無(wú)功補償的主要目的就是提升補償系統的功率因數。因為供電局發(fā)出來(lái)的電是以KVA或者M(jìn)VA來(lái)計算的,但是收費卻是以KW,也就是實(shí)際所做的有用功來(lái)收費,兩者之間有一個(gè)無(wú)效功率的差值,一般而言就是以KVAR為單位的無(wú)功功率。大部分的無(wú)效功都是電感性,也就是一般所謂的電動(dòng)機、變壓器、日光燈……,幾乎所有的無(wú)效功都是電感性,電容性的非常少見(jiàn)。也就是因為這個(gè)電感性的存在,造成了系統里的一個(gè)KVAR值,三者之間是一個(gè)三角函數的關(guān)系?!?/span>
KVA2=KW2+KVAR2
簡(jiǎn)單來(lái)講,在上面的公式中,如果今天的KVAR的值為零的話(huà),KVA就會(huì )與KW相等,那么供電局發(fā)出來(lái)的1KVA的電就等于用戶(hù)1KW的消耗,此時(shí)成本效益最高,所以功率因數是供電局非常在意的一個(gè)系數。用戶(hù)如果沒(méi)有達到理想的功率因數,相對地就是在消耗供電局的資源,所以這也是為什么功率因數是一個(gè)法規的限制。目前就國內而言功率因數規定是必須介于電感性的0.9~1之間,低于0.9需要接受處罰。這就是為什么我們必須要把功率因數控制在一個(gè)非常精密的范圍。
目前,功率因素補充方法如下:
1.固定補償
(1)串聯(lián)補償。串聯(lián)補償主要用于輸電、配電線(xiàn)路,將電容器與線(xiàn)路串聯(lián),已改變線(xiàn)路參數、減少線(xiàn)路的電壓損失、提高線(xiàn)路末端的電壓水平、減少網(wǎng)絡(luò )的功率損耗和提高輸送能力。
(2)并聯(lián)補償。電力系統中的感性負載總電流滯后電壓一個(gè)角度,若將電容器與負載并聯(lián),就能抵消一部分電感電流,從而降低了總電流,這就是并聯(lián)補償的原理。降低用電設備所需無(wú)功功率,提高功率因數,稱(chēng)為提高自然功率因數,其主要方法有:合理選擇電機容量,控制電動(dòng)機和電焊機的空載運行等。
2.自動(dòng)補償
自動(dòng)補償是將并聯(lián)電容器的固定補償方式采用自動(dòng)控制,以調整和適應無(wú)功需求的實(shí)時(shí)變化。自動(dòng)補償能克服固定補償的缺點(diǎn),優(yōu)化無(wú)功補償的效果,提高無(wú)功補償的能力,實(shí)現無(wú)功補償的平滑調節,但自動(dòng)補償裝置的結構相對較為復雜,設備造價(jià)也相對較高。
無(wú)功功率補償的方法包括了并聯(lián)電容器補償、同步電機補償、動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補償等。由于并聯(lián)電容器具有功率損耗小、安裝、運行、維護方便等優(yōu)點(diǎn),目前得到了普遍的應用。但固定并聯(lián)補償存在補償功率不能平滑調節的缺點(diǎn),同時(shí)由于電容器輸出無(wú)功功率與電壓平方成正比,當系統電壓偏低時(shí),需要更多的無(wú)功功率進(jìn)行補償以提高系統電壓,電容器卻因電壓低而降低了出力。反之,系統不需無(wú)功補償時(shí),由于電容器的接入,將使負載端電壓過(guò)分升高,影響補償效果,這也是電容器補償的一個(gè)缺點(diǎn)。
此外,有些電力電子設備如整流器、變頻器、開(kāi)關(guān)電源等;可飽和設備如變壓器、電動(dòng)機、發(fā)電機等;電弧設備及電光源設備如電弧爐、日光燈等,這些設備均是主要的諧波源,運行時(shí)將產(chǎn)生大量的諧波。諧波對發(fā)動(dòng)機、變壓器、電動(dòng)機、電容器等所有連接于電網(wǎng)的電器設備都有大小不等的危害,主要表現為產(chǎn)生諧波附加損耗,使得設備過(guò)載過(guò)熱以及諧波過(guò)電壓加速設備的絕緣老化等。
并聯(lián)到線(xiàn)路上進(jìn)行無(wú)功補償的電容器對諧波會(huì )有放大作用,使得系統電壓及電流的畸變更加嚴重。另外,諧波電流疊加在電容器的基波電流上,會(huì )使電容器的電流有效值增加,造成溫度升高,減少電容器的使用壽命。
諧波電流使變壓器的銅損耗增加,引起局部過(guò)熱、振動(dòng)、噪音增大、繞組附加發(fā)熱等。
諧波污染也會(huì )增加電纜等輸電線(xiàn)路的損耗。而且諧波污染對通訊質(zhì)量有影響。當電流諧波分量較高時(shí),可能會(huì )引起繼電保護的過(guò)電壓保護、過(guò)電流保護的誤動(dòng)作。
因此,如果系統量測出諧波含量過(guò)高時(shí),除了電容器端需要串聯(lián)適宜的調諧(detuned)電抗外,并需針對負載特性專(zhuān)案研討加裝諧波改善裝置。
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