功率因數(shù)補償

1、功率因數(shù)補償功率因數(shù)補償 XXXXXXXX. .二二0 0一一X X年年X X月月目目 錄錄1 1功率因數(shù)功率因數(shù)一、一、功率因數(shù)與無功功率的相互關系一、一、功率因數(shù)與無功功率的相互關系1 1功率因數(shù)功率因數(shù)視在功率： 即交流電壓和交流電流的乘積。用公式表示為：S=UI。式中，S是額定輸出功率，單位是VA(伏安);U是額定輸出電壓，單位是V，如220V、380V等;I是額定輸出電流，單位是A。包括兩部分：有功功率(P)和無功功率(Q)。 視在功率視在功率無功功率有功功率一、一、功率因數(shù)與無功功率的相互關系1 1功率因數(shù)功率因數(shù)視在功率一、一、功率因數(shù)與無功功率的相互關系1 1功率因數(shù)功率因數(shù)負

2、載分類一、一、功率因數(shù)與無功功率的相互關系1 1功率因數(shù)功率因數(shù)阻性負載感性負載容性負載一、一、功率因數(shù)與無功功率的相互關系1 1功率因數(shù)功率因數(shù)一、一、功率因數(shù)與無功功率的相互關系1 1功率因數(shù)功率因數(shù)電電 力力 系系 統(tǒng)統(tǒng)一、一、功率因數(shù)與無功功率的相互關系2 2無功功率無功功率無功功率：在正常情況下，用電設備不但要從電源取得有功功率，同時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求，用電設備就沒有足夠的無功功率來建立正常的電磁場，那么這些用電設備就不能維持在額定情況下工作，用電設備的端電壓就要下降，從而影響用電設備的正常運行。無功功率：從發(fā)電機和高壓輸電線供給的無功功率，遠遠滿

3、足不了負荷的需要，所以在電網(wǎng)中要設置一些無功補償裝置來補充無功功率，以保證用戶對無功功率的需要，這樣用電設備才能在額定電壓下工作。這就是電網(wǎng)需要裝設無功補償裝置的道理。一、一、功率因數(shù)與無功功率的相互關系2 2無功功率無功功率冷 藏 車 假設有一輛冷藏車，冷藏車的發(fā)動機功率為180KW，但車上的冷凍柜要消耗發(fā)動機40KW的功率用來制冷。因此發(fā)動機只有140KW的剩余來拉貨物。 概念理解 發(fā)動機功率有180KW，相當于視在功率，但用來拉貨的功率只有140KW,這部分為有功功率，而另外的40KW雖然沒有拉貨物，但是它是為了起到冷凍作用而必須存在的，有了它才能是一輛冷藏車，這部分就是無功功率（要區(qū)分

4、無用功和無功功率）。 概念理解 一、一、功率因數(shù)與無功功率的相互關系0.51 降低發(fā)電機有功功率的輸出。不良影響1 視在功率一定時，增加無功功率就要降低輸、變電設備的供電能力。不良影響2 電網(wǎng)內無功功率的流動會造成線路電壓損失增大和電能損耗的增加。不良影響3 系統(tǒng)缺乏無功功率時就會造成低功率因數(shù)運行和電壓下降，使電氣設備容量得不到充分發(fā)揮。不良影響4 2 2無功功率無功功率 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(shù)cos，其計算公式為：P=UIcos，其中的指的是電壓和電流的相位差。在電力網(wǎng)的運行中，功率因數(shù)反映了電源

5、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(shù)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。 相互關系相互關系一、一、功率因數(shù)與無功功率的相互關系3 3相互關系相互關系二、提高功率因數(shù)的意義與方法1 1分類說明分類說明自然功率因數(shù)是指用電設備沒有安裝無功補償設備時的功率因數(shù)，或者說用電設備本身所具有的功率因數(shù)。自然功率因數(shù)的高低主要取決于用電設備的負荷性質，電阻性負荷的功率因數(shù)較高，等于1，而電感性負荷的功率因數(shù)比較低，都小于1。瞬時功率因數(shù)是指在某一瞬間由功率因數(shù)表讀出的功率因數(shù)。瞬時功率因數(shù)是隨著用電設備的類型、負荷的大小和電壓

