功率因数对电力系统影响论文
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功率因数对供配电系统电能质量的影响摘要:详细介绍了功率因数对供配电系统电能质量的影响以及两种提高功率因数的方法:传统法和补偿法。
关键词:功率因数无功补偿感性负荷电能质量中图分类号: u223.6 文献标识码: a 文章编号:众所周知,电能是现代工业生产的主要能源和动力,现代社会信息技术和其他高新技术都是建立在电能应用基础之上的。
但是,电能的生产、供应和使用过程是同时进行的,只能用多少发多少,不像其他商品那样可以大量储存。
因此,发电、供电和用电每时每刻都必须保持平衡。
否则,用电负荷增加,电力系统的频率和电压就要下降,可能造成严重的后果。
在负荷正常的情况下,如果功率因数达不到规定的要求,则会造成电能的极度浪费和有色金属的过度损耗,这些在合理的运用电能方面都是不允许的。
如何提高电能的利用率,提高人均用电量。
解决此问题的最好办法就是提高电力系统及用电设备的功率因数,有效的利用电能。
1 功率因数功率因数是交流电路的重要技术数据之一。
功率因数的高低,对于电气设备的利用率和分析、研究电能消耗等问题都有十分重要的意义。
在交流电路中,电压与电流之间的相位差(φ)的余弦叫作功率因数,用符号cosφ表示,在数值上。
功率因数是有功功率和视在功率的比值,即cosφ=p/s。
功率因数的大小与电路的负荷性质有关,一般白炽灯泡、电阻炉等电阻负荷的功率因数为1,具有电感或电容性负载的电路功率因数都小于1。
感性负载除了从电网吸收部分有功功率外,还和电源之间进行能量的交换。
这部分交换的能量并不做功,称它为无功功率。
如果负载的功率因数愈低,那么负载所吸收的无功功率就愈大。
这说明发电设备的容量仅有一小部分被有效利用,其余部分只是在电源与负载之间进行无用的功率交换。
这样必须提高负载的功率因数。
所以,供电部门对用电单位的功率因数有一定的标准2 提高功率因数的方法提高功率因数的途径主要在于如何减少电力系统中各部分所需的无功功率,特别是减少负载取用的无功功率。
论低压配电网功率因数对供电企业的影响摘要:对广大供电企业来说,用户功率因数的高低,直接关系到电力网中的功率损耗和电能损耗,关系到供电线路的电压损失和电压波动,而且关系到节约电能和整个供电区域的供电质量,这是众所周知的道理。
提高电力系统的功率因数,已成为电力工业中一个重要课题。
文中简要集中探讨了影响电网功率因数的主要因素以及低压无功补偿的几种实用方法,和确定无功补偿容量从而提高电力系统功率因数的一般方法。
关键词:功率因数影响因素补偿方法容量确定功率因数是指电力网中线路的视在功率供给有功功率的消耗所占百分数。
在电力网的运行中,我们所希望的是功率因数越大越好,如能做到这一点,则电路中的视在功率将大部分用来供给有功功率,以减少无功功率的消耗。
用户功率因数的高低,对于电力系统发、供、用电设备的充分利用,有着显著的影响。
适当提高用户的功率因数,不但可以充分的发挥发、供电设备的生产能力、减少线路损失、改善电压质量,而且可以提高用户用电设备的工作效率和为用户本身节约电能。
其社会效益及经济效益都会是非常显著的。
1.影响功率因数的主要因素首先我们来了解功率因数产生的主要原因。
功率因数的产生主要是因为交流用电设备在其工作过程中,除消耗有功功率外,还需要无功功率。
当有功功率p一定时,如减少无功功率q,则功率因数便能够提高。
在极端情况下,当q=0时,则其力率=1。
因此提高功率因数问题的实质就是减少用电设备的无功功率需要量。
1-1. 异步电动机和电力变压器是耗用无功功率的主要设备异步电动机的定子与转子间的气隙是决定异步电动机需要较多无功的主要因素。
而异步电动机所耗用的无功功率是由其空载时的无功功率和一定负载下无功功率增加值两部分所组成。
因而,为了改善电力系统和企业的功率因数,变压器不应空载运行或长其处于低负载运行状态。
1-2. 供电电压超出规定范围也会对功率因数造成很大的影响当供电电压高于额定值的10%时,由于磁路饱和的影响,无功功率将增长得很快,据有关资料统计,当供电电压为额定值的110%时,一般工厂的无功将增加35%左右。
功率因数的提高原理在电力系统中的应用电气工程学院姓名:摘要:本文简述了提高电路功率因数的意义,分析了造成电路功率因数低的原因。
介绍了功率因数的提高原理在实践中的一些应用。
