【正文】 角的余弦 cosφ稱為功率因數(shù)。 三相功率因數(shù)的計算公式為： 式中： cosφ — 功率因數(shù) P— 有功功率， kW Q— 無功功率， kvar S— 視在功率， kVA 功率因數(shù)通常分為自然功率因數(shù)、瞬時功率因數(shù)和加權(quán)平均功率因數(shù)三種。那么三相電路總的功率因數(shù)就等于各相的功率因數(shù)。有功功率、無功功率、視在功率之間的相量關(guān)系如圖 圖 22c os QPPSP???? 2 由式 cosφ =P/S 可知，在一定的有功功率下，功率因數(shù) cosφ越小，所需的無功功率越大。這樣，不僅要增加供電投資、降低設(shè)備利用率，也將增加線路損耗。 無功補償?shù)淖饔煤驮砜捎脠D 來解釋： 圖 設(shè)電感性負荷需要從電源吸取的無功功率為 Q，裝設(shè)無功補償裝置后，補償無功功率為 QC，使電源輸出的無功功率減少為 Q′ =Q QC，功率因數(shù)由 cosφ提高到 cosφ′，視在功率 S減少到 S′。按損耗的變化情況可劃分為可變損耗和固定損耗。后者指只要接通電源電力網(wǎng)就存在的損耗，包括變壓器的鐵損，電纜線路、電容器及其他電器上的介質(zhì)損耗及各種計量儀表、互感器線圈上的鐵損，它與電網(wǎng)運行電壓和頻率有關(guān)，占總損耗 15%～ 20%。發(fā)達國家的線損約為 2%～ 3%，而我國在 2021年的線損統(tǒng)計為 %，所以線損的解決顯得越來越重要。 無功補償?shù)闹饕饔镁褪翘岣吖β室驍?shù)以減少設(shè)備容量和功率損耗、穩(wěn)定電壓和提高供電質(zhì)量，在長距離輸電中提高輸電穩(wěn)定性和輸電能力以及平衡三相負載的有功和無功功率。分析如下： 3 提高電壓質(zhì)量 把線路中電流分為有功電流 Ia 和無功電流 Ir，則線路中的電壓損失 : 式中： P— 有功功率， kW Q— 無功功率， kVA U— 額定電壓， kV R— 線路總電阻，Ω X1— 線路感抗，Ω 因此，提高功率因數(shù)后可減少線路上傳輸?shù)臒o功功率 Q，若保持有功功率不變，而 R、 X1均為定值，無功功率 Q越小，電壓損失越小，從而提高了電壓質(zhì)量。 減少用戶電費支出 （ 1）可避免因功率因數(shù)低于規(guī)定值而受罰。提高電力網(wǎng)傳輸能力 有功功率與視在功率的關(guān)系式為： P=Scosφ，可見，在傳輸一定有功功率的條件下，功率因數(shù)越高，需要電網(wǎng)傳輸?shù)墓β试叫　? 分散補償：裝設(shè)在功率因數(shù)較低的車間或村鎮(zhèn)終端變、配電所的高壓或低壓母線上。 就地補償：裝設(shè)在異步電動機或電感性用電設(shè)備附近，就地進行補償。 ? ? U QXPRXIRIU llra ??????? 33%100c osc os1%100%21121 ?????????????????SSSS 4 無功補償?shù)墓?jié)能只是降低了補償點至發(fā)電機之間的供電損耗，所以高壓側(cè)的無功補償不能減少低壓網(wǎng)側(cè)的損耗，也不能使低壓供電變壓器的利用率提高。 補償方式的選擇為：集中補償與分散補償相結(jié)合，以分散補償為主；調(diào)節(jié)補償與固定補償相結(jié)合，以固定補償為主；高壓補償與低壓補償相結(jié)合，以低壓補償為主。 220kV站，功率因數(shù)在 以上。 