一、功率的概念
功率(英語:power)是單位時(shí)間內(nèi)做功的大小或能量轉(zhuǎn)換的大小。
1、視在功率:視在功率是指發(fā)電機(jī)發(fā)出的總功率,其中可以分為有功部分和無功部分。
2、有功功率:有功功率是保持用電設(shè)備正常運(yùn)行所需的電功率,也就是將電能轉(zhuǎn)換為其他形式能量(機(jī)械能、光能、熱能)的電功率。
3、無功功率:是用于電路內(nèi)電場與磁場的交換,并用來在電氣設(shè)備中建立和維持磁場的電功率,它不對(duì)外作功,而是轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问降哪芰?。凡是有電磁線圈的電氣設(shè)備,建立磁場,就要消耗無功功率。無功功率不做功,但要保證有功功率的傳導(dǎo)先滿足電網(wǎng)的無功功率。
二、需要無功補(bǔ)償?shù)脑?/p>
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功功率。如果電網(wǎng)中的無功功率供不應(yīng)求,用電設(shè)備就沒有足夠的無功功率來建立正常的電磁場,這些用電設(shè)備就不能維持在額定情況下工作,用電設(shè)備的端電壓就要下降,從而影響用電設(shè)備的正常運(yùn)行。
但是從發(fā)電機(jī)和高壓輸電線供給的無功功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了負(fù)荷的需要,所以在電網(wǎng)中要設(shè)置一些無功補(bǔ)償裝置來補(bǔ)充無功功率,以保證用戶對(duì)無功功率的需要,這樣用電設(shè)備才能在額定電壓下工作。
無功補(bǔ)償是把具有容性功率負(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)荷所需要的無功功率可由容性負(fù)荷輸出的無功功率補(bǔ)償。
三、無功補(bǔ)償?shù)囊话惴椒?/p>
無功補(bǔ)償通常采用的方法主要有3種:低壓個(gè)別補(bǔ)償、低壓集中補(bǔ)償、高壓集中補(bǔ)償。下面簡單介紹3種補(bǔ)償方式的適用范圍及使用該種補(bǔ)償方式的優(yōu)缺點(diǎn)。
(1)低壓個(gè)別補(bǔ)償
低壓個(gè)別補(bǔ)償就是根據(jù)個(gè)別用電設(shè)備對(duì)無功的需要量將單臺(tái)或多臺(tái)低壓電容器組分散地與用電設(shè)備并接,它與用電設(shè)備共用一套斷路器,通過控制、保護(hù)裝置與電機(jī)同時(shí)投切。
隨機(jī)補(bǔ)償適用于補(bǔ)償個(gè)別大容量且連接運(yùn)行(如大中型異步電動(dòng)機(jī))的無功消耗,以補(bǔ)勵(lì)磁無功為主。
低壓個(gè)別補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)是:用電設(shè)備運(yùn)行時(shí),無功補(bǔ)償投入,用電設(shè)備停動(dòng)時(shí),補(bǔ)償設(shè)備也退出,因此不會(huì)造成無功倒送,具有投資少、占位小、安裝容易、配置方便靈活、維護(hù)簡單、事故率低等優(yōu)點(diǎn)。
(2)低壓集中補(bǔ)償
低壓集中補(bǔ)償是指將低壓電容器通過低壓開關(guān)接在配電變壓器低壓母線側(cè),以無功補(bǔ)償投切裝置作為控制保護(hù)裝置,根據(jù)低壓母線上的無功負(fù)荷而直接控制電容器的投切,電容器的投切是整組進(jìn)行,做不到平滑的調(diào)節(jié)。
