電力工程基礎(chǔ)

電力工程基礎(chǔ)第一頁，共五十一頁，2022年，8月28日第2章負(fù)荷計(jì)算與無功功率補(bǔ)償2.1電力負(fù)荷與負(fù)荷曲線2.2計(jì)算負(fù)荷的確定2.3功率損耗與電能損耗計(jì)算2.4企業(yè)計(jì)算負(fù)荷的確定2.5無功功率補(bǔ)償2.6尖峰電流的計(jì)算第二頁，共五十一頁，2022年，8月28日3/28/20232河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院

二、電力負(fù)荷的分級供電方式:由兩個獨(dú)立電源供電。1．一級負(fù)荷：中斷供電將造成人身傷亡，重大設(shè)備損壞，重大產(chǎn)品報(bào)廢，或在政治、經(jīng)濟(jì)上造成重大損失。2．二級負(fù)荷：中斷供電將造成主要設(shè)備損壞，大量產(chǎn)品報(bào)廢，重點(diǎn)企業(yè)大量減產(chǎn)，或在政治、經(jīng)濟(jì)上造成較大損失。供電方式:由雙回路供電。2.1電力負(fù)荷與負(fù)荷曲線

一、負(fù)荷計(jì)算的目的及意義

計(jì)算負(fù)荷是選擇電力變壓器、開關(guān)設(shè)備及導(dǎo)線、電纜等額定參數(shù)的依據(jù)。第三頁，共五十一頁，2022年，8月28日3/28/20233河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院

三、負(fù)荷曲線1．負(fù)荷曲線的分類按性質(zhì)分：有功負(fù)荷曲線和無功負(fù)荷曲線

按負(fù)荷持續(xù)時間分：日負(fù)荷曲線和年負(fù)荷曲線2．負(fù)荷曲線的繪制日負(fù)荷曲線（圖2-1）：逐點(diǎn)描繪法、梯形曲線法年負(fù)荷曲線：年最大負(fù)荷曲線（圖2-2）：或稱運(yùn)行年負(fù)荷曲線。3．三級負(fù)荷：所有不屬于一、二級負(fù)荷的電力負(fù)荷。供電方式:對供電電源無特殊要求。

第四頁，共五十一頁，2022年，8月28日3/28/20234河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院圖2-1日有功負(fù)荷曲線a）折線圖b）梯形圖圖2-2年最大負(fù)荷曲線第五頁，共五十一頁，2022年，8月28日3/28/20235河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院取冬季為213天，夏季為152天，則圖中功率P1所占時間為：圖2-3全年時間負(fù)荷曲線的繪制a）冬季典型日負(fù)荷曲線b）夏季典型日負(fù)荷曲線c）全年時間負(fù)荷曲線全年時間負(fù)荷曲線（圖2-3）：或稱年負(fù)荷持續(xù)曲線。第六頁，共五十一頁，2022年，8月28日3/28/20236河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院

四、與負(fù)荷曲線有關(guān)的物理量1．年最大負(fù)荷和年最大負(fù)荷利用小時數(shù)年最大負(fù)荷Pmax：指全年中消耗電能最多的半小時的平均功率，即年最大負(fù)荷利用小時數(shù)Tmax：在此時間內(nèi)，用戶以年最大負(fù)荷持續(xù)運(yùn)行所消耗的電能恰好等于全年實(shí)際消耗的電能，如圖2-4所示?？梢姡耗曦?fù)荷曲線越平坦，Tmax越大；年負(fù)荷曲線越陡，Tmax越小。圖2-4年最大負(fù)荷與年最大負(fù)荷利用小時數(shù)第七頁，共五十一頁，2022年，8月28日3/28/20237河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院2．平均負(fù)荷與負(fù)荷系數(shù)平均負(fù)荷Pav：電力負(fù)荷在一定時間t內(nèi)平均消耗的功率，即負(fù)荷系數(shù)