對農(nóng)灌的要求： 100kVA 以上的變壓器，功率因數(shù)大于 。 (a) (b) (c) 將電容并入 RL 電路之后，電路如圖（ a）所示。此時供電電流的相位滯后于電壓，這種情況稱為欠補償。其向量圖如（ c）所示。 （ 2）容性無功功率在電力線路上傳輸同樣會增加電能損耗 。 補償容量的計算 確定無功補償容量時，應(yīng)注意以下兩點： 在輕負荷時要避免過補償，倒送無功造成功率損耗增加，也是不經(jīng)濟的。 無功功率的傳輸加重了電網(wǎng)負荷，使電網(wǎng)損耗增加，系統(tǒng)電壓下降。并聯(lián)電容器可補償或平衡電氣設(shè)備的感性無功功率。根據(jù)國家有關(guān)規(guī)定，高壓用戶的功率因數(shù)應(yīng)達到 以上，低壓用戶的功率因數(shù)應(yīng)達到 以上。 1．集中補償和分組補償電容器容量計算 QC=Pav(tgφ 1 tgφ 2) 或 QC=Pav qc 式中： Pav— 最大負荷的日平均功率 φ 1— 補償前的功率因數(shù)角，可取最大負載時的值 φ 2— 補償后的功率因數(shù)角，一般取 ~ qc— 電容器補償率， qc=tgφ 1 tgφ 2，查表可知 (1)電容器組為星形接法時 式中： UL— 裝設(shè)地點的電網(wǎng)線電壓 V IC— 電容器組的線電流 A Cφ — 電容器組每相的電容量 (2)電容器組為三角形接法時 2．就地補償電容器容量計算 其中 電動機空載電流 式中 — 電動機的額 定電流 A — 電動機的自然功率因數(shù) 電容器無功補償裝置的選擇應(yīng)注意的問題 控制器的選型 無功功率補償控制器，即無功補償裝置的指揮系統(tǒng)，它首先要對電網(wǎng)的電壓、電流量進行采集，通過中央處理器的快速運算，得到電網(wǎng)的有功功率、無功功率、無功電流、功率因數(shù)等參數(shù)，經(jīng)計算再根據(jù)參數(shù)設(shè)定值發(fā)出投切指令，控制投切開關(guān)的動作，從而控制電容器組的投切。無功補償控制器的種類很多，有些只能進 行一般的控制，不323 10103 ?? ???? LCLc UCIUQ ??2310LCUQC ?? ??323 103103 ?? ???? LCLc UCIUQ ??23310LC UQC ?? ?? 30 ??? ?IU Nc? ?NCNII ?c o s120 ??CNI NCOS? 7 能存儲數(shù)據(jù)和通信，從而不能很好地了解裝置的投運情況，如投切前的數(shù)據(jù)和投切后的數(shù)據(jù)、電容的投切情況等。②采樣 TV 變比的正確性。④投切條件的限值設(shè)置的正確性?？刂破魇菬o功補償裝置的核心元件，已經(jīng)歷了十幾代產(chǎn)品，目前幾乎每一代產(chǎn)品在市場上都有銷售。當三相負荷不平衡時，又會造成欠補償或過補償現(xiàn)象，不能真正達到節(jié)能與穩(wěn)定電壓質(zhì)量的目的 amp。 近幾年來，采集三相電壓、電流，分相分級采用綜合判據(jù)來控制投切的控制器開始陸續(xù)推向市場，且增加了配電監(jiān)測功能、該產(chǎn)品設(shè)計出發(fā)點較好，但大多制造廠家僅僅重視了配電監(jiān)測的功能，忽視了該產(chǎn)品控制電容器投切這一核心功能 amp。控制產(chǎn)品非常重視產(chǎn)品的抗電磁干擾性能，以及在極端環(huán)境中工作控制性能的穩(wěn)定性 amp。