关键字: 功率因数提高电力系统This paper describes the significance of improving power factor circuit, analyzed the causes of low power factor circuit. Introduces the improvement of power factor principle applied in practice.Keywords: Power factor;improvement; power system.(1)前言各工业企业用电系统功率因数的高低直接影响整个电网的供电质量和发电系统的电能利用率。
过低的功率因数不仅使电力系统内的供电设备容量得不到充分利用并且增加电力电网中输电线路上的电能损耗还会使线路的电压损失增大,有时使得负荷端的电压低于允许值会严重影响异步电动机及其他用电设备的正常运行甚至损坏。
电力系统功率因数的高低已经成为电力系统一项重要经济指标。
(2)功率因数电力网络除了要负担用电负荷的有功功率P且还要负担负荷的无功功率Q、有功功率P、无功功率Q和视在功率S。
工厂企业中的电气设备如变压器、交流异步电动机、电焊机、交流接触器等都属于电感性负载。
这些大量的感性负载是电力系统以及用户内部消耗无功功率的主要方面。
当企业的有功功率的需要量一定时企业的总功率因数偏低导致无功功率的需要最增大将对电力系统产生一系列的不良影响,使系统中设备和元件容量及数量增加。
功率因数的降低将会使电力变压器、开关和导线等电气设备、材料的容量和数呈增加同时使企业内部的启动控制设备、量测仪表等规格和尺寸增大总的结果是耗用有色金属和黑色金属的数量增加将严重影响企业的经济效益。
浅谈功率因数对工厂供电系统的影响及补偿【摘要】:本文对影响工厂供电系统的因素进行了分析,并提出补偿措施,对工厂节能降耗、挖潜增效具有一定的指导意义。
【关键词】:无功补偿功率因数补偿1 概述众所周知,无功补偿对供电系统有不良影响。
因此,用户都想方设法补偿无功功率,以提高功率因数、提高供电系统运行质量。
由于电能费用在我厂生产成本中占有较大比重,所以提高功率因数、降低成本、减少消耗显得尤为重要。
功率因数的提高主要依靠投运电容器进行。
2 功率因数对工厂供电系统的影响在工厂,绝大数用电设备具有电感性,从供电系统吸收无功功率。
当有功功率保持恒定时,无功功率需求量的增大将引起:(1)供电系统总电流的增加,导致电力元件容量增大,投资费用加大。
(2)总电流的增大,使设备及线路的铜损耗大大增加。
(3)供电线路及变压器的损失增大,使调压困难。
(4)对发电设备而言,无功电流的增大,使转子去磁效应增加、电压降低,激磁电流过度增大,使发电机绕组温升提高,对电机极为不利。
3 功率补偿的计算提高功率因数会给用户带来多方面的经济利益,无功补偿经济当量是一种较为简单的计算方法。
所谓无功补偿经济当量就是每补偿1kvar的无功功率在系统中引起的有功功率的减少量。
未补偿前系统的有功功率损失为:△P s1=3I2R*10-3=(S/U)2R*10-3=(P/U)2R*10-3=△P+△Q-----------------------------(1)式中,S、P、Q—分别为网路通过的视在功率(kvar)、有功功率(KW)及无功功率(kvar)。
I—网路通过的总电流(A)U—线电压(KV)R—导线电阻(Ω)△P—输送有功功′率引起的有功功率损失(KW)△Q—输送无功功率引起的无功功率损失(kvar)如果用户的有功功率不变,无功功率补偿数为Q b,则补偿后的有功功率损失为:△P s2=△P+△Q +△P b=△P+[(Q-Q b)R*10-3]/U2+△P b-----------(2) 式中:△P b—补偿装置消耗的有功功率(KW)于是因补偿无功功率而减少的有功损耗为:△P s′=△P s1-△P s2=[Q(2Q-Q b)R*10-3]/U2-△P b用标幺值表示为:△P标=△P/ Q b=[Q(2-Q b/Q)]/U2R*10-3-△P b/ Q b=[△Q(2- Q b/Q)]Q-△P b/ Q b=K--------------------------------(3) 式中:K即为无功功率的经济当量。
功率因数的提高原理在电力系统中的应用摘要:随着理论的发展和技术的进步以及电气设备的高性能,我们可以在实际应用中不断提高功率因数。
为了能够尽可能的提高功率因数,这就要求我们正确的认识功率因数的提高原理与功率因数的提高方法,以致我们能够更好的在电力系统中更加有效的利用电能,减少浪费,节约资源。