KL：平均負(fù)荷與最大負(fù)荷的比值，即年平均負(fù)荷為（圖2-5）:KL越大，負(fù)荷曲線越平坦，負(fù)荷波動越小。圖2-5年平均負(fù)荷第八頁，共五十一頁，2022年，8月28日3/28/20238河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院3．需要系數(shù)和利用系數(shù)需要系數(shù)Kd：負(fù)荷曲線中的最大有功計(jì)算負(fù)荷Pmax與全部用電設(shè)備額定功率之比值，即利用系數(shù)Ku：負(fù)荷曲線中的平均計(jì)算負(fù)荷Pav與全部用電設(shè)備額定功率之比值，即第九頁，共五十一頁，2022年，8月28日3/28/20239河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院通過負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)計(jì)算求出的、用以按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)體和電氣設(shè)備的一個假想的持續(xù)負(fù)荷值，稱為計(jì)算負(fù)荷，用Pc（或Qc

、Sc

、Ic

）表示。通常把根據(jù)半小時平均負(fù)荷所繪制的負(fù)荷曲線上的“最大負(fù)荷”稱為計(jì)算負(fù)荷，并作為按發(fā)熱條件選擇電氣設(shè)備的依據(jù)，因此一般中小截面導(dǎo)體的發(fā)熱時間常數(shù)τ為10min以上，而導(dǎo)體通過電流達(dá)到穩(wěn)定溫升的時間大約為3τ～4τ，即載流導(dǎo)體大約經(jīng)半小時（30min）后可達(dá)到穩(wěn)定溫升值4．計(jì)算負(fù)荷第十頁，共五十一頁，2022年，8月28日3/28/202310河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院

一、概述求計(jì)算負(fù)荷的方法有：需要系數(shù)法、二項(xiàng)式系數(shù)法、利用系數(shù)法和單位產(chǎn)品耗電量法等。2.2計(jì)算負(fù)荷的確定

二、用電設(shè)備的工作制及設(shè)備容量的計(jì)算

暫載率（負(fù)荷持續(xù)率）：指設(shè)備工作時間與工作周期的百分比值，即連續(xù)運(yùn)行工作制（長期工作制）短時運(yùn)行工作制（短時工作制）斷續(xù)周期工作制（反復(fù)短時工作制）1．用電設(shè)備的工作制

第十一頁，共五十一頁，2022年，8月28日3/28/202311河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院2．設(shè)備容量Pe的確定對長期工作制的用電設(shè)備：對反復(fù)短時工作制的用電設(shè)備：其設(shè)備容量是指換算到統(tǒng)一暫載率下的額定功率。折算方法：按同一周期等效發(fā)熱條件進(jìn)行換算。吊車：標(biāo)準(zhǔn)暫載率有15%、25%、40%和60%四種電焊機(jī)：標(biāo)準(zhǔn)暫載率有50%、65%、75%和100%四種第十二頁，共五十一頁，2022年，8月28日3/28/202312河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院吊車電動機(jī)組（包括電葫蘆、起重機(jī)、行車等）的設(shè)備容量：指統(tǒng)一換算到ε=25%時的額定功率（kW），即∴第十三頁，共五十一頁，2022年，8月28日3/28/202313河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院電焊機(jī)及電焊變壓器的設(shè)備容量：指統(tǒng)一換算到ε=100%時的額定功率（kW），即 照明設(shè)備的設(shè)備容量：白熾燈、碘鎢燈的設(shè)備容量：等于燈泡上標(biāo)注的額定功率；熒光燈應(yīng)考慮鎮(zhèn)流器中的功率損失（約為燈泡功率的20%），其設(shè)備容量應(yīng)為燈管額定功率的1.2倍；高壓水銀熒光燈和金屬鹵化物燈也應(yīng)考慮鎮(zhèn)流器中的功率損失（約為燈泡功率的10%），其設(shè)備容量可取燈管額定功率的1.1倍。第十四頁，共五十一頁，2022年，8月28日3/28/202314河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院單相負(fù)荷的設(shè)備容量：當(dāng)單相用電設(shè)備的總?cè)萘坎怀^三相用電設(shè)備總?cè)萘康?5%時，其設(shè)備容量可直接按三相平衡負(fù)荷考慮；當(dāng)超過15%時，應(yīng)將其換算為等效的三相設(shè)備容量，再同三相用電設(shè)備一起進(jìn)行三相負(fù)荷計(jì)算。換算方法如下：單相設(shè)備接于相電壓時：