6、的高低而時刻在變化。加權平均功率因數(shù)是指在一定時間段內功率因數(shù)的平均值。二、提高功率因數(shù)的意義與方法2 2提高目的提高目的 由于感性、容性或非線性負荷的存在，導致系統(tǒng)存在無功功率，從而導致有功功率不等于視在功率，三者之間關系如下：S=P+Q ，S為視在功率，P為有功功率，Q為無功功率。三者的單位分別為VA（或kVA），W（或kW），var（或kvar）。 如果kvar的值為零的話，kVA就會與kW相等，那么供電局發(fā)出來的1kVA的電就等于用戶1kW的消耗，此時成本效益最高，所以功率因數(shù)是供電局非常在意的一個系數(shù)。用戶如果沒有達到理想的功率因數(shù)，相對地就是在消耗供電局的資源，所以這也是為什么功率

7、因數(shù)是一個法規(guī)的限制。就國內而言功率因數(shù)規(guī)定是必須介于電感性的0.91之間，低于0.9時需要接受處罰。 提高目的提高目的電電 力力 系系 統(tǒng)統(tǒng)二、提高功率因數(shù)的意義與方法3 3提高意義提高意義OK4.可以增加系統(tǒng)的裕度，挖掘出了發(fā)供電設備的潛力。如果系統(tǒng)的功率因數(shù)低，那么在既有設備容量不變的情況下，裝設電容器后，可以提高功率因數(shù)，增加負載的容量。 1.節(jié)約電能，降低生產(chǎn)成本，減少企業(yè)的電費開支；提高企業(yè)用電設備的利用率，充分發(fā)揮企業(yè)的設備潛力。 2.提高用電（電壓）質量，改善設備運行條件，可保證設備在正常條件下工作，有利于安全生產(chǎn)。 3.通過改善功率因數(shù)，減少了線路中總電流和供電系統(tǒng)中的電氣元

8、件，如變壓器、電器設備、導線等的容量，因此不但減少了投資費用，而且降低了本身電能的損耗。 二、提高功率因數(shù)的意義與方法4 4提高舉例提高舉例將1000kVA變壓器之功率因數(shù)從0.8提高到0.98時：補償前：10000.8=800kW補償后：10000.98=980kW同樣一臺1000kVA的變壓器，功率因數(shù)改變后，它就可以多承擔180kW的負載。1000kVA變壓器負載負載負載負載負載負載180kW二、提高功率因數(shù)的意義與方法5 5提高目標提高目標10.80適用于100千伏安（千瓦）及以上的農業(yè)用電。0.80標準 0.85標準 適用于10

9、0千伏安（千瓦）及以上的其他工業(yè)用戶、非工業(yè) 用戶、非居民照明用戶、商業(yè)用戶、臨時用電戶和100千伏安（千瓦） 及以上的電力排灌站、躉售用戶。0.90標準 適用于160千伏安以上的高壓供電工業(yè)用戶，裝有帶負荷調 整電壓裝置的高壓供電電力用戶和3200千伏安及以上的高壓供電電力排灌站。二、提高功率因數(shù)的意義與方法5 5提高舉例提高舉例 功率因數(shù)達不到國家規(guī)定的用戶，相對地就是在消耗供電局電網(wǎng)的資源，所以這也是為什么功率因數(shù)是一個法規(guī)的限制(貴州省物價局114號文)。供電部門會在其用戶使用電費的基礎上按一定比例對其加收一部分電費，這部分加收的電費稱為力率電費。 根據(jù)用戶功率因數(shù)的水平高低減收或增收

10、的電費。功率因數(shù)用戶專變采用人工補償無功功率提高自然功率因數(shù)提高方法二、提高功率因數(shù)的意義與方法7 7提高方法提高方法方法一方法二二、提高功率因數(shù)的意義與方法7 7提高方法提高方法因此正確選用異步電動機,使其額定容量與所帶負載相配合,容量選擇不宜過大，減少電動機無功消耗，在選型方面,要注意選用節(jié)能型,淘汰高能耗的電動機,并依據(jù)電機機械工作對啟動力矩、啟動次數(shù)、調速等方面的具體要求,選用不同的型號。 調整生產(chǎn)班次，均衡用電負荷，提高用電負荷率。 改善配電線路布局，盡量減小用電設備與電源的距離，避免線路曲折迂回。 根據(jù)負荷選用相匹配的變壓器，電力變壓器的負荷率在0.6以上運行時才較經(jīng)濟,一般應在6