关键字:功率因数电力系统有功功率电容Application of the principle of power factor improvement in the power systemAbstract: With the development of the theory and the advances in technology and the high performance of the electrical equipment, we can in practical applications continuously improve the power factor. Order as much as possible to improve the power factor, which requires a correct understanding of power factor improvement principle and power factor improvement methods, and that we are better able in the power system more efficient use of energy, reduce waste and conserve resources.Keywords: power factor power system Active power capacitor正文:一、什么是功率因数?为了能够很好的提高发电设备发出功率的利用率,我们必须要知道可以通过改进设备的哪些条件才可以提高功率的利用,进一步我们才能找到方法来提高功率的利用率。
浅谈功率因数对电力系统的影响作者:宋在刚李红花颜海龙李安业来源:《中国科技博览》2012年第12期[摘要]:本文简要阐述了影响功率因数的主要因素以及提高功率因数的措施,介绍了改善功率因数的方法和无功补偿容量的确定,探讨了利用无功补偿提高企业供电系统功率因数的补偿效果。
[关键词]:功率因数无功补偿有功功率中图分类号:TG501.3 文献标识码:TG 文章编号:1009-914X(2012)12- 0253 -011.影响功率因数的主要因素功率因数的产生主要是因为交流用电设备在其工作过程中,除产生有功功率损耗外,还产生无功功率损耗,提高功率因数问题的实质就是减少用电设备的无功功率损耗。
1.1电感性设备和电力变压器是耗用无功功率的主要设备大量的电感性设备,如异步电动机、感应电炉、交流电焊机等设备是无功功率的主要消耗者。
据有关的统计,在钢铁企业所消耗的全部无功功率中,异步电动机的无功消耗占了60%~70%;而在异步电动机空载时所消耗的无功又占到电动机总无功消耗的60%~70%[1]。
所以要改善异步电动机的功率因数就要防止电动机的空载运行并尽可能提高负载率。
电力变压器消耗的无功功率一般约为其额定容量的10%~15%,它的空载无功功率约为满载时的1/3[2]。
因而,为了改善钢铁企业用电负荷的功率因数,变压器不应空载运行或长期处于低负载运行状态。
1.2供电电压超出规定范围也会对功率因数造成很大影响当供电电压高于额定值的10%时,由于磁路饱和的影响,无功功率将增长得很快,据有关资料统计,当供电电压为额定值的110%时,一般无功将增加35%左右[3]。
当供电电压低于额定值时,无功功率也相应减少而使它们的功率因数有所提高。
但供电电压降低会影响电气设备的正常工作。
所以,应当采取措施使电力系统的供电电压尽可能保持稳定。
1.3变频器对功率因数的影响钢铁企业中大量使用了变频器。
变频器工作时会产生大量的高次谐波,不仅对用电设备的耐压构成威胁,同时还消耗大量的无功功率,造成功率因数的降低,严重的造成周围的设备无法正常工作。
功率因数低带来的问题
电力系统负载的增加以及电力质量的改善一直是电力系统经济运行的关键课题。
由于电磁兼容性(EMC)的原因,电
力系统的功率因数是一个重要的参数,它可以反映出电力系统的负荷状况,以及电力质量的程度。
此外,电力系统的功率因数也是监督和调节电力系统运行的重要参数。
低功率因数可能会导致电力系统的效率降低,从而降低电力系统的效率。
由于低功率因数,电力系统的电压会受到影响,电力系统的电压稳定性会降低,从而影响电力系统的安全性和可靠性。
此外,低功率因数也会导致电力系统中非线性负载的浪涌容量增加,从而影响电力质量,并对电力设备造成损害。
为了改善电力系统的功率因数,有许多措施可以采取。
首先,应采取科学的负荷管理措施,提高负荷的合理性,以最大限度地提高系统的效率;其次,应该采取有效的电力补偿措施,通过补偿电进行功率因数的补偿,从而有效改善电力系统的功率因数;此外,还可以采取新的技术和新的设备,如智能电表、变压器和控制设备等,以提高电力系统的功率因数。
最后,应采取有效的监测措施,定期检查电力系统的功率因数,并采取有效的措施,以保证电力系统的安全性和可靠性。
