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发表人：tkaiye |
发表时间：2008/1/20 23:24:00 |
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| 本栏论题： |
对无功功率不是十分理解，那位朋友能比较详细的讲解一下 [16877] |
对无功功率不是十分理解，那位朋友能比较详细的讲解一下 |
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以下是关于《对无功功率不是十分理解，那位朋友能比较详细的讲解一下》论题的回复（共12篇） |
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无功功率（wattless power ）
许多用电设备均是根据电磁感应原理工作的，如配电变压器、电动机等，它们都是依靠建立交变磁场才能进行能量的转换和传递。为建立交变磁场和感应磁通而需要的电功率称为无功功率，因此，所谓的"无功"并不是"无用"的电功率，只不过它的功率并不转化为机械能、热能而已；因此在供用电系统中除了需要有功电源外，还需要无功电源，两者缺一不可。
在功率三角形中，有功功率P与视在功率S的比值，称为功率因数cosφ，其计算公式为：
cosφ=P/S=P/（P2+Q2）1/2
在电力网的运行中，功率因数反映了电源输出的视在功率被有效利用的程度，我们希望的是功率因数越大越好。这样电路中的无功功率可以降到最小，视在功率将大部分用来供给有功功率，从而提高电能输送的功率。
1 影响功率因数的主要因素
(1)大量的电感性设备，如异步电动机、感应电炉、交流电焊机等设备是无功功率的主要消耗者。据有关的统计，在工矿企业所消耗的全部无功功率中，异步电动机的无功消耗占了60％～70％；而在异步电动机空载时所消耗的无功又占到电动机总无功消耗的60％～70％。所以要改善异步电动机的功率因数就要防止电动机的空载运行并尽可能提高负载率。
(2)变压器消耗的无功功率一般约为其额定容量的10％～15％，它的空载无功功率约为满载时的1/3。因而，为了改善电力系统和企业的功率因数，变压器不应空载运行或长期处于低负载运行状态。
(3)供电电压超出规定范围也会对功率因数造成很大的影响。
当供电电压高于额定值的10％时，由于磁路饱和的影响，无功功率将增长得很快，据有关资料统计，当供电电压为额定值的110％时，一般无功将增加35％左右。当供电电压低于额定值时，无功功率也相应减少而使它们的功率因数有所提高。但供电电压降低会影响电气设备的正常工作。所以，应当采取措施使电力系统的供电电压尽可能保持稳定。
2 无功补偿的一般方法
无功补偿通常采用的方法主要有3种：低压个别补偿、低压集中补偿、高压集中补偿。下面简单介绍这3种补偿方式的适用范围及使用该种补偿方式的优缺点。
(1)低压个别补偿:
低压个别补偿就是根据个别用电设备对无功的需要量将单台或多台低压电容器组分散地与用电设备并接，它与用电设备共用一套断路器。通过控制、保护装置与电机同时投切。随机补偿适用于补偿个别大容量且连续运行(如大中型异步电动机)的无功消耗，以补励磁无功为主。低压个别补偿的优点是：用电设备运行时，无功补偿投入，用电设备停运时，补偿设备也退出，因此不会造成无功倒送。具有投资少、占位小、安装容易、配置方便灵活、维护简单、事故率低等优点。
(2)低压集中补偿：
低压集中补偿是指将低压电容器通过低压开关接在配电变压器低压母线侧，以无功补偿投切装置作为控制保护装置，根据低压母线上的无功负荷而直接控制电容器的投切。电容器的投切是整组进行，做不到平滑的调节。低压补偿的优点：接线简单、运行维护工作量小，使无功就地平衡，从而提高配变利用率，降低网损，具有较高的经济性，是目前无功补偿中常用的手段之一。
(3)高压集中补偿：
高压集中补偿是指将并联电容器组直接装在变电所的6～10kV高压母线上的补偿方式。适用于用户远离变电所或在供电线路的末端，用户本身又有一定的高压负荷时，可以减少对电力系统无功的消耗并可以起到一定的补偿作用；补偿装置根据负荷的大小自动投切，从而合理地提高了用户的功率因数，避免功率因数降低导致电费的增加。同时便于运行维护，补偿效益高。
3 采取适当措施，设法提高系统自然功率因数
提高自然功率因数是不需要任何补偿设备投资，仅采取各种管理上或技术上的手段来减少各种用电设备所消耗的无功功率，这是一种最经济的提高功率因数的方法。
(1)合理使用电动机；
(2)提高异步电动机的检修质量；
(3)采用同步电动机：同步电动机消耗的有功功率取决于电动机上所带机械负荷的大小，而无功功率取决于转子中的励磁电流大小，在欠励状态时，定子绕组向电网"吸取"无功，在过励状态时，定子绕组向电网"送出"无功。因此，对于恒速长期运行的大型机构设备可以采用同步电动机作为动力。