11、0%70%比較合適，電力變壓器一般不宜作輕載運行。當電力變壓器負荷率小于30 %時,應當更換成容量較小的變壓器。 對平均負荷小于其額定容量40%左右的輕載電動機，可將線圈改為三角形接法（或自動轉換）。 方法一：提高自然功率因數(shù)二、提高功率因數(shù)的意義與方法7 7提高方法提高方法方法二：采用人工補償無功功率采用并聯(lián)電力電容器補償無功功率。采用同步電動機補償無功功率。采用同步調相機補償無功功率。二、提高功率因數(shù)的意義與方法7 7提高方法提高方法方法二：采用人工補償無功功率采用并聯(lián)電力電容器補償無功功率。低壓個別補償（分散就地補償） 低壓個別補償就是根據(jù)個別用電設備對無功的需要量將單臺或多臺低壓電容器

12、組分散地與用電設備并接，它與用電設備共用一套斷路器(即開關)。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(xù)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?shù)膬?yōu)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(yōu)點；缺點是電容器利用率低。 二、提高功率因數(shù)的意義與方法7 7提高方法提高方法 低壓個別補償（圖示）二、提高功率因數(shù)的意義與方法7 7提高方法提高方法方法二：采用人工補償無功功率采用并聯(lián)電力電容器補償無功功率。低壓分組補償（低壓集中補償） 低

13、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(jù)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(jié)。低壓補償?shù)膬?yōu)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(wǎng)損，具有較高的經(jīng)濟性，是無功補償中常用的手段；較為兼顧（比較折中）。 二、提高功率因數(shù)的意義與方法7 7提高方法提高方法 低壓集中補償（圖示）二、提高功率因數(shù)的意義與方法7 7提高方法提高方法 低壓集中補償（圖示）二、提高功率因數(shù)的意義與方法7 7提高方法提高方法方法二：采用人工補償無功功率采用并聯(lián)電力電容器補償無功功率

14、。高壓集中補償 高壓集中補償是指將并聯(lián)電容器組直接裝在變電所的610kV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(tǒng)無功的消耗并可以起到一定的補償作用；補償裝置根據(jù)負荷的大小自動投切，從而合理地提高了用戶的功率因數(shù)，避免功率因數(shù)降低導致電費的增加。同時便于運行維護，補償效益高。 缺點是不能減少用戶內部配電網(wǎng)絡的無功負荷。二、提高功率因數(shù)的意義與方法7 7提高方法提高方法 高壓集中補償（圖示）二、提高功率因數(shù)的意義與方法7 7提高方法提高方法 高壓集中補償（圖示）7 7提高方法提高方法二、提高功率因數(shù)的意義與方法三、功率因數(shù)的計

15、算1 1計算公式計算公式c o sPS三、功率因數(shù)的計算1 1計算公式計算公式22221co s1PPQQPWWWWW力率電費的標準計算公式三、功率因數(shù)的計算2 2計算舉例計算舉例 某冶煉廠在供電部門10kV配電線路上接用S11500kVA變壓器一臺，計量點在高壓側，按變壓器容量計收基本電費，5月抄見有功電量103226kWh，無功電量42140kVarh，另經(jīng)供電企業(yè)允許，該廠向一村居民用電轉供電，轉供容量100kW，5月抄見有功電量9087kWh，請計算該冶煉廠5月基本電費和力率調整電費？(假設工業(yè)電度電價為0.4549元kWh，基本電費電價為30元/(kWh.月)91.042140908

16、71032261111cos22QPWW 解答 問題（1）基本電費=（500-100）30=12000元（2）（3）計費有功定量=103226-9087=94139kWh（4）電度電費=941390.4549=42823.83元（5）查表得該戶力調系數(shù)為-0.15%， 力調電費=（12000+42823.83）（-0.15%）=-82.24元三、功率因數(shù)的計算3 3計算工具計算工具四、無功補償?shù)呐渲迷瓌t1 1國家標準國家標準國家標準全面規(guī)劃、合理布局、分級補償、就地平衡。集中補償與分散補償相結合，以分散補償為主；高壓補償與低壓補償相結合，以低壓補償為主的原則，實行分級補償，實現(xiàn)無功動態(tài)就地平衡

