电气节能技术答辩论文.docx

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电气节能技术答辩论文

设计课题：

浅析无功功率对远程供电的影响

专业班级：

电气111班

姓名学号：

李永凯201100307037

指导教师：

文家燕

设计时间：

2013.10.25

目录

1．摘要

1.1摘要

2．无功功率

2.1无功功率的产生

2.2无功功率的负面作用

3．功率因数

3.1功率因数

3.2提高功率因数的方法

四．无功补偿的原理与实际应用

4.1无功补偿的原理

4.2无功补偿的实际应用

1）低压个别补偿

2）低压集中补偿

3）高压集中补偿

4.3无功补偿的重要意义

五．参考文献

一．[摘要]

二十一世纪，电能早已成为现代工业的主要能源，电能质量的好坏，会直接影响到工业设备的运行及企业的经济效益，为用户提供安全、可靠、稳定、高效的电能是十分重要的。

在远程供电的运行过程中，通常用功率因数来衡量电网运行的效率，功率因数的大小，反映了电网系统中电源输出的视在功率中有功功率的有效利用的程度。

为了提高远程电网系统中电能输送质量，希望功率因数越大越好,却往往忽视了无功功率在电网中的重要作用。

功率因数的高低，直接关系到电力网中的功率损耗和电能损耗，关系到供电线路的电压损失和电压波动，而且关系到节约用电和整个供电区域的供电质量，这是众所周知的道理。

因此，提高电力系统的功率因数，减小无功功率对远程供电有着重大作用。

下面简要探讨几种减小无功功率的方法。

[关键词]无功功率远程供电功率因数

二.无功功率

1.无功功率的产生

在电网中，由电源供给负载的电功率有两种：

一种是有功功率，另一种是无功功率。

有功功率是保持用电设备正常运行所需的电功率，也就是将电能转换为其他形式能量（机械能、光能、热能）的电功率。

各种照明设备将电能转换为光能，供人们生活和工作照明。

无功功率比较抽象，它是用于电路内电场与磁场，并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。

凡是有电磁线圈的电气设备，要建立磁场，就要消耗无功功率。

比如40W的日光灯，除需40W有功功率（镇流器也需消耗一部分有功功率）来发光外，还需80var左右的无功功率供镇流器的线圈建立交变磁场用。

由于它对外不做功，才被称之为"无功"。

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。

无功功率单位为乏（var）。

2.无功功率的负面影响

在正常情况下，用电设备不但要从电源取得有功功率，同时还需要从电源取得无功功率。

如果电网中的无功功率供不应求，用电设备就没有足够的无功功率来建立正常的电磁场，那么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。

但无功功率对供、用电也产生一定的不良影响，主要表现在：

（1）降低发电机有功功率的输出。

（2）视在功率一定时，增加无功功率就要降低输、变电设备的供电能力。

（3）电网内无功功率的流动会造成线路电压损失增大和电能损耗的增加。

尤其在远程供电中体现的最明显。

（4）系统缺乏无功功率时就会造成低功率因数运行和电压下降，使电气设备容量得不到充分发挥。

三．功率因数

1.1电网的电力负荷中的电气设备都是由电感、电容、电阻等元件组合而成，既有感性负载又有容性负载如电机、变压器、电抗器等，感性负载的电压与电流的相量间存在一个相位差，通常用相位角的余弦cosφ来表示，cosφ称为功率因数,功率因数的大小，反映了电网系统中电源输出的视在功率的有效利用程度，为了提高电网系统中电能输送质量，希望功率因数越大越好。

如功率因数过小，会降低发电机有功功率的输出、降低变电设备有功功率的供电能力、使输电线损耗变大，同时还会造成电气设备容量得不到充分发挥。

但电气设备运行建立磁场需要大量的无功功率，我们通常用无功补偿的方式来满足上述条件，只有这样才能即为设备提供足够的无功功率，又能保持较高的功率因数。

1.2常见的几种功率

P-有功功率

单位：

W

Q-无功功率

单位：

var

S-视在功率S=UI单位：

VA

三者的关系为：

2.提高功率因数的方法

当输出相同的有功功率时，线路上电流大，I=P/（Ucos

），线路压降损耗大。

解决办法：

（1）高压传输

（2）改进自身设备

（3）并联电容，提高功率因数

并联电容后，电源向负载输送的有功UI

cos

1=UIcos

2不变，但是电源向负载输送的无功UIsin

2

sin

1减少了，减少的这部分无功由电容“产生”来补偿，使感性负载吸收的无功不变，而功率因数得到改善。

并联电容的确定：

四．无功补偿的原理与实际应用

4.1无功补偿的原理

在交流电路中，纯电阻R中的电流Ir与端电压U同相位。

纯电感L中的电流I滞后端电压U90度角，而补偿电容器C的纯电容电流Ic则超前端电压90度角。

所以，电容器中的电流Ic与电感中的电流在相位上相差180度角。

从数学角度看，根据矢量图

容性电流Ic与感性电流IL的方向相反。

Ic与IL相加后，以容性电流抵消了一部分感性电流，使感性电流从IL减小到IL1，从而使负载电流与端电压的相位角从φ减小到φ1，使cosφ1>cosφ,所以提高了电路的功率因数。

从物理学角度看，电路中的容性功率与感性功率进行交换，相当于电容器代替电源输出感性功率，为感性励磁，以电容的容性功率补偿了部分感性功率。

其结果都使负荷电流从I减小到I1，从而使相位角从φ减小到φ1，使cosφ1>cosφ，也提高了电路的功率因数

4.2无功补偿的实际应用

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（即开关）。

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。

4.3无功补偿的重要意义

在供电系统中起提高电网的功率因数的作用，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。

减少由于线路过长导致的有功消耗，节约电能。

合理的选择补偿装置，可以做到最大限度的减少网络的损耗，使电网质量提高。

五．参考文献

1.刘金声主编《供电节能实用技术》中国水利水电出版社2008

2.邱关源、罗先觉《电路》第五版高等教育出版社2006

3.XX文库《无功功率在电力系统中的重要作用》佚名2007

4.白玉辉《功补偿作用的探析》--《企业科技与发展》2009年12期