功率因数无功补偿应用

功率因数的提高原理在电力系统中的应用1课程论文：电路学号：1*******电气学院姓名：***班级：电*06班功率因数的提高原理在电力系统中的应用2题目：功率因数的提高原理在电力系统中的应用摘要：随着经济的不断发展,电力能源需求越来越高,同时伴随着突出问题：电力能源无效的巨大消耗,资源利用效率不高。电力系统的电力能源，包括两种功率：即有功功率和无功功率。有功功率是供给能量转换、变成机械能、热能、化学能等生产过程中的有效消耗。无功功率主要是供给电机、变压器、接触器、供电线路等电感负载交变磁场的能量在往复交换的过程，但没有消耗掉。电力系统中必须保持经济合理的功率因数，也就是需具备足够的无功无率来保持系统的电压水平，满足系统的安全、稳定、运行的要求。无功功率不足，将引起电压降低，使电力设备不能发挥正常出力，并容易造成电网振荡解列，引起大面积的停电；有功功率不足也是不行的，它将引起频率下降，又间接地影响电压。所以说，功率因数是决定发、供电系统经济效益的一个极为重要的因素,它直接反映了系统中有功功率与无功功率的分配。然而在输送有功功率一定的情况下，无功功率增大，就会降低供电系统的功率因数。因此，功率因数是衡量供电系统电能利用程度及电气设备使用状况的一个具有代表性的重要指标，进而要改善功率因数，使发电设备的容量得到充分利用，让电能能够得到更大的节约。关键词：功率因数、改善、人工补偿、自然Title:PowerFactorImprovementPrincipleInPowerSystemApplicationAbstract：Withtheconstantdevelopmentofeconomy,energydemandismoreandmorehigh,accompaniedbytheprominentproblems:thehugeconsumptionofelectricenergyineffective,inefficientuseofresources.Thepowersystemofelectricenergy,includingtwokindsofpower:theactivepowerandreactivepower.Activepowersupplyenergyconversion,intomechanicalenergy,thermalenergy,andchemicalenergyduringtheproductionofeffectiveconsumption.Reactivepowerismainlysuppliedtothemotor,transformer,acontactor,powerlineinductanceloadalternatingmagneticfieldenergyinthereciprocatingexchangeprocess,butdon'tconsume.Powersystemmustmaintaintheeconomicandreasonablepowerfactor,whichisrequiredtohavesufficientreactivepowerwithoutratetomaintainthevoltagelevel,tomeetthesystemsecurity,stability,operationrequirements.Reactivepowerisinsufficient,willcausethevoltageisreduced,sothatthepowerequipmentcannotplaynormaloutput,andiseasytocausepowersystemsplitting,causealargeareapower;activepowershortageisnotgood,itwillcausethefrequencyof功率因数的提高原理在电力系统中的应用3falls,andindirectlyaffectthevoltage.Therefore,thepowerfactorisdecided,powersystemeconomicbenefitsisanextremelyimportantfactor,itdirectlyreflectsthesystemactivepowerandreactivepowerdistribution.Howeverintheactivepowertransferundercertaincondition,thereactivepowerisincreased,itwillreducethepowerfactorofthepowersupplysystem.Therefore,thepowerfactorisameasureofpowersupplysystemofelectricenergyutilizationlevelandtheuseofelectricalequipmentstatusofarepresentativeoftheimportantindicators,andtoimprovethepowerfactor,thepowerequipmentthecapacitytobefullyutilized,sotheelectricitycanbeevengreatersavings.Keywords:powerfactorcompensation,natural,artificial,improvement功率因数的定义在交流电路中，有三种重要的功率参数，分别是有功功率、无功功率和视在功率。有功功率：01dcosTPptUIφT电路中一个周期内瞬时功率的积分平均值。对于正弦电压及电流，复功率的实部即有功功率：对于非正弦周期电压及电流，有功功率是直流分量功率及基波和谐波有功功率之总和。