17、，滿足降損和調壓的需要。電力系統(tǒng)配置的無功補償裝置應能保證在系統(tǒng)有功負荷高峰和低谷運行方式下分（電壓）層和分（供電）區(qū)的無功平衡。分（電壓)層無功平衡的重點是：220kV及以上電壓等級層面的無功平衡；分（供電）區(qū)就地平衡的重點是110kV 及以下配電系統(tǒng)的無功平衡。1.無功就地平衡 2.分（電壓）層和分（供電）區(qū)的無功平衡各級電網(wǎng)應避免通過輸電線路遠距離輸送無功電力。500(330)kV電壓等級系統(tǒng)與下一級系統(tǒng)之間不應有大量的無功電力交換。500(330)kV電壓等級超高壓輸電線路的充電功率應按照就地補償?shù)脑瓌t采用高、低壓并聯(lián)電抗器基本予以補償。3.避免無功交換四、無功補償?shù)呐渲迷瓌t1 1國家

18、標準國家標準國家標準全面規(guī)劃、合理布局、分級補償、就地平衡。受端系統(tǒng)應有足夠的無功備用容量。當受端系統(tǒng)存在電壓穩(wěn)定問題時，應通過技術經(jīng)濟比較，考慮在受端系統(tǒng)的樞紐變電站配置動態(tài)無功補償裝置。各電壓等級的變電站應結合電網(wǎng)規(guī)劃和電源建設，合理配置適當規(guī)模、類型的無功補償裝置。所裝設的無功補償裝置應不引起系統(tǒng)諧波明顯放大，并應避免大量的無功電力穿越變壓器。35220kV變電站，在主變壓器最大負荷時，其高壓側功率因數(shù)應不低于0 95，在低谷負荷時功率因數(shù)應不高于0.95。4.受端無功備用5.避免系統(tǒng)諧波放大與無功電力穿越變壓器對于大量采用10220kV電纜線路的城市電網(wǎng)在新建110kV及以上電壓等級的

19、變電站時，應根據(jù)電纜進、出線情況在相關變電站分散配置適當容量的感性無功補償裝置。6.電纜線路配置適當容量的感性無功四、無功補償?shù)呐渲迷瓌t1 1國家標準國家標準國家標準全面規(guī)劃、合理布局、分級補償、就地平衡。受端系統(tǒng)應有足夠的無功備用容量。當受端系統(tǒng)存在電壓穩(wěn)定問題時，應通過技術經(jīng)濟比較，考慮在受端系統(tǒng)的樞紐變電站配置動態(tài)無功補償裝置。各電壓等級的變電站應結合電網(wǎng)規(guī)劃和電源建設，合理配置適當規(guī)模、類型的無功補償裝置。所裝設的無功補償裝置應不引起系統(tǒng)諧波明顯放大，并應避免大量的無功電力穿越變壓器。35220kV變電站，在主變壓器最大負荷時，其高壓側功率因數(shù)應不低于0 95，在低谷負荷時功率因數(shù)應不

20、高于0.95。7.主變運行參數(shù)的采集、測量8.足夠的事故備用無功容量和調壓能力電力用戶應根據(jù)其負荷性質采用適當?shù)臒o功補償方式和容量。在任何情況下，不應向電網(wǎng)反送無功電力，并保證在電網(wǎng)負荷高峰時不從電網(wǎng)吸收無功電力。9.用戶不應向電網(wǎng)吸收無功、反送無功四、無功補償?shù)呐渲迷瓌t2 2基本原則基本原則一、集中補償與分散補償相結合，以分散補償為主。二、調節(jié)補償與固定補償相結合，以固定補償為主。三、高壓補償與低壓補償相結合，以低壓補償為主。四、無功補償?shù)呐渲迷瓌t3 3變電站補償變電站補償35110kV變電站： 無功補償裝置以補償變壓器無功損耗為主，并適當兼顧負荷側的無功補償。 容性無功補償裝置的容量按主變

21、壓器容量的10%30%配置，井滿足35110kV主變壓器最大負荷時，其高壓側功率因數(shù)不低于0.95。四、無功補償?shù)呐渲迷瓌t3 3變電站補償變電站補償35110kV變電站： 110kv變電站的單臺主變壓器容量為40MVA及以上時每臺主變壓器應配置不少于兩組的容性無功補償裝置。 110kv變電站無功補償裝置的單組容量不宜大于6Mvar，35kV變電站無功補償裝置的單組容量不宜大于3Mvar，單組容量的選擇還應考慮變電站負荷較小時無功補償?shù)男枰?。新?10kV變電站時，應根據(jù)電纜進出線情況配置適當容量的感性無功補償裝置。四、無功補償?shù)呐渲迷瓌t4 4配網(wǎng)補償配網(wǎng)補償10kV配網(wǎng)： 以配電變壓器低壓側集

