無(wú)功功率補(bǔ)償在電力系統(tǒng)中所承擔(dān)的作用

摘要：無(wú)功功率補(bǔ)償在電力系統(tǒng)中所承擔(dān)的作用是提高電網(wǎng)的功率因數(shù)，降低供電變壓器及輸送線路的損耗，提高供電效率，改善供電環(huán)境。所以無(wú)功功率補(bǔ)償裝置在電力供電系統(tǒng)中占有著非常重要的位置。合理的選擇無(wú)功補(bǔ)償裝置，不但可以最大限度的減少電網(wǎng)的損耗，而且可以電提高網(wǎng)質(zhì)量；反之，若選擇或使用不當(dāng)，便可能造成供電系統(tǒng)的電壓波動(dòng)、諧波增大等諸多不利因素。

關(guān)鍵詞：無(wú)功功率 無(wú)功補(bǔ)償 功率因數(shù) 電容器

線損是電流在輸變電設(shè)備和線路中流動(dòng)產(chǎn)生的，因而它由線路損耗和變壓器損耗兩部分組成。按損耗的變化情況可劃分為可變損耗和固定損耗。前者指當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)體和變壓器所產(chǎn)生的損耗，包括變壓器的銅損和電力線路上的銅損，它與負(fù)荷率、電網(wǎng)電壓等因素有關(guān)，約占電網(wǎng)總損耗的80%—85%。后者指只要接通電源電力網(wǎng)就存在的損耗，包括變壓器的鐵損，電纜線路、電容器及其他電器上的介質(zhì)損耗及各種計(jì)量?jī)x表、互感器線圈上的鐵損，它與電網(wǎng)運(yùn)行電壓和頻率有關(guān)，占總損耗15%～20%。我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，線損較大。發(fā)達(dá)國(guó)家的線損約為2%—3%，而我國(guó)在2006年的線損統(tǒng)計(jì)為7.l%，所以線損的解決顯得越來(lái)越重要。

1、無(wú)功功率

1.1無(wú)功功率的定義

電網(wǎng)中電力設(shè)備大多是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的，他們?cè)谀芰哭D(zhuǎn)換過(guò)程中建立交變的磁場(chǎng)，在一個(gè)周期內(nèi)吸收的功率和釋放的功率相等。電源能量在通過(guò)純電感或純電容電路時(shí)并沒(méi)有能量消耗，僅在負(fù)荷與電源之間往復(fù)交換，在三相之間流動(dòng)，由于這種交換功率不對(duì)外做功，因此稱為無(wú)功功率。

1.2無(wú)功功率的作用

無(wú)功功率決不是無(wú)用功率，它的用處很大。電動(dòng)機(jī)需要建立和維持旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)機(jī)械運(yùn)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)就是靠從電源取得無(wú)功功率建立的。變壓器也同樣需要無(wú)功功率，才能使變壓器的一次線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，在二次線圈感應(yīng)出電壓。因此，沒(méi)有無(wú)功功率，電動(dòng)機(jī)就不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，變壓器也不能變壓，交流接觸器不會(huì)吸合。在正常情況下，用電設(shè)備不但要從電源取得有功功率，同時(shí)還需要從電源取得無(wú)功功率。

1.3無(wú)功分類

感性無(wú)功：電流矢量滯后于電壓矢量90°，如電動(dòng)機(jī)、變壓器、晶閘管變流設(shè)備等；容性無(wú)功：電流矢量超前于電壓矢量90°，如電容器、電纜輸配電線路等；基波無(wú)功：與電源頻率相等的無(wú)功（50HZ）；諧波無(wú)功：與電源頻率不相等的無(wú)功。

2、無(wú)功補(bǔ)償

在電力系統(tǒng)中，不但有功功率需要平衡，無(wú)功功率也需要平衡。

2.1無(wú)功補(bǔ)償?shù)淖饔?/p>

無(wú)功補(bǔ)償?shù)闹饕饔镁褪翘岣吖β室驍?shù)以減少設(shè)備容量和功率損耗、穩(wěn)定電壓和提高供電質(zhì)量，在長(zhǎng)距離輸電中提高輸電穩(wěn)定性和輸電能力以及平衡三相負(fù)載的有功和無(wú)功功率。安裝并聯(lián)電容器進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，可限制無(wú)功功率在電網(wǎng)中的傳輸，相應(yīng)減少了線路的電壓損耗，提高了配電網(wǎng)的電壓質(zhì)量。

（1）提高變壓器的利用率，減少投資；功率因數(shù)由cosΦ1提高到cosΦ2提高變壓器利用率為：

（2）減少用戶電費(fèi)支出；可避免因功率因數(shù)低于規(guī)定值而受罰。可減少用戶內(nèi)部因傳輸和分配無(wú)功功率造成的有功功率損耗，電費(fèi)可相應(yīng)降低。

（3）提高電力網(wǎng)傳輸能力；有功功率與視在功率的關(guān)系式為：

P=ScosΦ

2.2功率因數(shù)

實(shí)際供用電系統(tǒng)中的電力負(fù)荷并不是純感性或純?nèi)菪缘模羌扔须姼谢螂娙荨⒂钟须娮璧呢?fù)載。這種負(fù)載的電壓和電流的相量之間存在著一定的相位差，相位角的余弦cosΦ稱為功率因數(shù)，又稱力率。它是有功功率與視在功率之比。