同類產(chǎn)品大部分因體積太小，散熱效果不好，以致于高溫季節(jié)燒毀控制器的現(xiàn)象時有發(fā)生。電子產(chǎn)品制造過程中元件老化篩選、工藝處理以及成品高溫狀態(tài)通電老化是非常專業(yè)的，要求非常嚴格，一些非正規(guī)的廠家根本就沒有做這方面的工作。無功補償控制器是無功補 償裝置的核心元件，無功補償裝置能不能正常工作，補償效果如何，與控制器的內(nèi)在質(zhì)量關(guān)系很大，選型時應(yīng)首先考慮控制器產(chǎn)品的特點，將可靠性放在第一位，在滿足控制可靠性前提下再選外觀、價格，否則將得不償失。其中，交流接觸器存在投切產(chǎn)生涌流和頻繁投切容易燒壞觸頭的缺點，但其長期運行不發(fā)熱；晶閘管存在投切產(chǎn)生諧波和長期運行發(fā)熱燒壞的缺點，但其投切無浪涌且響應(yīng)速度快；復(fù)合開關(guān) 基本工作原理是將晶閘管與接觸器并接，使復(fù)合開關(guān)在接通和斷開的瞬間具有晶閘管過零投切的優(yōu)點， 8 而在正常接通期間又具有接觸器無功耗的優(yōu)點，同時可擴展很多的保護功能。要保證復(fù)合開關(guān)長期、可靠的運行，選用時必須注意以下幾點：①復(fù)合開關(guān)的額定電流必須與投切的電容的額定電流匹配。③復(fù)合開關(guān)的端子的接線必須牢固可靠。投切過程中有電弧，存在觸頭燒蝕現(xiàn)象，加上控制器質(zhì)量不好，會產(chǎn)生投切振蕩，更加快了接觸器損壞的速度 amp?？煽毓杩梢栽陔妷哼^零時投入，電流過零時切除，涌流小，無電弧。事實證明，單獨用可控硅作為投切電容器的開關(guān)是不太理想的。如果電網(wǎng)電壓波動不大，負載較平穩(wěn)，動態(tài)補償要求不太高不需要快速反應(yīng)，則選擇接觸器投切便可。 本設(shè)計投切開關(guān)選型為切換電容器接觸器（ CJX4 型），是專用于低壓無功補償設(shè)備中投入切除并聯(lián)電容器組，以調(diào)整系統(tǒng)的功率因素。其結(jié)構(gòu)設(shè)計為正裝式，滅弧系統(tǒng)采用封閉式自然滅弧。 電容器的選型 補償裝置要長期、可靠運行，必須選用質(zhì)量良好的電容器，電容器接入電力系統(tǒng)中使用，總是在滿載荷下運行，僅在電壓或頻率波動時，載荷才有變動。電容器在正常運行中，必須注意以下幾點：①采用的投切開關(guān)的額定電流必須與電容的額定電流匹配。③固定在電容器上的連接線必須可靠牢固的連接。三角形接法的電容器投切過程中因存在過電壓沖擊，損壞擊穿的概率較高，沖擊過電壓對于具有可控硅器件的復(fù)合開關(guān)來講，也具有較大的影響。如果控制器及投切開關(guān)配合，再將諧波涌流限制好，電容器的使用壽命會大大延長。 無功補償裝置選好了，使用壽命很長，確實能起到節(jié)能、穩(wěn)定電壓質(zhì)量的目的，既有明顯的經(jīng)濟效益，又有很好的社會效益。 10 第 3章 低壓補償電容器柜控制電路的設(shè)計 問題提出 安達公司擬建一座降壓變電所，裝設(shè)一臺主變壓器。而國家標準規(guī)定： 高壓供電的工廠，最大負荷時的功率因素不得低于 ；其它工廠，功率因素不得低于 。因此供電設(shè)計時考慮無功功率補償時，就應(yīng)該按此最大負荷時功率因數(shù)來計算。并考慮補償前后工廠變電所所選主變壓器容量的變化是研究該項目的主要任務(wù)。 (2)、無功補償容量 按規(guī)定變電所高壓側(cè)的功率