單相設(shè)備接于同一線電壓時：式中，為等效三相設(shè)備容量（kW）；為最大負(fù)荷相所接的單相設(shè)備容量（kW）。式中，為接于同一線電壓的單相設(shè)備容量（kW）。第十五頁，共五十一頁，2022年，8月28日3/28/202315河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院一般情況：應(yīng)先將接于線電壓的單相設(shè)備容量換算為接于相電壓的設(shè)備容量，換算公式如下：A相:B相:C相:然后分相計(jì)算各相的設(shè)備容量，則最大負(fù)荷相的3倍即為總的等效三相設(shè)備容量。第十六頁，共五十一頁，2022年，8月28日3/28/202316河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院三、單臺用電設(shè)備的負(fù)荷計(jì)算對長期連續(xù)工作的單臺用電設(shè)備：對需要計(jì)及效率的單臺用電設(shè)備（如電動機(jī)）：四、用電設(shè)備組的負(fù)荷計(jì)算1．需要系數(shù)法確定用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷時，應(yīng)考慮以下幾種因素：各用電設(shè)備因工作情況不同，可能不同時工作，因此應(yīng)考慮一個同時使用系數(shù)

;各用電設(shè)備在工作時，不一定全部在滿負(fù)荷下運(yùn)行，因此應(yīng)考慮一個負(fù)荷系數(shù)

;第十七頁，共五十一頁，2022年，8月28日3/28/202317河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院各用電設(shè)備的平均效率;

線路的供電效率。

因此，一個用電設(shè)備組的需要系數(shù)可表示為單組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定說明：P30、Q30、S30的單位分別為kW、kvar、kVA2第十八頁，共五十一頁，2022年，8月28日3/28/202318河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院多組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定式中，為同時系數(shù)，一般取0.85~0.95

。當(dāng)車間配電干線上有多組用電設(shè)備時，各組用電設(shè)備的最大負(fù)荷不同時出現(xiàn)，此時應(yīng)計(jì)入一個同時系數(shù)。第十九頁，共五十一頁，2022年，8月28日3/28/202319河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院電力負(fù)荷計(jì)算表序號用電設(shè)備名稱臺數(shù)設(shè)備容量/kWKdcos

tan計(jì)算負(fù)荷銘牌值換算值P30/kWQ30/kvarS30/kVAI30/A1金屬切削機(jī)床組3085850.160.51.7313.623.532通風(fēng)機(jī)組3550.850.850.624.252.6353吊車組133.7950.150.51.730.5690.984小計(jì)349393.79518.41924.149負(fù)荷總計(jì)（）16.5824.4329.5244.85例2-1（P31）第二十頁，共五十一頁，2022年，8月28日3/28/202320河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院

2.二項(xiàng)式系數(shù)法單組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定由x臺容量最大用電設(shè)備投入運(yùn)行時增加的附加負(fù)荷用電設(shè)備組的平均負(fù)荷第二十一頁，共五十一頁，2022年，8月28日3/28/202321河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院多組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定各用電設(shè)備組附加負(fù)荷中的最大值各用電設(shè)備組平均負(fù)荷的總和第二十二頁，共五十一頁，2022年，8月28日3/28/202322河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院例2-2（P33）電力負(fù)荷計(jì)算表與例2-1（S30=29.52kVA，I30=44.85A）比較可知，按二項(xiàng)式計(jì)算的結(jié)果比按需要系數(shù)法計(jì)算的結(jié)果要大。序號用電設(shè)備名稱設(shè)備臺數(shù)設(shè)備容量二項(xiàng)式系數(shù)costans計(jì)算負(fù)荷P30/kW總臺數(shù)大容量臺數(shù)/kW/kWbc1切削機(jī)床3058537.50.140.40.51.7311.9+15=26.92通風(fēng)機(jī)組350.650.250.80.753.25+1.25=4.53吊車組13（ε=40%）3.795(ε=25%）0.060.20.51.730.228+0.759=0.987負(fù)荷總計(jì)P30=30.38kWQ30=49.37kvarS30=57.97kVAI30=88.1A第二十三頁，共五十一頁，2022年，8月28日3/28/202323河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院

