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什么是无功功率,为什么要无功补偿?补偿多少合适呢?近请关注

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什么是无功功率,为什么要无功补偿?补偿多少合适呢?近请关注

发布日期:2020-07-13 作者:尚信电气 点击:

我们经常在配电房里可以看到低压电容柜或者补偿柜,或者高压电容器,相信朋友们都不陌生。

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电容柜装在高压柜侧的,叫做高压集中补偿;装在低压侧的,叫做低压就地补偿,基本以低压就地补偿的为多数。

那它们到底起什么作用呢?原理又是什么呢?请接着看下去。

(1)从电容柜的模拟图说起

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(低压电容柜模拟图)

上面是一张普通的低压电容柜模拟图。从图中我们可以看到低压电容柜是并联在低压母线上的。图中的低压电容柜有8组补偿电容。

低压电容柜的内部元器件有:刀开关、电流互感器、断路器、交流接触器、热继电器、补偿电容、低压避雷器等。高压电容器也差不多,不过内部元器件全部换成相应高压等级的了,整体看上去比低压电容柜要大许多。

现在很多电容柜内部是没有热继电器的,在热继电器的地方取而代之的是一个小型电抗器,起抑制线路电流突变和谐波的作用,从而保护末端的补偿电容。图中补偿电容的型号是“BSMJ-0.4-10-3”,其中数字10就是单个补偿电容能够提供额定容量为10kvar的无功,8 组全部投入的话这个低压电容柜就总共可以提供80kvar的无功。

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这是常见的一个低压补偿电容。

(2)什么是无功功率,为什么要无功补偿


无功功率,就是只进行了电能形式的转换,而不是被消耗掉的功率。我们都知道,电气设备有阻性、容性、感性三种性质。阻性,很好理解,电阻形式的,电流通过阻性的元器件就是被消耗掉了的,例如电吹风机通过电阻丝把吹出来的空气加热,从而电能就转变成了热能。

容性和感性就不一样了。容性,比如电容器,只是将电能储存起来了,在需要的时候还是可以释放出来的;感性也是,比如电抗器,是将电能转换成了磁场保存起来了,也是可以释放出来的。所以,从某种意义上来说,它们是不做功的,所以称之为“无功功率”。

不过,无功功率并非无用功,它实际上是工业的基础。没有无功,只有阻性元器件产生的有功功率的话,根本无法建立起如今的工业繁荣。最常见的,电动机需要建立和维持旋转磁场,使转子转动,从而带动机械运动,电动机的转子磁场就是靠从电源取得无功功率建立的。变压器也同样需要无功功率,才能使变压器的一次线圈产生磁场,在二次线圈感应出电压。因此,没有无功功率,电动机就不会转动,变压器也不能变压,交流接触器不会吸合。


所以,在正常情况下,用电设备不但要消耗有功功率,同时还需要从电源中取得无功功率。

1)如果用电设备没有足够的无功功率来建立正常的电磁场,这些用电设备就不能维持在额定情况下工作,用电设备的端电压就要下降,从而影响用电设备的正常运行。

2)如果用电设备没有足够的无功功率,向电网中索要无功功率,就会增加电网的损耗,加大线路的电压降,从而影响整个电网的正常运行。

所以,基本上配电房里都会有电容补偿柜,用作就地补偿;而且供电公司一般要求电容补偿的功率因素达到0.9以上。

当然,供电公司也不允许过多的无功输送到电网中,因为这样会导致线路的电压升高。所以,电容补偿柜一般都有个投切开关,投到“自动”档位,就可以根据实际情况投入所需要的电容数量了。

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(3)电容补偿多少合适呢


以一台500kVA的变压器为例,一般来说,配电变压器的无功补偿容量约为变压器容量的20%~40%,一般设计人员以30%来估算,即选取150Kvar为最大补偿容量,也就是安装容量。下面就是针对一台500kVA的变压器的无功补偿方案:

1)无功补偿容量:150kvar 3×40kvar(20kvar 20kvar)  1×30kvar(20kvar 10kvar)

2)智能电容器数量:3台 SWL-8MZS/450-20.20 1台 SWL-8MZS/450-20.10

如果有电动机、变频器等设备,无功补偿的算法与变压器的算法又有些不一样了。

也可以通过补偿前后的功率因素对比来计算所需的无功补偿容量,比如:

1)某工厂的有功功率为600KW,无功功率为800Kvar,视在功率就是1000KVA,相应的功率因素就是600/1000=0.6。

2)查询无功补偿容量计算系数表,根据补偿前后找到相应的系数F。如补偿前为0.6,补偿后想达到0.95,可以查得系数F=1.005

3)再通过计算公式:有功功率*系数F,就等于所需要补偿的无功总量了。600*1.005=605kvar。

4)根据实际情况,可以适当放大一些余量,以防后续增添设备后无功不足。

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(无功补偿容量计算系数表)


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