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1、,企业无功补偿,内容提要：,介绍功率因数的概念、计算方法、影响功率因数的因素及提高功率因数的效益的措施，同时对提高功率因数的方法和无功功率的人工补偿作了介绍。,5.1 功率因数的基本知识,教学要求,掌握功率因数的基本概念及其分类，了解企业功率因数的影响因素及提高功率因数的效益。,一 功率因数的基本概念,1、有功功率与无功功率,电网需要电源供给2部分能量，一部分用于做功而被消耗掉，这部分电能转换成机械能、热能、化学能和光能，称为有功功率； 另一部分能量是用来建立交变磁场，并不对外部电路做功，它由电能转换为磁能，再由磁能转换为电能，这样反复交换的功率称为无功功率。,2、感性无功功率和容性无功功率,
2、感性无功功率：磁场所具有的磁场能是由电源供给的，电动机、变压器在能量转换过程中建立交变磁场，在一个周期内吸收的功率和释放的功率相等，这种功率称为感性无功功率。容性无功功率：电容器在交流电网中接通时，在一个周期内，上半周期的充电功率和下半周期的放电功率相等，不消耗能量，这种充放电功率叫容性无功功率。,3、 视在功率,交流电路中，有功功率和无功功率构成视在功率。,关系如图：,电压和电流向量关系,功率三角形,由功率三角形可知：,公式中：,视在功率KVA,有功功率 KW,无功功率KVar,功率因数,功率因数角,4、功率因数及功率因数角,电流和电压之间的相位差用,表示，称为功率因数角。,它的余弦,表示有
3、功功率与视在功率之比，称为,功率因数。,二、 功率因数测量的计算,随着用电负荷的变化和电压波动而变化，这对功率,的测量和计算十分重要。,1 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，或者说用电设备本身所具有的功率因数。 自然功率因数的高等主要取决于用电设备的负荷特性.,2 瞬时功率因数,指某一瞬间由功率因数表读出的功率因数值，也可根据电压表、电流表和有功功率表在同一时间的读数经过计算确定。,瞬时功率因数的影响因素：,用电设备的类型负荷的大小电压的高低,3 加权平均功率因数,（1）定义：指企业在一定时间段（一个工作班、一周或者一个月等）内功率因数的加权平均值。,（2）企业考核：
4、以一个月加权平均功率因数进行,它通过企业一个月内消耗的实用有功电量和无功电量计算而得到。,(3) 注意：供电部门每月定时来企业考核月加权平均功率因数的大小，再与国家规定的平均功率因数值比较，从而决定企业所交纳电费是奖励还是惩罚，并采取相应的措施，以利于节约用电。,三 影响功率因数的因素,电感性用电设备配套不合适或者不合理，造成用电设备长期轻载或者空载运行，使无功功率的消耗量增大；大量采用电感性用电设备，（如异步电动机、交流电焊机、感应电炉等）而消耗大量的无功功率；变压器的负荷率和年利用小时数过低，造成过多的消耗无功功率；线路中的无功功率损耗；无功功率补偿装置的容量不足，企业用电设备所消耗的无功
5、功率主要靠发电机供给，致使输变电设备的无功功率消耗量大。,四 提高功率因数的效益,提高设备有功出力；降低功率损耗和电能损失；减少电力设备的投资；减少电压损失，改善电压质量；,5.2 提高功率因数的方法,教学要求,掌握提高功率因数的方法，包括提高自然功率因数和人工补偿。,一 提高自然功率因数,定义：指不用任何补偿设备，采用降低各种用电设备所需的无功功率来提高功率因数的方法。,具体方法,合理的选择使用电动机；适当降低电动机运行电压；安装空载自动断电装置；提高电动机的检修质量；合理选择使用变压器；调整工艺过程，改善设备运行制度；停运空载变压器；调整负荷，实现均衡用电。,二 无功补偿,根据供电营业规则