总之,低功率因数可能会带来不利的影响,电力系统应采取有效的措施,以改善电力系统的功率因数,确保电力系统安全可靠地运行。
功率因数对供配电系统的影响及提高方法作者:何首贤李明来源:《赤峰学院学报·自然科学版》 2011年第5期何首贤,李明(大连海洋大学职业技术学院,辽宁大连 116300)摘要:电力用户中绝大多数用电设备,如感应电动机、变压器及交流接触器等,它们都要从电网中吸收大量的无功电流来产生交变磁场,其功率因数都小于1.而功率因数是衡量供配电系统是否经济运行的一个重要指标.功率因数不满足要求时,首先要提高自然功率因数,然后再进行人工补偿.关键词:功率因数;自然功率因数;人工补偿中图分类号:TM73 文献标识码:A 文章编号:1673-260X(2011)05-0100-02我国工厂企业中绝大多数用电设备,如感应电动机、电力变压器、电焊机以及交流接触器等,他们都要从电网吸收大量无功电流来产生交变磁场.功率因数cos?渍是反映在有功功率一定的条件下,取用无功功率的多少.取用的无功功率越多,则功率因数越低.除白炽灯、电阻电热器等设备负荷的功率因数接近于1外,其他如电动机、变压器、电抗器等功率因数均小于1.而功率因数是衡量供配电系统是否经济运行的一个重要指标.1 功率因数对供配电系统的影响所有具有电感特性的用电设备都需要从供配电系统中吸收无功功率,从而降低功率因数.功率因数太低将会给供配电系统带来以下不良影响:1.1 系统总电流增加根据电工理论公式:在传送同样有功功率P的情况下,功率因数cos?渍降低会使总电流I增加,使供配电系统中的变压器、断路器、导线等容量的增大.系统内部的起动控制设备、测量仪器、仪表等规格要求增大,从而投资费用增加.1.2 电能损耗增加根据电工理论公式△P=3I2R可知,线路电流I的增加会使有功损耗△P增加,从而电能损耗增加.1.3 电压损失增大由于线路有阻抗,所以在负荷电流通过线路时有一定的电压损失.电压损失愈大,则用电设备端子上的电压偏移就愈大,当电压偏移超过允许值时将严重影响电气设备的正常运行,影响供电质量.所以按规范要求,线路的电压损失不宜超过规定值,如高压配电线路的电压损失,一般不超过线路额定电压的5%;从变压器低压侧母线到用电设备受电端的低压配电线路的电压损失,一般也不超过用电设备额定电压的5%(以满足用电设备要求为准);对视觉要求较高的照明电路,则为2%~3%.1.4 供电设备利用率降低无功电流增加后,供电设备的温升会超过规定范围.为控制设备温升,所以工作电流也受到控制,根据电工理论公式:在功率因数cos?渍降低后,不得不降低输送的有功功率P来控制电流I的值,这样就降低了供电设备的供电能力.我国水利电力部在《全国供用电规则》中规定:“用户在当地供电局规定的电网高峰负荷时的功率因数应达到下列规定:高压供电的工业用户和高压供电装有带负荷调整电压装置的电力用户,功率因数为0.9以上,其他功率因数为0.85以上.”凡功率因数未达到上述要求,应增添无功补尝装置.2 提高功率因数的方法2.1 提高负荷的自然功率因数自然功率因数是指未装设任何补偿装置的实际功率因数.提高自然功率因数,就是不添置任何补偿设备,采用科学措施减少用电设备的无功功率的需要量,使供配电系统总功率因数提高.因为他不需增加设备,是最理想最经济改善功率因数的方法.2.1.1 正确选择合理使用电动机的规格、型号鼠笼式电动机的功率因数比绕线式电动机的功率因数高,开启式和封闭式的电动机比密闭式的功率因数高.所以在满足工艺要求的情况下,尽量选用功率因数高的电动机.由于异步电动机的功率因数和效率在70%至满载运行时较高,在额定负荷时功率因数为0.85~0.9,而在空载或轻载运行时的功率因数和效率都要降低,空载时功率因数只有0.2~0.3,所以在选择电动机的容量时要防止容量选择过大,从而造成空载或轻载的情况.一般选择电动机的额定容量为拖动负载的1.3倍左右.异步电动机要向电网吸收无功,而同步电动机则可向电网送出无功,所以对负荷率不大于0.7及最大负荷不大于90%的绕线式异步电动机,必要时可使其同步化,从而提高功率因数.2.1.2 防止电动机空载运行如果工艺要求,电动机在运行中必然要出现空载情况,则必须采取相应的措施解决.如装设空载自停装置,或降压运行(如将电机的定子绕组由三角形接线改为星形接线;或由自藕变压器、电抗器、调压器实现降压)等.2.1.3 保证电动机的检修质量电动机的定转子间气隙的增大和定子线圈的减少都会使励磁电流增加,从而增加向电网吸收的无功量而使功率因数降低,因此检修时要严格保证电动机的结构参数和性能参数.2.1.4 合理选择变压器的容量变压器轻载时功率因数会降低,但满载时有功损耗会增加.