一、功率損耗1．線路的功率損耗2.3功率損耗與電能損耗計(jì)算等邊三角形排列：水平等距離排列：而x1與導(dǎo)線之間的幾何均距有關(guān)。其中:圖2-6三相導(dǎo)線的布置方式a）等邊三角形布置b）水平等距布置第二十四頁，共五十一頁，2022年，8月28日3/28/202324河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院２．變壓器的功率損耗鐵心中的有功功率損耗，即鐵損（不變損耗）變壓器的空載損耗可認(rèn)為就是鐵耗，即有功功率損耗消耗在一、二次線圈電阻上的有功功率損耗，即銅耗:與負(fù)荷電流（或功率）的平方成正比?！勺儞p耗變壓器的短路損耗可認(rèn)為就是額定負(fù)載下的銅耗，則任意負(fù)載下的銅耗為：第二十五頁，共五十一頁，2022年，8月28日3/28/202325河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院所以無功功率損耗所以式中，為變壓器的負(fù)荷率；S30為變壓器的計(jì)算負(fù)荷（kVA）；SN為變壓器的額定容量（kVA）。用來產(chǎn)生主磁通即產(chǎn)生勵磁電流的無功功率損耗：只與電網(wǎng)的電壓有關(guān)，與負(fù)荷大小無關(guān)，可用來表征。第二十六頁，共五十一頁，2022年，8月28日3/28/202326河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院所以——額定負(fù)載下的損耗近似公式：消耗在一、二次線圈電阻上的有功功率損耗：與負(fù)荷電流（或功率）的平方成正比，可用來表征。

第二十七頁，共五十一頁，2022年，8月28日3/28/202327河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院

二、電能損耗1．線路的電能損耗：τ的含義：在此時間內(nèi)，線路持續(xù)通過計(jì)算電流所（I30）產(chǎn)生的電能損耗與實(shí)際負(fù)荷電流在全年內(nèi)所產(chǎn)生的電能損耗相等。圖2-7τ與Tmax關(guān)系曲線式中，τ為年最大負(fù)荷損耗小時數(shù)，它與Tmax以及cos有關(guān)，如圖2-7所示。第二十八頁，共五十一頁，2022年，8月28日3/28/202328河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院2．變壓器的電能損耗由變壓器鐵損引起的電能損耗：由變壓器銅損引起的電能損耗：因此，變壓器全年的電能損耗為第二十九頁，共五十一頁，2022年，8月28日3/28/202329河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院

三、線損率的計(jì)算1.線損：發(fā)電廠發(fā)出來的電能，在電力網(wǎng)輸送、變壓、配電各環(huán)節(jié)所造成的損耗，稱為電力網(wǎng)的電能損耗，簡稱為線損。包括理論線損和管理線損兩部分。2.線損率：指線損電量占電網(wǎng)供電量的百分?jǐn)?shù)，即實(shí)際線損率：理論線損率：第三十頁，共五十一頁，2022年，8月28日3/28/202330河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院2.4企業(yè)計(jì)算負(fù)荷的確定

一、按逐級計(jì)算法確定企業(yè)的計(jì)算負(fù)荷

逐級計(jì)算法是指從企業(yè)的用電端開始，逐級上推，直至求出電源進(jìn)線端的計(jì)算負(fù)荷為止。一般工業(yè)企業(yè)的供電系統(tǒng)圖如圖2-8所示：圖2-8負(fù)荷計(jì)算用供電系統(tǒng)第三十一頁，共五十一頁，2022年，8月28日3/28/202331河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院1.用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷（圖2-8中的1點(diǎn)）2．車間變壓器低壓母線上的計(jì)算負(fù)荷（圖2-8中的2點(diǎn)）注意：當(dāng)變電所的低壓母線上裝有無功補(bǔ)償用的靜電電容器組，其容量為，則第三十二頁，共五十一頁，2022年，8月28日3/28/202332河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院3.車間變壓器高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷（圖2-8中的3點(diǎn)）