异步电动机同步运行就是将异步电动机三相转子绕组适当连接并通入直流励磁电流，使其呈同步电动机运行，这就是"异步电动机同步化"。
(4)合理选择配变容量，改善配变的运行方式：对负载率比较低的配变，一般采取"撤、换、并、停"等方法，使其负载率提高到最佳值，从而改善电网的自然功率因数。
4 无功电源
电力系统的无功电源除了同步电机外，还有静电电容器、静止无功补偿器以及静止无功发生器，这4种装置又称为无功补偿装置。除电容器外，其余几种既能吸收容性无功又能吸收感性无功。
(1)同步电机：
同步电机中有发电机、电动机及调相机3种。
①同步发电机：
同步发电机是唯一的有功电源，同时又是最基本的无功电源，当其在额定状态下运行时，可以发出无功功率：
Q=S×sinφ=P×tgφ
其中:Q、S、P、φ是相对应的无功功率、视在功率、有功功率和功率因数角。
发电机正常运行时,以滞后功率因数运行为主,向系统提供无功，但必要时,也可以减小励磁电流,使功率因数超前,即所谓的"进相运行"，以吸收系统多余的无功。
②同步调相机:
同步调相机是空载运行的同步电机，它能在欠励或过励的情况下向系统吸收或供出无功，装有自励装置的同步电机能根据电压平滑地调节输入或输出的无功功率，这是其优点。但它的有功损耗大、运行维护复杂、响应速度慢，近来已逐渐退出电网运行。
③并联电容器：
并联电容器补偿是目前使用最广泛的一种无功电源，由于通过电容器的交变电流在相位上正好超前于电容器极板上的电压，相反于电感中的滞后，由此可视为向电网"发?quot;无功功率：
Q=U2/Xc
其中：Q、U、Xc分别为无功功率、电压、电容器容抗。
并联电容器本身功耗很小，装设灵活，节省投资；由它向系统提供无功可以改善功率因数，减少由发电机提供的无功功率。
④静止无功补偿器：
静止无功补偿器是由晶闸管所控制投切电抗器和电容器组成，由于晶闸管对于控制信号反应极为迅速，而且通断次数也可以不受限制。当电压变化时静止补偿器能快速、平滑地调节，以满足动态无功补偿的需要，同时还能做到分相补偿；对于三相不平衡负荷及冲击负荷有较强的适应性；但由于晶闸管控制对电抗器的投切过程中会产生高次谐波，为此需加装专门的滤波器。
⑤静止无功发生器：
它的主体是一个电压源型逆变器，由可关断晶闸管适当的通断，将电容上的直流电压转换成为与电力系统电压同步的三相交流电压，再通过电抗器和变压器并联接入电网。适当控制逆变器的输出电压，就可以灵活地改变其运行工况，使其处于容性、感性或零负荷状态。
与静止无功补偿器相比，静止无功发生器响应速度更快，谐波电流更少，而且在系统电压较低时仍能向系统注入较大的无功。
5 结束语
本文集中探讨了功率因数对广大供电企业的影响以及提高功率因数所带来的经济效益和社会效益，介绍了影响功率因数的主要因素和提高功率因数的几种方法，还讨论了目前所通用的几种无功电源及其特点。这对供电企业是十分有益的。
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介绍的很详细，我怎么记得以前书上说的无功功率就是无用功的呢
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低压无功补偿技术交流与探讨
主要内容
无功补偿的基本原理
无功补偿的作用与需求计算
无功补偿地点的选择
静态与动态无功补偿的区别
动态无功补偿的结构特点和投切开关的比较
实现动态无功补偿的核心元件和装置
动态无功补偿与涌流和滤波
动态无功补偿技术与配电监测和运行分析
工程安装应注意的问题
使用和维护应注意的问题
一、无功补偿的基本原理
无功功率的来源：
输电系统提供
电容器提供
COSφ=P/S
Q=S Sin φ=UI Sin φ
二、无功补偿的作用
减少输电线路及变压器的损耗
Pn=3I2·R =3I2p·R+3I2q·R
增加变压器及输电线路的利用率
(P2-P1)/P1=[(cosφ2 -cosφ1 )-1]×100%
提高系统的端电压减少系统的电压降
du(%)=Qc/Sn×Xk(%)
无功补偿的需求计算
每千瓦有功功率所需补偿电容容量
续上表
三、无功补偿地点的选择
1、配电无功补偿原则及方案
原则：
总体平衡与局部平衡相结合；
集中补偿与分散补偿相结合；
高压补偿与低压补偿相结合；
降损与调压相结合；
供电部门的无功补偿与用户补偿相结合。
方案：
配电变低压补偿
变电站集中补偿
配电线路固定补偿
用电设备随机补偿
10kv线路无功补偿
2、四种低压无功补偿方法的特点比较
四、静态与动态无功补偿的区别
五、动态无功补偿的结构特点和投切方式 1、结构特点
智能控制器+调节器（可控硅）+电力电容器
智能控制器+复合开关+电力电容器
智能控制器+机电一体化开关+电力电容器
2、动态无功补偿投切开关的比较