因此选择变压器的容量时要从经济运行和改善功率因数两方面来考虑,一般选择电力变压器在负荷率为0.6以上运行比较经济.2.1.5 交流接触器的节电运行工厂中存在着大量的电磁开关(交流接触器),其线圈是感性负载,消耗无功.由于交流接触器的数量较多、运行时间长,故他所消耗的无功不容忽视.因此可以用大功率晶闸管取代交流接触器,这样可大量减少电网的无功功率负担.晶闸管开关不需要无功功率,开关速度远比交流接触器快,且还具有无噪声,无火花,拖动可靠性强等优点.2.2 人工补偿法提高功率因数工厂企业的功率因数光是靠提高自然功率因数一般是不能满足要求的,因此,还必须进行人工补偿.人工补偿的方法有:2.2.1 并联电容器人工补偿即采用并联电力电容器的方法来补偿无功功率,从而提高功率因数.因他具有下列优点:(1)有功损耗小,约为0.25%~0.5%,而同步调相机约为1.5%~3%.(2)无旋转部分,运行维护方便.(3)可按系统需要,增加或减少安装容量和改变安装地点.(4)个别电容器损坏不影响整个装置运行.(5)短路时,同步调相机增加短路电流,增大了用户开关的断流容量,电容器无此缺点.所以,这是目前工厂、企业内广泛采用的一种补偿装置.当然,该补偿方法也存在缺点,如只能有级调节,而不能随无功变化进行平滑的自动调节,当通风不良及运行温度过高时易发生漏油、鼓肚、爆炸等故障.2.2.2 同步电动机补偿在满足生产工艺的要求下,选用同步电动机,通过改变励磁电流来调节和改善供配电系统的功率因数.过去,由于同步电机的励磁机是同轴的直流电机,其价格高,维修麻烦,所以同步电动机应用不广.现在随着半导体变流技术的发展,励磁装置已比较成熟,因此采用同步电动机补偿是一种比较经济实用的方法.2.2.3 动态无功功率补偿在现代工业生产中,有一些容量很大的冲击性负荷(如炼钢电炉、黄磷电炉、轧钢机等),他们使电网电压严重波动,功率因数恶化.一般并联电容器的自动切换装置响应太慢无法满足要求.因此必须采用大容量、高速的动态无功功率补偿装置,如晶闸管开关快速切换电容器,晶闸管励磁的快速响应式同步补偿机等.目前已投入到工业运行的静止动态无功补偿装置有:可控饱和电抗器式静补装置;自饱和电抗器式静补装置;晶闸管控制电抗器式静补装置;晶闸管开关电容器式静补装置;强迫换流逆变式静补装置;高阻抗变压器式静补装置等.3 结语由于工业企业里消耗无功功率的设备主要是电动机(约占总无功的65%~70%)和变压器(约占总无功的20%).故提高功率因数的主要途径就是如何减少感应电动机和变压器上消耗的无功功率.参考文献:〔1〕何首贤,杨卫东.工厂供配电技术[M].北京:中国电力出版社,2010:29-31.〔2〕杨洋.供配电技术[M].陕西:西安电子科技大学出版社,2007:34-35.〔3〕刘介才.工厂供电[M].北京:机械工业出版社,1998:44-47.〔4〕高宇,孙成普.工厂供配电技术[M].北京:中国电力出版社,2009:55-57.。
河北煤炭2009年第6期功率因数补偿对供电系统的影响李远燕(冀中能源金牛股份公司显德汪矿矸石电厂,河北邢台054026)摘要:各工业企业用电系统功率因数的高低,直接影响整个电网的供电质量和电力系统的电能利用率。
文章分析了无功补偿的作用和补偿容量的选择方法,说明采用无功补偿技术,提高用电设备的功率因数,已成为节电工作的一项重要措施。
关键词:功率因数;无功补偿;节电技术中图分类号:TD76文献标识码:B文章编号:1007—1083(2009)06—0036—02toPowerfactorcompensationaffectedthesystemofpowersupplyLIYuan-yan1前言各工业企业用电系统功率因数的高低,直接影增加,将严重影响企业的经济效益。
2.2使输电线路的功率损耗增加企业的变、配电电气设备,都是要求在一定的额定电压下运行的。
当功率因数降低时,若仍要保证它们在一定的额定电压下取用一定的有功功率,则输电线路的功率损失势必增加。
2.3使输电线路的电压损耗增加响整个电网的供电质量和发电系统的电能利用率。
过低的功率因数,不仅使电力系统内的供电设备容量得不到充分利用,增加电力电网中输电线路上的电能损耗,还会使线路的电压损失增大,有时使得负荷端的电压低于允许值,严重影响异步电动机及其他用电设备的正常运行,甚至损坏。
电力系统功率因数的高低,已经成为电力系统一项重要经济指标。
2功率因数的降低,无功功率就会增大,其输电线路的总电流亦会相应增大,从而造成电压损耗的增加。
