無功功率與功率因數
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,它們都是依靠建立交變磁場才能進行能量的轉換和傳遞。為建立交變磁場和感應磁通而需要的電功率稱為無功功率,因此,所謂的"無功"并不是"無用"的電功率,只不過它的功率并不轉化為機械能、熱能而已;因此在供用電系統中除了需要有功電源外,還需要無功電源,兩者缺一不可。無功功率單位為乏(Var)。
在功率三角形中,有功功率P與視在功率S的比值,稱為功率因數cosφ,其計算公式為:
cosφ=P/S=P/(P2+Q2)1/2
在電力網的運行中,功率因數反映了電源輸出的視在功率被有效利用的程度,我們希望的是功率因數越大越好。這樣電路中的無功功率可以降到最小,視在功率將大部分用來供給有功功率,從而提高電能輸送的功率。
1 影響功率因數的主要因素
(1)大量的電感性設備,如異步電動機、感應電爐、交流電焊機等設備是無功功率的主要消耗者。據有關的統計,在工礦企業所消耗的全部無功功率中,異步電動機的無功消耗占了60%~70%;而在異步電動機空載時所消耗的無功又占到電動機總無功消耗的60%~70%。所以要改善異步電動機的功率因數就要防止電動機的空載運行并盡可能提高負載率。
(2)變壓器消耗的無功功率一般約為其額定容量的10%~15%,它的空載無功功率約為滿載時的1/3。因而,為了改善電力系統和企業的功率因數,變壓器不應空載運行或長期處于低負載運行狀態。
(3)供電電壓超出規定范圍也會對功率因數造成很大的影響。
當供電電壓高于額定值的10%時,由于磁路飽和的影響,無功功率將增長得很快,據有關資料統計,當供電電壓為額定值的110%時,一般無功將增加35%左右。當供電電壓低于額定值時,無功功率也相應減少而使它們的功率因數有所提高。但供電電壓降低會影響電氣設備的正常工作。所以,應當采取措施使電力系統的供電電壓盡可能保持穩定。
[編輯本段]無功補償的一般方法
無功補償通常采用的方法主要有3種:低壓個別補償、低壓集中補償、高壓集中補償。下面簡單介紹這3種補償方式的適用范圍及使用該種補償方式的優缺點。
(1)低壓個別補償:
低壓個別補償就是根據個別用電設備對無功的需要量將單臺或多臺低壓電容器組分散地與用電設備并接,它與用電設備共用一套斷路器。通過控制、保護裝置與電機同時投切。隨機補償適用于補償個別大容量且連續運行(如大中型異步電動機)的無功消耗,以補勵磁無功為主。低壓個別補償的優點是:用電設備運行時,無功補償投入,用電設備停運時,補償設備也退出,因此不會造成無功倒送。具有投資少、占位小、安裝容易、配置方便靈活、維護簡單、事故率低等優點。
(2)低壓集中補償:
低壓集中補償是指將低壓電容器通過低壓開關接在配電變壓器低壓母線側,以無功補償投切裝置作為控制保護裝置,根據低壓母線上的無功負荷而直接控制電容器的投切。電容器的投切是整組進行,做不到平滑的調節。低壓補償的優點:接線簡單、運行維護工作量小,使無功就地平衡,從而提高配變利用率,降低網損,具有較高的經濟性,是目前無功補償中常用的手段之一。
(3)高壓集中補償:
高壓集中補償是指將并聯電容器組直接裝在變電所的6~10kV高壓母線上的補償方式。適用于用戶遠離變電所或在供電線路的末端,用戶本身又有一定的高壓負荷時,可以減少對電力系統無功的消耗并可以起到一定的補償作用;補償裝置根據負荷的大小自動投切,從而合理地提高了用戶的功率因數,避免功率因數降低導致電費的增加。同時便于運行維護,補償效益高。
[編輯本段]采取適當措施,設法提高系統自然功率因數
提高自然功率因數是不需要任何補償設備投資,僅采取各種管理上或技術上的手段來減少各種用電設備所消耗的無功功率,這是一種最經濟的提高功率因數的方法。
(1)合理使用電動機;
(2)提高異步電動機的檢修質量;
(3)采用同步電動機:同步電動機消耗的有功功率取決于電動機上所帶機械負荷的大小,而無功功率取決于轉子中的勵磁電流大小,在欠勵狀態時,定子繞組向電網"吸取"無功,在過勵狀態時,定子繞組向電網"送出"無功。因此,對于恒速長期運行的大型機構設備可以采用同步電動機作為動力。
異步電動機同步運行就是將異步電動機三相轉子繞組適當連接并通入直流勵磁電流,使其呈同步電動機運行,這就是"異步電動機同步化"。
(4)合理選擇配變容量,改善配變的運行方式:對負載率比較低的配變,一般采取"撤、換、并、停"等方法,使其負載率提高到最佳值,從而改善電網的自然功率因數。
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。把沒有做功的功率稱之為無功功率。如,電感或電容,在輸入電壓增加時,它們儲存電能,當輸入電壓下降時,它們釋放電能,沒有消耗電能(做功),此電感或電容消耗的功率稱無功功率。
無功功率是由電抗器(電感或電容)在交流電路中,由于其兩端的電壓與流過的電流有90度角的相位差,所以不能做功,也不消耗有功功率,但它參與了與電源的能量交換,這就產生了無功功率,降低了發電機和電網的供電效率。
供電部門當然希望無功功率越小越好,但實無功功率不可能為0(功率因數cosφ=1)。實際的負荷主要是電感性的負載,所以為了減小無功功率,對工廠來說往往用電容器的容抗來抵消一部分感抗,以提高功率因數。
功率因數cosφ=有功功率P/視在功率S
視在功率S的平方=有功功率P平方+無功功率Q的平方
你好,無功功率不對外作功,而是轉變為其他形式的能量。凡是有電磁線圈的電氣設備,要建立磁場,就要消耗無功功率。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。