低壓補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn):接線簡單、運(yùn)行維護(hù)工作量小,使無功就地平衡,從而提高配變利用率,降低網(wǎng)損,具有較高的經(jīng)濟(jì)性,是目前無功補(bǔ)償中常用的手段之一。
(3)高壓集中補(bǔ)償
高壓集中補(bǔ)償是指將并聯(lián)電容器組直接裝在變電所的6~10KV高壓母線上的補(bǔ)償方式。
適用于用戶遠(yuǎn)離變電所在供電線路的末端,用戶本身又有一定的高壓負(fù)荷時(shí),可以減少對(duì)電力系統(tǒng)無功的消耗并可以起到一定的補(bǔ)償作用;補(bǔ)償裝置根據(jù)負(fù)荷的大小自動(dòng)投切,補(bǔ)償效益高。
四、無功補(bǔ)償裝置的分類
無功補(bǔ)償有很多種類:從補(bǔ)償?shù)姆秶鷦澐挚梢苑譃樨?fù)荷補(bǔ)償與線路補(bǔ)償,從補(bǔ)償?shù)男再|(zhì)劃分可以分為感性與容性補(bǔ)償。下面將并聯(lián)容性補(bǔ)償?shù)姆椒ù笾铝信e:
1、同步調(diào)相機(jī)
調(diào)相機(jī)的基本原理與同步發(fā)電機(jī)沒有區(qū)別,它只輸出無功電流。因?yàn)椴话l(fā)電,因此不需要原動(dòng)機(jī)拖動(dòng),沒有啟動(dòng)電機(jī)的調(diào)相機(jī)沒有軸伸,實(shí)質(zhì)就是相當(dāng)于一臺(tái)在電網(wǎng)中空轉(zhuǎn)的同步發(fā)電機(jī)。
調(diào)相機(jī)是電網(wǎng)中早使用的無功補(bǔ)償裝置,當(dāng)增加激磁電流時(shí),其輸出的容性無功電流增加。當(dāng)減少激磁電流時(shí),其輸出的容性無功電流減少。當(dāng)激磁電場減少到一定程度時(shí),輸出無功電流為零,只有很小的有功電流用于彌補(bǔ)調(diào)相機(jī)的損耗,當(dāng)激磁電流進(jìn)一步減少時(shí),輸出感性無功電流。
調(diào)相機(jī)容量大、對(duì)諧波不敏感,并且具有當(dāng)電網(wǎng)電壓下降時(shí)輸出無功電流自動(dòng)增加的特點(diǎn),因此調(diào)相機(jī)對(duì)于電網(wǎng)的無功安全具有不可替代的作用。
由于調(diào)相機(jī)的價(jià)格高、效率低,運(yùn)行成本高,因此已經(jīng)逐漸被并聯(lián)電容器所替代。但是近年來出于對(duì)電網(wǎng)無功安全的重視,一些人主張重新啟用調(diào)相機(jī)。
2、并聯(lián)電容器
并聯(lián)電容器是目前主要的無功補(bǔ)償方法。其主要特點(diǎn)是價(jià)格低,效率高,運(yùn)行成本低,在保護(hù)完善的情況下可靠性也很高。
在高壓及中壓系統(tǒng)中主要使用固定連接的并聯(lián)電容器組,而在低壓配電系統(tǒng)中則主要使用自動(dòng)控制電容器投切的自動(dòng)無功補(bǔ)償裝置。自動(dòng)無功補(bǔ)償裝置的結(jié)構(gòu)則多種多樣形形色色,適用于各種不同的負(fù)荷呢況。對(duì)于低壓自動(dòng)無功補(bǔ)償裝置將另文詳細(xì)介紹。
并聯(lián)電容器的主要缺點(diǎn)是其對(duì)諧波的敏感性。當(dāng)電網(wǎng)中含有諧波時(shí),電容器的電流會(huì)急劇增加,還會(huì)與電網(wǎng)中的感性元件諧振使諧波放大,另外,并聯(lián)電容器屬于恒阻抗元件,在電網(wǎng)電壓下降時(shí)其輸出的無功電出下降,因此不利于電網(wǎng)的無功安全。