2.3無(wú)功補(bǔ)償?shù)幕驹硎?/p>

把具有容性功率負(fù)荷的裝置與感性功率負(fù)荷并聯(lián)接在同一電路，能量在兩種負(fù)荷之間相互交換。這樣，感性負(fù)荷所需要的無(wú)功功率可由容性負(fù)荷輸出的無(wú)功功率補(bǔ)償。

2.4無(wú)功補(bǔ)償?shù)某Ｓ醚b置

（1）同步調(diào)相機(jī)；早期的無(wú)功功率補(bǔ)償裝置主要為同步調(diào)相機(jī)，多為高壓側(cè)集中補(bǔ)償。同步調(diào)相機(jī)目前在現(xiàn)場(chǎng)仍有少量使用。

（2）靜止補(bǔ)償裝置；靜止補(bǔ)償器的基本作用是連續(xù)而迅速地控制無(wú)功功率，即以快速的響應(yīng)，通過(guò)發(fā)出或吸收無(wú)功功率來(lái)控制它所連接的輸電系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)電壓。靜止補(bǔ)償器由于其價(jià)格較低、維護(hù)簡(jiǎn)單、工作可靠，在國(guó)內(nèi)仍是主流補(bǔ)償裝置。

2.5無(wú)功補(bǔ)償?shù)闹饕绞?/p>

配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)闹饕绞接形宸N：變電站補(bǔ)償、配電線路補(bǔ)償、隨機(jī)補(bǔ)償、隨器補(bǔ)償、跟蹤補(bǔ)償。

變電站補(bǔ)償：針對(duì)電網(wǎng)的無(wú)功平衡，在變電站進(jìn)行集中補(bǔ)償，補(bǔ)償裝置包括并聯(lián)電容器、同步調(diào)相機(jī)、靜止補(bǔ)償器等，主要目的是平衡電網(wǎng)的無(wú)功功率，改善電網(wǎng)的功率因數(shù)，提高系統(tǒng)終端變電所的母線電壓，補(bǔ)償變電站主變壓器和高壓輸電線路的無(wú)功損耗。

配電線路補(bǔ)償：線路無(wú)功補(bǔ)償即通過(guò)在線路桿塔上安裝電容器實(shí)現(xiàn)無(wú)功補(bǔ)償。線路補(bǔ)償點(diǎn)不宜過(guò)多；控制方式應(yīng)從簡(jiǎn)，一般不采用分組投切控制；補(bǔ)償容量也不宜過(guò)大，避免出現(xiàn)過(guò)補(bǔ)償現(xiàn)象；保護(hù)也要從簡(jiǎn)，可采用熔斷器和避雷器作為過(guò)流和過(guò)壓保護(hù)。

隨機(jī)補(bǔ)償：隨機(jī)補(bǔ)償就是將低壓電容器組與電動(dòng)機(jī)并接，通過(guò)控制、保護(hù)裝置與電動(dòng)機(jī)同時(shí)投切的一種無(wú)功補(bǔ)償方式。縣級(jí)配電網(wǎng)中有很大一部分的無(wú)功功率消耗在電動(dòng)機(jī)上，因此，搞好電動(dòng)機(jī)的無(wú)功補(bǔ)償，使其無(wú)功就地平衡，既能減少配電線路的損耗，同時(shí)還可以提高電動(dòng)機(jī)的出力。

2.6電容器直接補(bǔ)償?shù)奈：?/p>

電網(wǎng)諧波與并聯(lián)電容器的運(yùn)行有較大的關(guān)系，因?yàn)殡娙萜骺赡苁闺娋W(wǎng)中的諧波電流放大，有時(shí)甚至在電網(wǎng)中產(chǎn)生諧振，使電器設(shè)備受到嚴(yán)重?fù)p壞，破壞電網(wǎng)的正常運(yùn)行。在供電系統(tǒng)中作為無(wú)功補(bǔ)償用的并聯(lián)電容器，對(duì)于某次諧波若與呈感性的系統(tǒng)電抗發(fā)生并聯(lián)諧振，則可能出現(xiàn)過(guò)電壓而造成危害。過(guò)大的諧波電流可能使電容器壽命縮短、鼓肚、熔絲群爆甚至燒損。

3、無(wú)功補(bǔ)償容量的確定

電容器的補(bǔ)償容量與采用的補(bǔ)償方式、未補(bǔ)償時(shí)的負(fù)載情況、電容器的接法有關(guān)。

4、結(jié)語(yǔ)

電力系統(tǒng)中線路損耗和變壓器損耗對(duì)電網(wǎng)電壓及電能質(zhì)量形成了很大影響，無(wú)功功率補(bǔ)償在電力系統(tǒng)中所承擔(dān)的作用是提高電網(wǎng)的功率因數(shù)，降低供電變壓器及輸送線路的損耗，提高供電效率，改善供電環(huán)境。通過(guò)合理的選擇無(wú)功補(bǔ)償裝置，不但可以最大限度的減少電網(wǎng)的損耗，而且可以電提高網(wǎng)質(zhì)量。本文對(duì)無(wú)功功率、無(wú)功補(bǔ)償?shù)雀鞣矫娴幕径x及工作原理進(jìn)行了詳細(xì)的的介紹，提出了電容器直接補(bǔ)償?shù)奈：Γ钊胩接懥藷o(wú)功補(bǔ)償容量的計(jì)算方法。

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