注意：若求計(jì)算負(fù)荷時車間變壓器的容量和型號尚未確定，變壓器的功率損耗可按近似公式進(jìn)行計(jì)算，即對SL7、S9、SC9等低損耗變壓器：對SJL1等變壓器：第三十三頁，共五十一頁，2022年，8月28日3/28/202333河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院4.車間變電所高壓母線上的計(jì)算負(fù)荷（圖2-8中的4點(diǎn)）5.總降壓變電所出線上的計(jì)算負(fù)荷（圖2-8中的5點(diǎn)）由于工業(yè)企業(yè)廠區(qū)范圍不大，高壓線路中的功率損耗較小，在負(fù)荷計(jì)算中可以忽略不計(jì)，所以有第三十四頁，共五十一頁，2022年，8月28日3/28/202334河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院6.總降壓變電所低壓母線上的計(jì)算負(fù)荷（圖2-8中的6點(diǎn)）注意：如果在總降壓變電所6～10kV二次母線側(cè)采用高壓電容器進(jìn)行無功補(bǔ)償，其容量為，則7.企業(yè)總計(jì)算負(fù)荷（圖2-8中的7點(diǎn)）第三十五頁，共五十一頁，2022年，8月28日3/28/202335河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院

二、按需要系數(shù)法確定企業(yè)的計(jì)算負(fù)荷

式中，Kd為企業(yè)的需要系數(shù)，查表2-4；為全廠用電設(shè)備的總?cè)萘浚ú话▊溆迷O(shè)備容量）。

三、按年產(chǎn)量估算企業(yè)的計(jì)算負(fù)荷將企業(yè)年產(chǎn)量A乘以單位產(chǎn)品耗電量a，即可得到企業(yè)全年的耗電量：則企業(yè)的有功計(jì)算負(fù)荷為：第三十六頁，共五十一頁，2022年，8月28日3/28/202336河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院2.5無功功率補(bǔ)償一、功率因數(shù)低的不良影響1．使供電網(wǎng)絡(luò)中的功率損耗和電能損耗增大。2．使供電網(wǎng)絡(luò)的電壓損失增大，影響負(fù)荷端的電壓質(zhì)量。3．使供配電設(shè)備的容量不能得到充分利用，降低了供電能力。4．使發(fā)電機(jī)的出力下降，發(fā)電設(shè)備效率降低，發(fā)電成本提高。因?yàn)楣β室驍?shù)越低，在保證輸送同樣的有功功率時，系統(tǒng)中輸送的總電流越大，從而使輸電線路上的功率損耗和電能損耗增加。由于發(fā)電機(jī)、變壓器都有一定的額定電壓和額定電流，在正常情況下不允許超過額定值，根據(jù)，功率因數(shù)越低，輸出的有功功率越小，使設(shè)備的容量不能得到充分利用，降低了供電能力。當(dāng)有功功率保持不變時，功率因數(shù)越低，無功電流越大，對發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的去磁效應(yīng)越大，端電壓越低，發(fā)電機(jī)就達(dá)不到預(yù)定的出力。

由于，當(dāng)P、R、X一定時，功率因數(shù)越低，Q越大，則越大。第三十七頁，共五十一頁，2022年，8月28日3/28/202337河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院二、功率因數(shù)的計(jì)算1.瞬時功率因數(shù)：可由功率因數(shù)表（相位表）直接讀出，或由電壓表、電流表和功率表在同一時刻的讀數(shù)按下式求出：

