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2014年電氣工程師考試供配電復(fù)習(xí)備考資料20

發(fā)表時(shí)間:2014/3/13 11:03:54 來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng) 點(diǎn)擊關(guān)注微信:關(guān)注中大網(wǎng)校微信
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低壓電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償功率因數(shù)低壓電網(wǎng)如何有效保持良好的工作狀態(tài),降低電能損失,與電網(wǎng)穩(wěn)定工作、電力設(shè)備安全運(yùn)行、工農(nóng)業(yè)安全生產(chǎn)及人民生活用電都有直接影響。分析無(wú)功補(bǔ)償?shù)淖饔煤椭饕胧?/p>

無(wú)功補(bǔ)償是借助于無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備提供必要的無(wú)功功率,以提高系統(tǒng)的功率因數(shù),降低電能的損耗,改善電網(wǎng)電壓質(zhì)量。

從電網(wǎng)無(wú)功功率消耗的基本狀況可以看出,各級(jí)網(wǎng)絡(luò)和輸配電設(shè)備都要消耗一定數(shù)量的無(wú)功功率,尤其是以低壓配電網(wǎng)所占比重最大。為了最大限度的減少無(wú)功功率的傳輸損耗,提高輸配電設(shè)備的效率,無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的配

置,應(yīng)按照“分級(jí)補(bǔ)償,就地平衡”的原則,合理布局。一、低壓配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆椒S機(jī)補(bǔ)償:隨機(jī)補(bǔ)償就是將低壓電容器組與電動(dòng)機(jī)并接,通過(guò)控制、保護(hù)裝置與電機(jī),同時(shí)投切。

隨器補(bǔ)償:隨器補(bǔ)償是指將低壓電容器通過(guò)低壓保險(xiǎn)接在配電變壓器二次側(cè),以補(bǔ)償配電變壓器空載無(wú)功的補(bǔ)償方式。

跟蹤補(bǔ)償:跟蹤補(bǔ)償是指以無(wú)功補(bǔ)償投切裝置作為控制保護(hù)裝置,將低壓電容器組補(bǔ)償在大用戶0.4kv母線上的補(bǔ)償方式。適用于100kVA以上的專用配變用戶,可以替代隨機(jī)、隨器兩種補(bǔ)償方式,補(bǔ)償效果好。二、無(wú)功功率補(bǔ)償容量的選擇方法無(wú)功補(bǔ)償容量以提高功率因數(shù)為主要目的時(shí),補(bǔ)償容量的選擇分兩大類討論,即單負(fù)荷就地補(bǔ)償容量的選擇和多負(fù)荷補(bǔ)償容量的選擇。

單負(fù)荷就地補(bǔ)償容量的選擇的幾種方法

1.美國(guó):Qc=Pe

2.日本:Qc=Pe

3.瑞典:Qc≤√3UeIo×10-3Io-空載電流=2Ie

若電動(dòng)機(jī)帶額定負(fù)載運(yùn)行,即負(fù)載率β=1,則:Qo  根據(jù)電機(jī)學(xué)知識(shí)可知,對(duì)于Io/Ie較低的電動(dòng)機(jī),在較高的負(fù)載率β時(shí)吸收的無(wú)功功率Qβ與激勵(lì)容量Qo的比值較高,即兩者相差較大,在考慮導(dǎo)線較長(zhǎng),無(wú)功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量較高的大功率電動(dòng)機(jī)以較高的負(fù)載率運(yùn)行方式下,此式來(lái)選取是合理的。

4.按電動(dòng)機(jī)額定數(shù)據(jù)計(jì)算:

Q=k3UeIe×10-3

K為與電動(dòng)機(jī)極數(shù)有關(guān)的一個(gè)系數(shù)

極數(shù):246810

K值:0.70.750.80.850.9

考慮負(fù)載率及極對(duì)數(shù)等因素,按式選取的補(bǔ)償容量,在任何負(fù)載情況下都不會(huì)出現(xiàn)過(guò)補(bǔ)償,而且功率因數(shù)可以補(bǔ)償?shù)?.90以上。此法在節(jié)能技術(shù)上廣泛應(yīng)用,特別適用于Io/Ie比值較高的電動(dòng)機(jī)和負(fù)載率較低的電動(dòng)機(jī)。但是對(duì)于Io/Ie較低的電動(dòng)機(jī)額定負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)下,其補(bǔ)償效果較差。

多負(fù)荷補(bǔ)償容量的選擇

多負(fù)荷補(bǔ)償容量的選擇是根據(jù)補(bǔ)償前后的功率因數(shù)來(lái)確定。

1.對(duì)已生產(chǎn)企業(yè)欲提高功率因數(shù),其補(bǔ)償容量Qc按下式選擇:

Qc=KmKj/Tm

式中:Km為最大負(fù)荷月時(shí)有功功率消耗量,由有功電能表讀得;Kj為補(bǔ)償容量計(jì)算系數(shù),可取0.8~0.9;Tm為企業(yè)的月工作小時(shí)數(shù);tgφ1、tgφ2是指負(fù)載阻抗角的正切,tgφ1=Q1/P,tgφ2=Q2/P;tgφ可由有功和無(wú)功電能表讀數(shù)求得。