2.4使电气设备效率降低对发电设备来说,功率因数降低,无功功率增大,无功电流亦显著增大,将导致其转子的去磁效应增加,电压降低,过度增加激磁电流,会使转子绕组的温升超过允许值。
另外,原动机的出力相应降低。
据上所述,功率因数降低会对电力系统产生一系列的严重后果。
因此,要求在电力系统的各级都要根据分级就地平衡的原则,采取措施补偿无功功功率因数对电力系统的影响工厂企业中的电气设备,如变压器、交流异步电动机、电焊机、交流接触器等,都属于电感性负载。
功率因数调节技术在电力系统中的应用随着电力系统的发展和普及,人们对于功率因数的重视程度也越来越高。
功率因数是用来衡量电路的有功功率和视在功率之比的一个参数。
在电力系统中,因为负载种类的不同,负载功率因数也往往存在较大的波动,甚至存在功率因数偏低的情况,这就给电网的正常运行和电网的质量带来了很大的影响。
而功率因数调节技术的应用正是解决这个问题的一个重要手段。
一、功率因数调节技术的原理功率因数调节技术又称为功率因数补偿技术,其主要原理就是通过在电路中加入一个新的电容、电感元件或是在变压器中近旁的方式来改变电路的有功、无功之间的平衡关系,使得电路的功率因数达到理论值,从而提高电网的质量。
在实际应用中,对于功率因数的调节,不仅需要考虑到调节前和调节后的功率因数值,还需要考虑到调节精度、稳定性、成本以及对电网的影响等多方面的问题。
因此,在功率因数调节技术的研究和应用中,需要综合考虑各种因素,制定合理有效的方案,以达到最佳的调节效果。
二、功率因数调节技术在电力系统中的应用功率因数调节技术在电力系统中的应用越来越广泛,下面就对几个应用案例进行分析。
(一)电动机功率因数调节电动机作为一种常见的用电设备,其功率因数的大小对于电网的影响较大。
为了保证电网的稳定性和电能的效益,往往需要采取措施对电动机的功率因数进行调节和补偿。
对于小型电动机,通常采用并联电容器的方式进行补偿。
这是因为并联电容器可以对电动机工作的无功电流起到有效的抑制作用,从而提高电路的功率因数。
而对于大型电动机,通常需要采用开关电容器组或是无功补偿装置来进行调节。
(二)变电站功率因数调节变电站是电力系统中的重要环节,通过变压变电作用,将高压电能转化为低压电能,为不同负载提供电源。
而为了保证变电站的正常工作,往往需要对变压器的功率因数进行调节和补偿。
通常情况下,变电站需要进行两种类型的补偿,一种是电感补偿,另一种是电容补偿。
电感补偿一般用于对低功率因数的情况进行调节,而电容补偿则用于对高功率因数的情况进行调节。
功率因数的提高原理在电力系统中的应用摘要:功率因数是电力系统的一个重要的技术数据。
功率因数是衡量电气设备效率高低的一个系数。
功率因数低,说明电路用于交变磁场转换的无功功率大,从而降低了设备的利用率,增加了线路供电损失。
提高功率因数,可以减少线路供电损失,合理利用电力资源,为电力部门带来更多收益。
所以,供电部门对用电单位的功率因数有一定的标准要求。
关键词:功率因数、电力系统、电费Application of the principle of power factor improvement in the power systemAbstract:The power factor is an important technical data of the power system. The power factor is a measure of electrical equipment inefficiency coefficient. The low power factor, the circuit for the alternating magnetic field converted reactive power, thereby reducing the equipment utilization, and increased loss of line-power. Improve the power factor, can reduce the loss of line-powered, rational utilization of power resources, generate more revenue for the electricity sector. So, the power factor of the electricity sector of electricity units have a certain standard requirements.Keywords: Power Factor, Power system, Electricity charges正文1.什么是功率因数在交流电路中,功率因数是有功功率和视在功率的比值,即cosΨ=P/S(其中φ表示电压与电流之间的相位差)。