22、中補償為主，以高壓側補償為輔。 配電變壓器的無功補償裝置可按變壓器最大負載率為75%，負荷自然功率因數(shù)為0.85考慮，補償?shù)阶儔浩髯畲筘摵蓵r其高壓側功率因數(shù)不低于0.95，或按照變壓器容量的20%40#進行配置。四、無功補償?shù)呐渲迷瓌t4 4配網(wǎng)補償配網(wǎng)補償10kV線路：用電負荷是變化的，峰谷規(guī)律亦很難把握。且受氣候、溫度、季節(jié)、假期、用戶特點等因素影響，不但按時變、按日變，而且按周變、按年變，又是以天為單位不斷起伏的，具有較大的周期性、連續(xù)性，偶爾也會出現(xiàn)大的變動。如采用固定補償方式，勢必會出現(xiàn)高峰時欠補償，低谷時過補償，造成倒送。無論哪種補償，其降損和改善電壓質量的效果欠佳。實踐證明：只有根

23、據(jù)系統(tǒng)電壓、無功需量和功率因數(shù)自動跟蹤補償方式，才能取得理想的效果。四、無功補償?shù)呐渲迷瓌t5 5配網(wǎng)配網(wǎng)1010千伏線路補償千伏線路補償 第一步沿負荷最大、線路最長的方向，將線路簡化成無分枝主線或僅有兩分枝主線。 第二步確定最大無功總負荷Q 可從配網(wǎng)監(jiān)測儀中讀取或通過用電總報裝量推算。 第三步當線路為無分枝主線時，最佳配置容量QC=2/3Q。最佳安裝地點為主線2/3Q無功負荷分布處，而不是主線線路長度的2/3處。四、無功補償?shù)呐渲迷瓌t 第四步當線路為有分枝主線時，首先確定各段的無功負荷，然后把有分枝主線等效轉換成兩條無分枝主線，按無分枝主線分別確定最優(yōu)補償容量和最佳位置。 第五步當線路中有較大

24、的集中負荷時（一般占到總負荷的30%40%以上），即在該負荷點單獨裝設補償裝置，容量不超過該點的最大無功負荷。其余線段按無分枝線路確定補償方案。5 5配網(wǎng)配網(wǎng)1010千伏線路補償千伏線路補償四、無功補償?shù)呐渲迷瓌t5 5配網(wǎng)配網(wǎng)1010千伏線路補償千伏線路補償單投單切，指一臺開關，接一組補償電容器，也稱為單組動態(tài)補償。比較適合線路無功量相對穩(wěn)定的單級階梯式變化情況，補償容量不宜過大，一般適用于線路無功缺額在450kvar以下，電容器配置在6070，即300kvar及以下。四、無功補償?shù)呐渲迷瓌t5 5配網(wǎng)配網(wǎng)1010千伏線路補償千伏線路補償當電容器退出運行時，補償容量為零，而此時線路上往往還存在一

25、定的無功缺額。因此，出現(xiàn)了增加一組電容器長期接于線路上，即固定補償，在此基礎上再疊加一組動態(tài)補償。對此，稱為固補加動補。這種方式在技術上沒有提升，適合線路長期存在著一穩(wěn)定的無功負荷、又有一定的無功量疊加起伏的情況。由于線路情況的復雜性，其電容量的準確選定并不容易，尤其是固補部分，往往要留有充分的余量以免過補 它在形式上做到了兩級補償，但仍然是單級動態(tài)補償。它與后面介紹的雙投雙切方式有本質的不同，在選用時往往容易混淆。四、無功補償?shù)呐渲迷瓌t5 5配網(wǎng)配網(wǎng)1010千伏線路補償千伏線路補償雙投雙切(二動)雙投雙切，指2臺開關，各接一組補償電容器，共2組電容器，根據(jù)需要和指令分別動作，也稱為兩組動態(tài)補償，或循環(huán)動態(tài)補償。雙投雙切(二動)適應線路無功缺額較大、無功起伏變化多階梯的情況，在技術上又提升了一個檔次。由兩組電容器、兩組開關、電壓互感器，電流互感器及控制器等組成，其補償量可達線路無功缺