无功功率：sinQUIφ是瞬时功率可逆部分的振幅，是衡量由储能元件引起的与外部交换的功率，“无功”的意思是指这部分能量在往复交换的过程中没有被“消耗”掉，在正弦交流电路中，复功率的虚部：且供给电感的无功功率为正值。视在功率：SUI交流电路中，电阻需要消耗有功功率，而电感和电容则需要做能量交替交换的无功功率，电源供给这种综合性负载中的总功率称为视在功率，包含着有功功率和无功功率两部分。功率因数:cosPS在交流电路中，电压与电流之间的相位差的余弦叫做功率因数，用符号cos表示，在数值上，功率因数是有功功率和视在功率的比值，功率因数的大小与电路的负荷性质有关，如白炽灯泡、电阻炉等电阻负荷的功率因数为1，一般具有电感或电容性负载的电路功率因数都小于1。功率因数的提高原理在电力系统中的应用4改善功率因数意义:(1)充分利用供电设备的容量，改善设备的利用率。在一定的电压和电流下，提高功率因数，其输出的有功功率也相应地提高。电气设备的能力22SPQ，当容量S是一定的，如果减少无功功率Q，同样的设备容量就可以发送更多的有功功率，cosPS，改善功率因数cos是充分发挥设备潜力，提高设备利用率的有效方法。（2）提高功率因数可减少电压损失。电力系统的电压损失可以表示为PRQxUU由此，影响U的因素有四个：线路的有功功率P、无功功率Q、电阻R和电抗x。如果采用容抗为CX的电容来补偿，则电压损失为：()cPRQxxUU所以采用补偿电容提高功率因数后，电压损失U减少，改善了电压质量。（3）减少电力线路损失当线路通过电流I时，其有功损耗为22222()cos1()cosPIRPRUPRU可见，线路有功损失P与2cos成反比，cos越高，P越少。（4）提高电力网的传输能力视在功率与有功功率的关系：cosPS，在传输一定有功功率P的条件下，cos越高，所需的视在功率S越少。功率因数改善(1)人工补偿根据无功功率补偿装置输出是否跟踪电力系统无功变化来分类，分为静态无功功率补偿和动态无功功率补偿。静态无功功率补偿是指阻抗固定，其补偿容量不能实时跟踪负荷无功功率的变化，主要是功率因数的提高原理在电力系统中的应用5用于提供固定无功功率补偿容量的一种无功功率补偿方式，无功功率补偿装置接入系统的方式有两种；并联与串联。①并联电容器在交流电路中，纯电阻元件中负载电流与电压同相位，纯电容的电流与纯电感的电流相差180，可以相互抵消，能量在两种负荷之间相互交换，感性负荷所需要的无功功率就可从容性负荷输出的无功功率中得到补偿，实现无功功率就地解决，达到补偿的目的。如图电路所示电流方程为CRLIIII电容器提供的无功功率为22cQUIfCU当并联电容不投入时，Ic=0,即不对负荷进行无功功率补偿，那么电源即要向负荷提供有功电流RI,还要提供无功电流LI，电源向负荷提供的总电流CRLIIII；当并联电容器投入时，0CI，即负荷进行无功功率补偿，那么电源在向负荷提供有功电流RI同时，提供无功电流为CLII，电源向负荷提供的总电流为CRLIIII，特别是当LCII时，电源不需要向负载提供无功电流，功率因数等于1.由此，实际电路是可以通过改变并联电容C的大小来控制无功功率的大小，从而提高补偿后功率因数的大小。②串联电容器只要串联恰当的电容器，就可以提高功率因数2cos，则222222222cos()()LLCLLCRXRRRXXRXRXXICIRLIRILICRLUS功率因数的提高原理在电力系统中的应用6其中22cosLRRX，则有22222coscos()LLCRXRXX若2222()LLCRXRXX,则2CLXX，1LC，212CL于是有2coscos。也就是说，给电路串联一只容量大于212L的电容器，即可提高感性电路的功率因数。但一般不采用串联电容器的方法来提高功率因数，主要原因有以下两方面：Ⅰ、用电器额定工作电压是根据常用固定电源电压设计的，恒定不变。如果把电容器串联接入感性电路中，虽然减小XU，但电路阻抗发生变化，电流随之发生变化，加在感性负载电阻上的电压增大，进而破坏了用电器的正常工作条件。Ⅱ、比较同一感性电路并联与串联相同电容器的功率因数1cos与2cos因为122coscos()CLCXRXX22222coscos()LLCRXRXX由此，得1222coscosCLCLXIIRX而LI总是大于CI，所以1cos总是大于2cos。就是说，把相同电容器并联入感性电路的功率因数比串联入感性电路的功率因数高。由以上分析，通常采用并联电容器的方法来提高电力系统的功率因数。动态无功功率补偿是指阻抗可调，其补偿容量能够快速实时跟踪负荷无功功率的变化而变化的一种无功功率补偿方式。依据电力系统的分析可知，0(1)SCQUUS式中，U0——无功功率为零时的系统电压功率因数的提高原理在电力系统中的应用7SCS——系统短路容量可见，无功功率的变化将引起系统电压成比例地变化。投入补偿器之后，系统供给的无功功率为负载和补偿无功功率之和，即LrQQQ因此负载无功功率LQ变化时，如果补偿器的无功功率rQ只能弥补LQ的变化，从而使Q维持不变，则供电电压保持恒定，这就是对无功功率进行动态补偿。（2）提高自然功率因数自然功率因数是指用电设备没有安装无功补偿设备时的功率因数。①合理选择异步电机；②避免电力变压器轻载运行；③合理安排和调整工艺流程，改善机电设备的运行状况；④在生产工艺条件允许的情况下，采用同步电动机代替异步电动机。结束语：提高功率因数对国家能源的利用、企业的经济效益起到促进作用,是保证电力系统电能质量、电压质量、降低网络损耗以及安全运行所不可缺少的条件，它不仅能够减少电费开支，提高企业自身的经济效益，而且能够为国家节约资源，减少有害气体排放。提高功率因数是节约能源、利国利民的重要举措。因此，