什麼是視在功率、無功功率?怎麼進行無功補償?補償容量如何算?

2020-11-29 電氣設計狄老師

無功補償簡單的來說就是不被電力公司罰款而安裝的一種補償設備,比如一些用電設備電機、電焊機等等。你的電氣設備功率標準已低於電力公司的功率標準,就被罰款了(電力公司是0.85-0.90以上), 所以必須要安裝這個無功補償 來補償,讓你的設備達到電力公司的功率因數標準才不會被罰款。樹上鳥教育電氣設計師在線教學網絡課程!

電容器的補償方式分為三種:就地補償、分散補償和集中補償,均適用於電流負載的場合。

就地補償:對於大型電機或者大功率用電設備宜裝設就地補償裝臵。就地補償是最經濟、最簡單以及最見效的補償方式。

在就地補償方式中,把電容器直接接在用電設備上,中間只加串熔斷器保護,用電設備投入時電容器跟著一起投入,切除時一塊切除,實現了最方便的無功自動補償,切除時用電設備的線圈就是電容器的放電線圈。

分散補償:當各用戶終端距主變較遠時,宜在供電末端裝設分散補償裝臵,結合用戶端的低壓補償,可以使線損大大降低,同時可以兼顧提升末端電壓的作用。

集中補償:變電站內的無功補償,主要是補償主變對無功容量的需求,結合考慮供電壓區內的無功潮流及配電線路和用戶的無功補償水平來確定無功補償容量。35KV變電站一般按主變容量的10%-15%來確定;110KV變電站可按15%-20%來確定。下面我們詳細講下電容補償的相關知識!

一、無功功率、視在功率、有功功率的含義

在電網中,由電源供給負載的電功率有兩種:一種是有功功率,另一種是無功功率

(1)無功功率(Q):許多用電設備均是根據電磁感應原理工作的,如配電變壓器、電動機等,電動機需要建立和維持旋轉磁場,使轉子轉動,從而帶動機械運動,電動機的轉子磁場就是靠從電源取得無功功率建立的。

變壓器也同樣需要無功功率,才能使變壓器的一次線圈產生磁場,在二次線圈感應出電壓。因此,沒有無功功率,電動機就不會轉動,變壓器也不能變壓,交流接觸器不會吸合。發電機可以發出無功功率,電容器可以提供無功功率,也即無功補償的由來。

(2)有功功率(P):所謂有功功率,即能將電能轉化為其他能量形式的一種可以直接消耗掉的電功率,比如電機將電能轉化為機械能,在不考慮效率的情況下,11KW的電機每小時能將11KWH的電能轉化為同等的機械能;100W的白熾燈1小時能將0.1KWH的電能轉化成光能;同樣1KW的加熱器每小時能將1KWH的電能轉化成熱能等等,有功功率是能直接轉化成其他能量形式的電功率。

(3)視在功率(S):某種意義上來說,是有功功率P和無功功率Q之和;對於電源來說,視在功率是由有功和無功功率混合而成,比如變壓器提供的功率既包含有功也包含無功功率,所以變壓器的容量單位就是視在功率,單位為千伏安(KVa)。

二、視在功率、無功功率、有功功率三者的關係

要明白三者的關係,首先要了解什麼是功率因數。

在交流電路中,電壓與電流之間的相位差(Φ)的餘弦叫做功率因數,用符號cosΦ表示,在數值上,功率因數是有功功率和視在功率的比值,即cosΦ=P/S.

那麼從下面就可看出,這三者相當於直角三角形三條表,大小滿足勾股定理。

三、無功功率是否代表無用的功率

有朋友問,無功功率到底是什麼?是無用功嗎?當然不是。說到功率,就涉及到三個概念:視在功率、有功功率、無功功率。三者符合三角形函數關係。

1、無功功率的危害

無功功率對供、用電產生一定的不良影響,主要表現在:

(1)降低發電機有功功率的輸出。

(2)降低輸、變電設備的供電能力。

(3)造成線路電壓損失增大和電能損耗的增加。

(4)造成低功率因數運行和電壓下降,使電氣設備容量得不到充分發揮。

2、無功功率的作用

無功功率決不是無用功率,它的用處很大。電動機需要建立和維持旋轉磁場,使轉子轉動,從而帶動機械運動,電動機的轉子磁場就是靠從電源取得無功功率建立的。變壓器也同樣需要無功功率,才能使變壓器的一次線圈產生磁場,在二次線圈感應出電壓。

因此,沒有無功功率,電動機就不會轉動,變壓器也不能變壓,交流接觸器不會吸合。為了形象地說明這個問題,舉一個例子:農村修水利需要開挖土方運土,運土時用竹筐裝滿土,挑走的土好比是有功功率,挑空竹筐就好比是無功功率,竹筐並不是沒用,沒有竹筐泥土怎麼運走呢?