指某一規(guī)定時間內(nèi)，功率因數(shù)的平均值。其計(jì)算公式為：2.均權(quán)功率因數(shù)：瞬時功率因數(shù)值代表某一瞬間狀態(tài)的無功功率的變化情況。式中，Wp為某一時間內(nèi)消耗的有功電能（kW·h）；Wq為同一時間內(nèi)消耗的無功電能（kvar·h）。第三十八頁，共五十一頁，2022年，8月28日3/28/202338河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院指在年最大負(fù)荷（即計(jì)算負(fù)荷）時的功率因數(shù)。其計(jì)算公式為：3.最大負(fù)荷時的功率因數(shù)：注意：在供電設(shè)計(jì)中考慮無功補(bǔ)償時，嚴(yán)格地講，應(yīng)按均權(quán)功率因數(shù)否滿足要求來計(jì)算，但為簡便起見，常按最大負(fù)荷時的功率因數(shù)來計(jì)算補(bǔ)償容量。我國供電部門每月向工業(yè)用戶收取電費(fèi)，就是按月均權(quán)功率因數(shù)的高低來調(diào)整的。并規(guī)定：高壓供電的用戶，其功率因數(shù)不應(yīng)低于0.9，其他電力用戶的功率因數(shù)不應(yīng)低于0.85。若達(dá)不到以上要求，應(yīng)進(jìn)行人工補(bǔ)償，否則要加收電費(fèi)。第三十九頁，共五十一頁，2022年，8月28日3/28/202339河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院三、提高功率因數(shù)的方法提高自然功率因數(shù)的方法不加任何補(bǔ)償設(shè)備，采取措施減少供電系統(tǒng)中無功功率的需要量，稱為提高自然功率因數(shù)。用小容量的電動機(jī)代替負(fù)荷不足的大容量電動機(jī)。正確選用感應(yīng)電動機(jī)的型號和容量。當(dāng)電動機(jī)的負(fù)荷系數(shù)KL＞70%時，可以不換；當(dāng)KL＜40%時，必須換小電機(jī)；當(dāng)40%＜KL＜70%時，則需經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后再進(jìn)行更換。降低感應(yīng)電動機(jī)的端電壓就降低了感應(yīng)電動機(jī)的無功功率需要量，從而可提高系統(tǒng)的功率因數(shù)。對負(fù)荷不足的電動機(jī)可用降低外加電壓的辦法提高功率因數(shù)。第四十頁，共五十一頁，2022年，8月28日3/28/202340河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院定子繞組的匝數(shù)不能減少。所以限制感應(yīng)電動機(jī)的空載運(yùn)行。提高感應(yīng)電動機(jī)的檢修質(zhì)量。氣隙δ不能增加。當(dāng)變壓器的負(fù)荷系數(shù)KL＜30%時，應(yīng)考慮換小容量的變壓器。合理使用變壓器。感應(yīng)電動機(jī)同步化運(yùn)行。同步電動機(jī)過勵磁下可向電網(wǎng)送入無功功率，從而改善功率因數(shù)。第四十一頁，共五十一頁，2022年，8月28日3/28/202341河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院2．提高功率因數(shù)的補(bǔ)償法穩(wěn)態(tài)無功功率補(bǔ)償設(shè)備采用并聯(lián)電容器——無功自動補(bǔ)償裝置采用同步補(bǔ)償機(jī)優(yōu)點(diǎn)：與同步補(bǔ)償機(jī)相比，因無旋轉(zhuǎn)部分，具有安裝簡單、運(yùn)行維護(hù)方便、有功功率損耗小及組裝靈活、擴(kuò)充方便等優(yōu)點(diǎn)，因此是目前工業(yè)企業(yè)中應(yīng)用最廣泛的無功補(bǔ)償設(shè)備。實(shí)質(zhì)上是空載運(yùn)行的同步電動機(jī)，通過調(diào)節(jié)其勵磁電流可以起到補(bǔ)償系統(tǒng)無功功率的作用。由于它為旋轉(zhuǎn)機(jī)械，安裝和運(yùn)行維修都相當(dāng)復(fù)雜，所以在企業(yè)供配電系統(tǒng)中很少應(yīng)用。按晝夜時間劃分進(jìn)行控制根據(jù)全天24小時無功負(fù)荷的變化曲線，按時間程序投入或切除補(bǔ)償電容器。