低功率因数对电力系统的影响发布时间:2022-03-10T09:57:38.874Z 来源:《新型城镇化》2022年1期作者:吴永才[导读]南方电网有限责任公司凯里供电局 556000存在感性阻抗的用电设备中,如电动机、电抗器、发电机、变压器、整流器等,在电能量转换中,都会产生电场和磁场,产生的电场和磁场并没有完全转化为我们需要的能量,未转化为所需要的这部分能量,叫做无功电能。
无功电能又是不可或缺的,如没有无功,感性负载不能正常工作。
只要有感性的用电设备,就有无功电能转变为其它能量。
一、无功功率对电压的影响由于系统存在的大量感性负载将造成供电线路压降,尤其在供电线路末端更为严重,通过合理的补偿可以有效的缓解线路压降,改善电能质量。
线路中的电压损失的计算公式如下:式中:P——有功功率,kWU——额定电压(线路首端电压),kV R——线路总电阻,Q——无功功率,kV AR——线路感抗,由于系统的感抗远远大于阻抗,从上式中可以看到,无功的变化会引起电压产生很大的变化。
当线路中,无功功率Q减小以后,电压损失也就减少了。
对于供电线路末端电压一般较低,可通过增加无功补偿装置来提升线路末端电压,使用记设备安全可靠运行。
另一方面,随着工业的发展,大量的自控设备及非线性负载的使用,使大量谐波在供配电网络中的流动,污染电网。
通过合理的配置补偿滤波设备,抑制或大幅度降低谐波对供电系统和用电设备的影响是改善电能质量的主要手段之一。
电压与无功率有关,电网向用电用户输送无功功率越少,在线路上的电压降越小,加在受电设备上的电压越高。
10kV线路阻抗表:10kV架空阻抗(每千米)表1由此可见:功率因数赿低,电压降赿大,线路越长,电压降越大。
当电动机启动时,我们可以看到灯变暗,就是因为电动机启动时功率因数较低的原因。
二、低功率因数影响的损耗1)无功经济当量有功功率损耗是以千瓦小时来计算的,而无功功率并不代表能量,是为了表达无功功率与能量损失的关系,因此引入了无功经济当量的概念,来表示无功功率在系统中流动时无功功率与能量损失的关系。
浅谈功率因数对电力系统的影响[摘要]:本文简要阐述了影响功率因数的主要因素以及提高功率因数的措施,介绍了改善功率因数的方法和无功补偿容量的确定,探讨了利用无功补偿提高企业供电系统功率因数的补偿效果。
[关键词]:功率因数无功补偿有功功率
中图分类号:tg501.3 文献标识码:tg 文章编号:1009-914x(2012)12- 0253 -01
1.影响功率因数的主要因素
功率因数的产生主要是因为交流用电设备在其工作过程中,除产生有功功率损耗外,还产生无功功率损耗,提高功率因数问题的实质就是减少用电设备的无功功率损耗。
1.1电感性设备和电力变压器是耗用无功功率的主要设备
大量的电感性设备,如异步电动机、感应电炉、交流电焊机等设备是无功功率的主要消耗者。
据有关的统计,在钢铁企业所消耗的全部无功功率中,异步电动机的无功消耗占了60%~70%;而在异步电动机空载时所消耗的无功又占到电动机总无功消耗的60%~70%[1]。
所以要改善异步电动机的功率因数就要防止电动机的空载运行并尽可能提高负载率。
电力变压器消耗的无功功率一般约为其额定容量的10%~15%,它的空载无功功率约为满载时的1/3[2]。
因而,为了改善钢铁企业用电负荷的功率因数,变压器不应空载运行或长期处于低负载运行状态。
1.2供电电压超出规定范围也会对功率因数造成很大影响
当供电电压高于额定值的10%时,由于磁路饱和的影响,无功功率将增长得很快,据有关资料统计,当供电电压为额定值的110%时,一般无功将增加35%左右[3]。
当供电电压低于额定值时,无功功率也相应减少而使它们的功率因数有所提高。
但供电电压降低会影响电气设备的正常工作。
所以,应当采取措施使电力系统的供电电压尽可能保持稳定。
1.3变频器对功率因数的影响
钢铁企业中大量使用了变频器。
变频器工作时会产生大量的高次谐波,不仅对用电设备的耐压构成威胁,同时还消耗大量的无功功率,造成功率因数的降低,严重的造成周围的设备无法正常工作。
2 改善功率因数的方法和措施
提高功率因数的方法主要有提高自然功率因数和采用无功补偿提高功率因数两大类。
2.1 提高自然功率因数
2.1.1 合理选用异步感应电动机的型号和容量,使其接近满载运行;合理更换轻负荷感应电动机或者轻负荷电动机的接线,防止“大马拉小车”;条件允许时,用同等容量的同步电动机代替异步电动机。
2.1.2 避免变压器空载运行或长期处于低负载运行状态。