2.對(duì)處于設(shè)計(jì)階段的企業(yè),無(wú)功補(bǔ)償容量Qc按下式選擇:

Qc=KnPn

式中Kn為年平均有功負(fù)荷系數(shù),一般取0.7~0.75;Pn為企業(yè)有功功率之和;tgφ1、tgφ2意義同前。tgφ1可根據(jù)企業(yè)負(fù)荷性質(zhì)查手冊(cè)近似取值,也可用加權(quán)平均功率因數(shù)求得cosφ1。

多負(fù)荷的集中補(bǔ)償電容器安裝簡(jiǎn)單,運(yùn)行可靠、利用率較高。三、無(wú)功補(bǔ)償?shù)男б嬖诂F(xiàn)代用電企業(yè)中,在數(shù)量眾多、容量大小不等的感性設(shè)備連接于電力系統(tǒng)中,以致電網(wǎng)傳輸功率除有功功率外,還需無(wú)功功率。如自然平均功率因數(shù)在0.70~0.85之間。企業(yè)消耗電網(wǎng)的無(wú)功功率約占消耗有功功率的60%~90%,如果把功率因數(shù)提高到0.95左右,則無(wú)功消耗只占有功消耗的30%左右。減少了電網(wǎng)無(wú)功功率的輸入,會(huì)給用電企業(yè)帶來(lái)效益。

節(jié)省企業(yè)電費(fèi)開支。提高功率因數(shù)對(duì)企業(yè)的直接經(jīng)濟(jì)效益是明顯的,因?yàn)閲?guó)家電價(jià)制度中,從合理利用有限電能出發(fā),對(duì)不同企業(yè)的功率因數(shù)規(guī)定了要求達(dá)到的不同數(shù)值,低于規(guī)定的數(shù)值,需要多收電費(fèi),高于規(guī)定數(shù)值,可相應(yīng)地減少電費(fèi)。使用無(wú)功補(bǔ)償不但減少初次投資費(fèi)用,而且減少了運(yùn)行后的基本電費(fèi)。

降低系統(tǒng)的能耗。補(bǔ)償前后線路傳送的有功功率不變,P=IUCOSφ,由于COSφ提高,補(bǔ)償后的電壓U2稍大于補(bǔ)償前電壓U1,為分析問(wèn)題方便,可認(rèn)為U2≈U1從而導(dǎo)出I1COSφ1=I2COSφ2。即I1/I2=COSφ2/COSφ1,這樣線損P減少的百分?jǐn)?shù)為:

ΔP%=×100%=×100%

當(dāng)功率因數(shù)從0.70~0.85提高到0.95時(shí),由上式可求得有功損耗將降低20%~45%。

改善電壓質(zhì)量。以線路末端只有一個(gè)集中負(fù)荷為例,假設(shè)線路電阻和電抗為R、X,有功和無(wú)功為P、Q,則電壓損失ΔU為:

△U=/Ue×10-3兩部分損失:PR/Ue→輸送有功負(fù)荷P產(chǎn)生的;QX/Ue→輸送無(wú)功負(fù)荷Q產(chǎn)生的;

配電線路:X=R,△U大部分為輸送無(wú)功負(fù)荷Q產(chǎn)生的

變壓器:X=RQX/Ue=PR/Ue變壓器△U幾乎全為輸送無(wú)功負(fù)荷Q產(chǎn)生的。

可以看出,若減少無(wú)功功率Q,則有利于線路末端電壓的穩(wěn)定,有利于大電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)。

三相異步電動(dòng)機(jī)通過(guò)就地補(bǔ)償后,由于電流的下降,功率因數(shù)的提高,從而增加了變壓器的容量,計(jì)算公式如下:

△S=P/COSφ1×

如一臺(tái)額定功率為155KW水泵的電機(jī),補(bǔ)前功率因數(shù)為0.857,補(bǔ)償后功率因數(shù)為0.967,根據(jù)上面公式計(jì)算其增容量為:×=24KVA四、結(jié)束語(yǔ)在配電網(wǎng)中進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償、提高功率因數(shù)和做好無(wú)功優(yōu)化,是一項(xiàng)建設(shè)性的節(jié)能措施。本文簡(jiǎn)要分析了三種無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆椒ê蛢煞N無(wú)功功率補(bǔ)償容量的選擇方法以及無(wú)功補(bǔ)償后的良性影響。在實(shí)際設(shè)計(jì)中,要具體問(wèn)題具體分析,使無(wú)功補(bǔ)償應(yīng)用獲得最大的效益。參考文獻(xiàn):

戴曉亮,無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在配電網(wǎng)中的應(yīng)用.電網(wǎng)技術(shù).1999.23.

曹光祖,應(yīng)系統(tǒng)的重視分散和終端無(wú)功補(bǔ)償.電壓電器.1999.

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