6、对功率因数的要求，仅仅依靠提高自然功率因数的方法是不能满足的，用电单位还需要装设无功补偿装置，对功率因数进行人工补偿。,5.3 无功功率的人工补偿,教学要求,掌握电容器补偿无功功率的原理、原则、方式及其补偿容量的确定。了解并联电容器的接线方式及电容器组的投切控制。,电容器补偿无功功率原理,工矿企业的用电设备大部分是电感性的，这使得线路电流滞后于线路电压一个角度,如图所示,二 电容器补偿容量的确定,用电容器提高功率因数可获得显著的经济效益。但是，电容性负荷过大，会引起电压的升高，带来不良影响。所以，应适当选择电容器的安装容量，通常电容器的补偿容量按下式确定：,所需的补偿容量 kw,年中最大负荷月
7、份的平均有功负荷，kw,补偿前后平均功率因数的正切值,三 无功功率补偿原则与电容器补偿方式,为了提高企业无功功率补偿装置的经济效益，减少无功功率的流动，应尽量就地补偿，就地平衡，这就是无功补偿的原则。 并联电容器的补偿方式一般分别个别补偿、分组补偿和集中补偿三种。,1 个别补偿,广泛应用于低压网络。它将电容器直接接在用电设备附近，一般和用电设备和用一套开关。,个别补偿的优点是补偿效果好，缺点是电容器利用率低。当连续运行的用电设备所需补偿的无功功率容量较大时，采用个别补偿最为合适。,2 分布补偿,这样配电变压器及变电所至车间的线路都可以得到补偿效果。分组补偿时的电容器组利用率比个别补偿时高，所需
8、容量比个别补偿少。,3 集中补偿,这种补偿方式的电容器组，利用率较高，但不能减少用户内部配电网络的无功负荷所引起的损耗。,四 并联电容器的接线方式,1 三角形接线,在10kv的配电网中，当并联电容器的额定电压为10.5kv或11kv时，应采用三角形接线并联在配电网上，式并联电容器得到充分利用。,优点：采用三角形接线的补偿容量为采用星形接线的补偿熔炼的3倍，充分发挥了它的补偿效果，是最经济合理的。另外，当三角形接线中的任意性并联电容器断线时，三相配电线路仍能得到补偿。缺点：并联电容器直接承受配电网的线电压。当任何一个并联电容器因故障被击穿而发生短路故障时，便形成两相短路，通过故障点的电流为相间短
9、路电路，回路电流非常大，可能导致并联电容器油箱爆炸，威胁配电网的安全运行。适用范围：短路容量较小的工矿企业用户、变电所和配电线路中。,2 星形接线,在10kv配电网中，如果并联电容器的额定电压为6.3kv时，采用星形接线。如图所示。,（1）优点：采用星形接线的并联电容器承受的是相电压，所以当一台电容器被击穿而短路时，通过故障点的电流是额定相电流的3倍，运行较安全。另外，星形接线的一相被击穿时，单台保护熔断丝使故障电容器断开后，不易造成相间短路，使其余电容器继续运行，进行无功补偿。（2）缺点：当一项并联电容器断线时，会造成该相失去补偿，引起三相不平衡。,五 电容器组投切控制,电容器补偿的固定投切
10、与自动投切比较,电容器的固定投切方式没有根据功率因数的变化而变化，容易造成补偿装置欠补或者过补。为了克服高峰负荷时的欠补偿，就必须多装设补偿容量，这不仅增加投资，而且由于增大了补偿容量，在低谷负荷时必然产生过补偿，结果将造成企业用电互相配电系统倒送无功功率，产生过电压，破坏供电质量，也威胁并联电容器和用电设备的安全运行。若将补偿容量装设在低负荷时，则到高峰时就会出现补偿的无功功率不足，达不到补偿的效果。采用无功功率自动补偿，就可以根据配电系统中无功负荷的大小，自动及时的投切无功功率补偿容量，克服了上述欠补偿或者过补偿所引起的不良后果。可以有效地提高功率因数，降低线损，保证电能质量。,2. 并联电容器投切的自动控制方式,高压并联电容器投切的自动控制方式低压并联电容器投切的自动控制方式,时间型自动控制方式功率因数性自动控制方式,高压型自动控制方式电流型自动控制方式程序控制方式无功功率自动控制方式综合性控制方式,
