁场,那么,这些用电设备就不能维持在额定情况下工作,用电设备的端电压就要下降,从而影响用电设备的正常运行。
无功功率对供、用电产生一定的不良影响,主要表现在: (1)降低发电机有功功率的输出。(2)降低输、变电设备的供电能力。(3)造成线路电压损失增大和电能损耗的增加。(4)造成低功率因数运行和电压下降,使电气设备容量得不到充分发挥。
无功功率的影响
为什么要进行无功补偿?
从发电机和高压输电线供给的无功功率,远远满足不了负荷的需要,所以在电网中要设置一些无功补偿装置来补充无功功率,以保证用户对无功功率的需要,这样用电设备才能在额定电压下工作。这就是电网需要装设无功补偿装置的道理。
什么是功率因数,它的基本计算方法
我们将电网中的有效功率计为P,单位是KW,将无功功率计为Q,单位是KVar。总的视在功率S的值就是无功功率和有效功率的平方和再开根号。也就是S的平方等于P的平方与Q的平方和。换种说法,如果看成直角三角形,S是斜边,P和Q是两个直角边。
P
Q
S
φ
直角三角形中P和S的夹角就叫做功率因数角,如果用φ表示的话,.=P/S=cosφ。
无功补偿的原理
无功补偿,补偿的是系统提供的无功分量。一般情况下,电力公司或者电业局对某个工矿企业进行功率因数的考察,。,对该企业的用电有优惠价格,如果低于该数值的,就要进行罚款。
那么这个考核点在什么地方呢?一般都是在变压器的二次侧。打个比方,电力系统接入工矿企业的是10KV/400V的变压器,或者35KV/10KV的变压器,对于功率因数的考核点,前者是在400V侧,后者是在10KV侧。
从企业的角度看,企业的生产设备、照明设备等各类电力设备,它们所需要的功率因数是一定的,并不因为使用环境的变化而发生变化。打个比方,某个机床,它的额定功率是3KW,。那么简单理解起来,无论它放在什么环境下,它的输出功率(或者说视在功率)都是3KW,,也就是说它的有功功率都是2100KW。当然因为系统电压或者电流的波动视在功率可能会有些变化,我们为了分析的简便,就使用电压不变的情况来进行分析。