2.1.3 合理安排和调整工艺流程,改善电气设备的运行情况,限制电焊机、电动机等设备的空载运转。
2.2 采用无功补偿提高功率因数
提高用电设备自然功率因数后,仍达不到要求的,可采用无功补偿方法来实现。
2.2.1 用同步补偿器作无功补偿
同步补偿器是无功功率发电机,它的最大优点是可以均匀地调节电网电压,但其投资和运行费用较静电电容器昂贵得多。
因此,除大的电网中枢外,一般工业企业应用极少。
2.2.2 用静电电容器作无功补偿
静电电容器(移相电容器或电力电容器)其产生超前电压容性电流特性与电动机、变压器产生滞后电压感性电流相抵消起到补偿作用。
在用户线路上分别适当并联静电电容器可使前端电网上的无功电流大大降低,无功消耗即得到补偿。
由于静电电容器本身具有功率损耗极小,使用寿命较长,且容易安装的特点,因此,在一般工业企业中广泛采用的补偿装置是静电电容器。
在感性电路中并联电容器进行无功补偿是提高功率因数的有效方法,其补偿方式有个别补偿、分组分散补偿和集中补偿三种。
3 并联电容器补偿容量和数量的确定
功率因数由cosφ1 提高到cosφ2 ,电容器的补偿
容量应为qc= pav ( tanφ1 - tanφ2 )(1)
式中: pav———最大有功计算负荷
tanφ1、tanφ2 ———补偿前、后功率因数角的正切值
在确定了总补偿容量qc后,可根据所选择的并联电容器单只qc1容量来确定并联电容器的个数。
n =qc / qc1 (2)
注:用电容器补偿时,要考虑实际运行电压可能与额定电压不同,则电容器能补偿的实际容量将低于额定容量,此时应对此额定容量进行修正,修正计算见公式(3)。
当然,实际运行电压只能低于或等于额定电压,除不得已情况下,应避免降压使用电容器。
qe =qn (u/un )2 (3)
其中:
qn —为电容器铭牌上的额定容量( kvar);
qe —为电容器在实际运行电压下的容量( kvar);
un —为电容器的额定电压( kv)。
4 无功补偿的优点
4.1 改善电能质量
合理安装无功补偿设备可以减少电压损失,降低电压波动,有效改善电网质量。
负荷( p + jq );
电压损失△u,δu = ( pr +qx ) /u。
其中:u—为线路额定电压, kv;
p—为输送的有功功率, kw;
q—为输送的无功功率, kvar;
r—为线路电阻,ω;
x—为线路电抗,ω。
安装无功补偿设备容量qc 后,线路电压降为
δu1 ,δu1 = [ pr + (q - qc) ] x /u,很明显,δu1 <δu,即安装补偿电容后电压损失减小了。
由此得出接入无功补偿容量qc后电压升高:δu1 -δu = qc(x /u),由于越靠近线路末端,线路的电抗x越大,因此,越靠近线路末端装设无功补偿装置效果越好。
4.2 降低线路电能损耗、变压器损耗
采用无功补偿主要是为了降损节能,如输送的有功功率为定值,加装无功补偿设备后功率因数由cosφ1 提高到cosφ,因为,负荷电流i与cosφ成反比,又由于p = i2 r,线路的有功损失与电流的平方成正比。
当cosφ升高,负荷电流降低,线路有功损耗必然降低。
另外由于合成电流减小,可以用较小的导线截面输送相同的有功功率节约有色金属。
4.3 提高设备利用率
提高功率因数,会提高设备利用率,充分发挥设备潜能,减少投资。
无功补偿提高了功率因数后,电动机的负载率会得到提高,电动机需要电网提高的供用电能力也将减小;还会使变压器的供电能力得
到加强.例如,对于莱钢特钢银前区一台额定容量为2000kva的变压器,当功率因数ccosφ为0. 7时,变压器的供电能力只有pe = sn cosφ = 2000 ×0. 7 = 1400kva,当采取无功补偿措施使cosφ为0. 9时,其供电能力可提高到pe = 2000 ×0. 9
=1800kva。
换言之,当用电功率一定时,功率因数提高可使选用
变压器的额定容量减小,因为变压器的单价随其额定容量增大而增大,故补偿后可减少投资。
5 结束语
功率因数是衡量供用电系统的一项重要经济指标,文中介绍了影响功率因数的主要因素和提高功率因数的方法,讨论了如何确定无功功率的补偿容量,并结合实际说明,采取有效的无功补偿措施后,使供电设备得到充分利用,降低了供电系统损耗,提高了电压质量,并节约电能,减少了企业的电费开支,降低工业产品的成本,提高了企业的经济效益。
参考文献
[1]陈小虎. 工厂供电技术[m ]. 北京:北京高等教育出版社,2001
[2]勒龙章,丁毓山. 电网无功补偿实用技术[m] . 北京:中国水利水电出版社.
[3]齐向阳. 工厂供电功率因数的分析及补偿[ j ]. 新疆有色属,2005。