其特點(diǎn)是控制設(shè)備簡單、操作方便，并可以防止無功功率倒送向電網(wǎng)，適用于負(fù)荷比較穩(wěn)定，無功負(fù)荷變化有規(guī)律的場合。第四十二頁，共五十一頁，2022年，8月28日3/28/202342河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院按母線電壓的高低進(jìn)行控制按無功功率的大小進(jìn)行控制起動元件采用低電壓和過電壓兩個繼電器，當(dāng)母線電壓低于低電壓繼電器的整定值時，電容器自動投入；當(dāng)母線電壓高于過電壓繼電器的整定值時，電容器自動切除。起動元件是一個無功功率檢測器，當(dāng)無功檢測器測出的無功功率值大于上限給定值時，電容器自動投入；反之，當(dāng)無功檢測器測出的無功功率值小于下限給定值時，電容器自動切除。按功率因數(shù)的大小進(jìn)行控制起動元件是一個相位檢測器，通過檢測一個線電壓和一個線電流的相位來得出系統(tǒng)當(dāng)前的功率因數(shù)值，若此功率因數(shù)值小于下限給定值，電容器自動投入；反之，若此功率因數(shù)值大于上限給定值，則電容器自動切除。第四十三頁，共五十一頁，2022年，8月28日3/28/202343河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院動態(tài)無功功率補(bǔ)償設(shè)備——靜補(bǔ)裝置（SVC）動態(tài)無功功率補(bǔ)償設(shè)備又稱為“靜止型無功功率自動補(bǔ)償裝置”，簡稱“靜補(bǔ)裝置”（SVC），具有響應(yīng)速度快、平滑調(diào)節(jié)性能好、補(bǔ)償效率高、維修方便及諧波、噪聲、損耗均小等優(yōu)點(diǎn)，因此應(yīng)用越來越廣泛。靜止型無功功率自動補(bǔ)償裝置由可控的可調(diào)電抗器與電容器并聯(lián)組成，電容器可發(fā)出無功功率，可控電抗器可吸收無功功率。它可以迅速地按照負(fù)荷的變動情況改變無功功率的大小和方向，調(diào)節(jié)或穩(wěn)定系統(tǒng)的運(yùn)行電壓，尤其適用于沖擊性負(fù)荷的無功補(bǔ)償。第四十四頁，共五十一頁，2022年，8月28日3/28/202344河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院四、電容器并聯(lián)補(bǔ)償?shù)墓ぷ髟碓诠I(yè)企業(yè)中，絕大部分電氣設(shè)備的等值電路可視為電阻R和電感L的串聯(lián)電路，其功率因數(shù)可表示為：當(dāng)在R、L電路中并聯(lián)接入電容器C后，如圖2-9a）所示，回路電流為：圖2-9電容器無功補(bǔ)償原理圖第四十五頁，共五十一頁，2022年，8月28日3/28/202345河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院可見，并聯(lián)電容器后與之間的夾角變小了，因此，供電回路的功率因數(shù)提高了。欠補(bǔ)償：補(bǔ)償后電流落后電壓，如圖2-9b）所示。過補(bǔ)償：補(bǔ)償后電流超前電壓，如圖2-9c）所示。五、電容器的接線方式與裝設(shè)位置一般都不采用過補(bǔ)償，因?yàn)檫@將引起變壓器二次側(cè)電壓的升高，會增大電容器本身的損耗，使溫升增大，電容器壽命降低，同時還會使線路上的電能損耗增加。1．電容器的接線方式低壓電容器一般接成三角形。高壓電容器組宜接成星形，但容量較小（450kvar及以下）時可接成三角形。由于，而，因此電容器接成三角形時的容量為采用星形接線時的3倍。若電容器采用三角形接線，一電容器斷線時，三相線路仍能得到無功補(bǔ)償；而采用星形接線時，一相電容器斷線，該相將失去無功補(bǔ)償，造成三相負(fù)荷不平衡。但是，電容器采用三角形接線時，任一電容器擊穿將造成兩相短路，有可能發(fā)生電容器爆炸；而采用星形接線時，若一相電容器擊穿，短路電流數(shù)值相對較小。因此星形接線較之三角形接線安全多了。第四十六頁，共五十一頁，2022年，8月28日3/28/202346河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院2．電容器的裝設(shè)位置（補(bǔ)償方式）高壓集中補(bǔ)償：將高壓電容