六、实现动态无功补偿的核心元件
智能控制器
调节器（可控硅）、复合开关、机电一体化
开关
电力电容器
1、智能控制器
1.1 JKWSB 系列无功 功率自动补偿控制器
全数字化设计，交流采样，四位LED数码管显示；
可实时显示电网功率因数、电压、电流、电压总
谐波畸变率的平均值及电容投切状态等信息；
具有手动补偿/自动补偿两种；
取样物理量为无功功率，具有谐波测量及保护功能；
有静态和动态两款
1、智能控制器
1.2 JKWSC 系列无功 功率自动补偿控制器
就是显示改为了全中文液晶显示,
其他与B系列相同
1、智能控制器
1.3 JKWSD 系列无功 功率自动补偿控制器
在C系列的基础上增加了通讯功能,
具有RS-485，MODBUS标准现场总线
通讯接口，方便接入智能开关柜系统。
可用计算机现场观察实时数据(三相
功率因素、电压、电流、有功、无功、 总谐波变率、频率等),负荷曲线
并配后台管理软件
1、智能控制器
1.4 JKWSF 系列无功 功率自动补偿控制器
STOM-2010 智能监控补偿终端
2、调节器（大功率无触点电子开关）
调节器原理图
3、STFC复合开关
STFC复合开关原理图
4、STFC-6机电一体化开关
开关由控制单元和交流接触器两部分组成机电一体化电子开关，接通和断开时采用晶闸管和辅助接触器；正常通电时用主接触器，其转换过程由程 序控制自动完成。适用于0.4kV电网三相平衡式或不平衡动态无功自动补偿电容器的自动投切控制。在电容器的投切过程中，实现了电压过零投入，涌流低；电流过零切除，不产生过电压。
产品具有自诊断故障保护，运行状态指示，使用寿命长，功耗低，抗干扰能力强，工作性能可靠，投切稳定等特点。
机电一体化开关原理图
5、低压电力电容器
三相共补和分补结合的原理图
动态无功补偿装置
动态无功补偿与涌流和滤波
串联电抗器的作用
1、降低合闸涌流
2、限制谐波
串联电抗器的选择
1、用于降低合闸涌流，电抗百分率ß值取0.2%-1.0%
2、用于限制3次-5次谐波， ß值取12%-14%
3、用于限制5次以上谐波， ß值取4%-6%
ß=ΔU/Un*100% ΔU是电抗器在额定电流下的电压降(V)
Un是系统线电压(V)
八、10kv线路无功补偿
高压线路、变压器的等值电抗要比电阻大得多，并且变压器的励磁无功损耗也要比励磁有功损耗更大，无功电源——发电机所发出的无功功率远远满足不了电网对无功的需求，同时，10kv线路的平均负荷率低，供电半径长，无功消耗多，功率因数低，线路损耗大，末端电压低，因此，对电网采取适当的无功补偿可以稳定受端及电网的电压，在长距离输电线路中选择合适的地点设置无功补偿装置，可以改善电网性能，提高输电能力。
1、组成
专用高压真空开关、避雷器、放电用高压PT、高压电容器、控制器及辅助连线，并提供RS--485通讯接口及遥控装置。
2、高压真空开关选择
高压真空接触器
高压真空断路器
高压永磁真空断路器
3、高压控制器
控制方式：根据电压、时间、功率因数，无功作综合判据，合理地控制电容器的投切，将功率因数控制在设定的范围内。
以“线路按需”的原则和定时间、定功率因数、定电压的补偿模式对10kV高压配电线路进行恰当的容性无功补偿，使配电线路的功率因数保持在设定范围之内。
九、动态无功补偿技术与配电监测和运行分析
配电运行的六个关键数据：
1）电流值:过大或过小
2）电压值:过高或过低
3）功率因数:过补或欠补和无功倒送问题
4）谐波:谐波电流、谐波电压及其畸变率
5）三相不平衡问题
6）平均负载率
十、工程安装应注意的问题
装置一次线应连接在负载侧，按一次原理图 可靠接好A、B、C三相电源及零、地线。
采样CT安装在负载侧，引线接至装置采样接线端子上，对应A、B、C相序按“＋” “－” 极接好。
检查各连接点是否因运输等原因引起松动。
上电后如控制器、复合开关无显示，检查熔断器熔芯是否完好、或接插件是否松动(注意控制器变比参数设置应与采样互感器一致）。
如控制器显示功率因数超前或不停变化，检查采样CT是否按相序接好。
堵塞好安装进线孔，别另外开孔，以防小动物进入
户外的采样CT问题：建议采用户外CT或在户内CT加一个小不锈钢箱子，二次线用PVC管套好
十一、使用和维护应注意的问题
检查各接线端子是否松动、发热等，保护熔芯是否完好
检查现场用电情况，是否有过压、欠压、缺相、电压、谐波超限，如果有的话，控制器会实行自保护而退出运行
控制器问题：失灵，不发出控制信号，不显示，花屏跳屏现象，现场查找原因，或通知厂家
调节器或复合开关问题：接线端子是否有烧结现象，不投或不切，
谐波影响：是否有电流放大现象
电容器问题：电容器外表温度，电容器的容值衰减程度，是否有裂口或鼓肚
防小动物问题
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