無功功率有益處也有害處,我們在設計時會設法消除它的害處。

四、無功補償的進行及補償量的計算

1、電容器補償的方式的選擇

(1)採用並聯電力電容器作為人工無功補償裝置時,為了儘量減少線損和電壓損失,宜就地平衡補償,即低壓部分的無功功率宜由低壓電容器補償,高壓部分的無功功率宜由高壓電容器補償。

當無高壓負荷時不得在高壓側裝設並聯電容器裝置。當對電動機用電設備採用就地單獨補償時,補償電容器的額定電流不應超過電動機勵磁電流的0.9倍。在進行用電負荷計算時,應計入補償後的無功功率。

(2)補償電容器組的投切方式分為手動和自動兩種。對於補償低壓基本無功功率的電容器組以及常年穩定的無功功率和投切次數較少的高壓電容器組,宜採用手動投切。為避免過補償或在輕載時電壓過高,造成某些用電設備損壞等,宜採用自動投切。在採用高、低壓自動補償裝置效果相同時,宜採用低壓自動補償裝置。

(3)無功自動補償的調節方式:以節能為主進行補償者,採用無功功率參數調節;對衝擊性負荷、動態變化快的負荷及三相不平衡負荷,可採用晶閘管(電子開關)控制,使其平滑無湧流,動態效果好,且可分相控制,有三相平衡效果。

(4)電容器分組時,應與配套設備的技術參數適應,滿足電壓偏差的允許範圍,適當減少分組組數和加大分組容量。分組電容器投切時,不應產生諧振。

(5)高壓電容器組宜串聯適當參數的電抗器,低壓電容器組宜加大投切容量,採用專用投切接觸器或晶閘管,以減少合閘衝擊電流。受用電設備諧波含量影響較大的線路上裝設電容組時,電抗器宜串聯。

2、電容補償量的計算

在計算電容補償量時,首先要學會負荷計算(請查找往期文章有講解),在設計時將所有設備的有功功率和無功功率進行計算加總,得出所有有設備的總有功、無功以及功率因數;再根據補償後需要達到的功率因素(正常0.9以上)進行差值計算,就得到需要補償的容量,即電容器的容量。

假設負載有功功率1KW、功率因數從0.7提高到0.95時所需電容補償量:

有功功率:P=1KW。

視在功率(功率因數0.7時)S1=1/0.7≈1.429(KVA)。

無功功率:Q1=根號(S1×S1-P×P)=根號(1.429×1.429-1×1)≈1.02(千乏)。

功率因數0.95時的視在功率:S2=1/0.95≈1.053(KVA)。

無功功率:Q2=根號(S2×S2-P×P)=根號(1.053×1.053-1×1)≈0.329(千乏)。

電容無功補償量:Qc=Q1-Q2=1.02-0.329≈0.691(千乏)。

五、電容補償櫃(調諧濾波器)的選型方法

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    後來特斯拉將我們帶入了交流電時代,從此以後功率因數就常常伴隨著我們的身邊。(一般功率因數都是小於1的)學術上,功率因數就等於有功功率除以視在功率的比值。有功功率就是用電設備消耗的電能。這裡與有功功率相對應的有一個無功功率,它是在用電設備中空轉的電能。有功功率的平方+無功功率的平方=視在功率的平方。
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    功率因數是針對不同的負載說的,在之前的直流電時代,是沒有功率因數這一說的,那時候功率因數都是1。後來特斯拉將我們帶入了交流電時代,從此以後功率因數就常常伴隨著我們的身邊。(一般功率因數都是小於1的)。功率因數就等於,有功功率除以視在功率的比值。有功功率就是用電設備消耗的電能。這裡與有功功率相對應的有一個無功功率,它是在用電設備中空轉的電能。
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    圖中補償電容的型號是「BSMJ-0.4-10-3」,其中數字10就是單個補償電容能夠提供額定容量為10kvar的無功,8 組全部投入的話這個低壓電容櫃就總共可以提供80kvar的無功。這是常見的一個低壓補償電容。
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  • 無功補償如何進行?補償量怎麼計算?這裡有一份計算秘笈,收藏好
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  • 無功補償技術對低壓電網功率因數的影響
    (2)電力部門補償與用戶補償相結合。  在配電網絡中,用戶消耗的無功功率約佔50%~60%,其餘的無功功率消耗在配電網中。因此,為了減少無功功率在網絡中的輸送,要儘可能地實現就地補償,就地平衡,所以必須由電力部門和用戶共同進行補償。  (3)分散補償與集中補償相結合,以分散為主。  集中補償,是在變電所集中裝設較大容量的補償電容器。
  • 什麼是功率因數?提高功率因數做無功補償對企業有哪些好處?
    在交流電路中,電壓與電流之間的相位差(Φ)的餘弦叫做功率因數,用符號cosΦ表示,在數值上,功率因數是有功功率和視在功率的比值,即cosΦ=P/S.什麼是功率因數補償?由於功率因數提高的根本原因在於無功功率的減少,因此功率因數補償通常稱之為無功補償。為什麼要提高功率因數?交流電動機運行時,消耗的全部交流電功率叫做全功率。全功率是由兩部分組成的:一部分是轉化成機械能的,帶動水泵、工具機等做功,叫做有功功率;另一部分是提供激磁電流的,在電動機的靜子鐵芯中產生交變磁場,叫做無功功率。
  • 低壓無功補償容量的計算
    低壓無功補償容量的計算1.已知有功功率 P、補償前及補償後功率因數為 cosφ1 及 cosφ2 式中, P 為系統有功功率, kW; β 為電容電容器組補 償容量的換算係數,根據Qn /Qb=Un2 /Us2·( 1 - k) ; Qb 為當採用純電容 補償時所需的電容器補償容量, kVar; Qn 為當採用 電容電抗器組時所需的電容器額定容量, kVar。
  • 無功補償電容器的原理及作用
    無功補償電容器作為無功補償裝置的重要設備,在配電系統中被廣泛使用。今天我們就講講無功補償電力電容器的原理及作用。無功補償電容器原理在交流電路中,由電源供給負載的電功率有兩種:-種是有功功率P,是指保持用電設備正常運行所需的電功率;另一種是無功功率,是指用於電路內電場和磁場交換,並用來在電氣設備中建立和維持磁場的電動率。視在功率s表示有功功率和無功功率的矢量和。
  • 什麼是無功功率?什麼是視在功率?
    有功功率又叫平均功率。交流電的瞬時功率不是一個恆定值,功率在一個周期內的平均值叫做有功功率,它是指在電路中電阻部分所消耗的功率,對電動機來說是指它的出力,以字母P表示,單位為千瓦(kW)。    無功功率:在具有電感(或電容)的電路裡,電感(或電容)在半周期的時間裡把電源的能量變成磁場(或電場)的能量貯存起來,在另外半周期的時間裡又把貯存的磁場(或電場)能量送還給電源。
  • 電工必讀:什麼是功率因數,為什麼要無功補償,怎麼補償?
    學電氣我們常常聽見「功率因數」,那它到底指的是什麼呢?其實在還沒有交流的時候,是沒有功率因數的說法的,因為它只要在針對不同的負載的時候才會說道。在之後,我們的生活出現了交流電,從那時起功率因數也隨之「橫空出世」了。通常情況下,功率因數是不會大於1的。
  • 功率因數的概念及用電企無功補償
    其方法有:  ①合理選用異步發動機容量,避免「大馬拉小車」,使發動機處於最佳負載率工況下運行,這可改善功率因數;  ②輕載運行異步發動機可將其定子接線由三角形改為星形運行,達到降低運行電壓改善功率因數;  ③裝設空載自停裝置,當異步電動機較長處於空載運行時,該裝置能自動切斷電源,以減少無功消耗而改善功率因數。
  • 如何配備無功補償裝置
    居民區除白熾燈照明外,空調、冷凍機等也都是無功功率不可忽視的耗用對象。農村用電狀況比較惡劣,多數地區供電不足,電壓波動很大,功率因數尤其低,加裝補償設備是改善供電狀況、提高電能利用率的有效措施。
  • 電網無功補償和電壓調節
    例如,巴西伊泰普水電.站中,有9臺765MW的機組接在交流側,經900k m ,765kV交流線路到受端,機組的額定功率因數選為0. 95,另9臺7機通過直流線路到受端,其額定功率因數選為 0. 85 ,因為前者只需要補償線路,後者還需要補償換流站的無功(換流站的無功需求相當大)。
  • 電網無功補償和電壓調節分析
    無功補償配置原則:各電壓等級變電站無功補償裝置的分組容量選擇,應根據計算確定,最大單組無功補償裝置投切引起所在母線電壓變化不宜超過電壓額定值的2.5%,並滿足主變最大負荷時,功率因數不低於0.95。根據無功平衡的需要,增添必要的無功補償容量,並按無功功率就地平衡的原則進行補償容量的分配。小容量的、分散的無功補償可採用靜電容電器;大容量的、配置在系統中樞點的無功補償則宜採用同步調相機或靜止補償器。電壓中樞點:指那些能夠反映和控制整個系統電壓水平的節點(母線)。
  • 低壓系統電容補償櫃容量的確定以及無功補償容量計算表
    電容櫃(電容補償櫃 ) 作用:提高電網功率因數,節約電能,提高供電質量。工作原理:通過自動補償控制器收集到負荷端的無功損耗(功率因數)情況,自動進行電容補償的投切動作,從而達到減少無功損耗、提高功率因數的目的。
  • 江西森源分析增加了補償電容,用電為何多了?
    該問題最終得到了解決,討論中有諸多精彩不知大家是否查閱過,涉及到的一些知識點,比如關於補償電容,你又了解多少呢?小編對網絡中各種相關知識進行了整理匯總,出發點是為了大家更好的理解學習掌握,內容或有重複,如有不妥之處,還請互相指出和補充哦。補償電容,也是無功補償,也是功率因數補償。01什麼是功率因數?
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    無功補償裝置是改善電能質量措施涉及面很廣,主要包括無功補償、抑制諧波、降低電壓波動和閃變以及解決三相不平衡等方面。簡單來說是一種在電力供電系統中起提高電網的功率因數的作用,降低供電變壓器及輸送線路的損耗,提高供電效率,改善供電環境的技術。無功補償櫃起減少電網的損耗,使電網質量提高的作用。樹上鳥教育電氣設計師在線教學網絡課程!