无功功率65013.doc

1、无功功率科技名词定义中文名称：无功功率 英文名称：reactive power 定义：在正弦电流电路中，复功率的虚部： ，且供给电感的无功功率为正值。 所属学科： 电力(一级学科) ；通论( 二级学科) 本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布 百科名片测量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(

2、var)。 目录隐藏无功功率与功率因数 影响功率因数的主要因素 无功补偿的一般方法 采取适当措施，设法提高系统自然功率因数 无功电源 结束语无功功率与功率因数 影响功率因数的主要因素 无功补偿的一般方法 采取适当措施，设法提高系统自然功率因数 无功电源 结束语编 辑 本 段 无 功 功 率 与 功 率 因 数无 功 功 率无 功 功 率 （ reactive power ） 在 功 率 三 角 形 中 ， 有 功 功 率 P 与 视 在 功 率 S 的 比 值 ， 称 为 功 率 因 数 cos， 其 计算 公 式 为 ： 在 电 力 网 的 运 行 中 ， 功 率 因 数 反 映 了 电 源

3、 输 出 的 视 在 功 率 被 有 效 利 用 的 程 度 ， 我 们 希 望的 是 功 率 因 数 越 大 越 好 。 这 样 电 路 中 的 无 功 功 率 可 以 降 到 最 小 ， 视 在 功 率 将 大 部 分 用 来供 给 有 功 功 率 ， 从 而 提 高 电 能 输 送 的 功 率 。 编 辑 本 段 影 响 功 率 因 数 的 主 要 因 素(1)大 量 的 电 感 性 设 备 ， 如 异 步 电 动 机 、 感 应 电 炉 、 交 流 电 焊 机 等 设 备 是 无 功 功率 的 主 要 消 耗 者 。 据 有 关 的 统 计 ， 在 工 矿 企 业 所 消 耗 的 全

4、部 无 功 功 率 中 ， 异 步 电 动 机 的无 功 消 耗 占 了 60 70 ； 而 在 异 步 电 动 机 空 载 时 所 消 耗 的 无 功 又 占 到 电 动 机 总 无 功消 耗 的 60 70 。 所 以 要 改 善 异 步 电 动 机 的 功 率 因 数 就 要 防 止 电 动 机 的 空 载 运 行 并尽 可 能 提 高 负 载 率 。 (2)变 压 器 消 耗 的 无 功 功 率 一 般 约 为 其 额 定 容 量 的 10 15 ， 它 的 空 载 无 功 功率 约 为 满 载 时 的 1/3。 因 而 ， 为 了 改 善 电 力 系 统 和 企 业 的 功 率 因

5、数 ， 变 压 器 不 应 空 载 运行 或 长 期 处 于 低 负 载 运 行 状 态 。 (3)供 电 电 压 超 出 规 定 范 围 也 会 对 功 率 因 数 造 成 很 大 的 影 响 。 当 供 电 电 压 高 于 额 定 值 的 10 时 ， 由 于 磁 路 饱 和 的 影 响 ， 无 功 功 率 将 增 长 得 很 快， 据 有 关 资 料 统 计 ， 当 供 电 电 压 为 额 定 值 的 110 时 ， 一 般 无 功 将 增 加 35 左 右 。当 供 电 电 压 低 于 额 定 值 时 ， 无 功 功 率 也 相 应 减 少 而 使 它 们 的 功 率 因 数 有 所

6、提 高 。 但 供 电电 压 降 低 会 影 响 电 气 设 备 的 正 常 工 作 。 所 以 ， 应 当 采 取 措 施 使 电 力 系 统 的 供 电 电 压 尽 可能 保 持 稳 定 。 编 辑 本 段 无 功 补 偿 的 一 般 方 法无 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 。 低 压 个 别 补 偿低 压 个 别 补 偿 就 是 根 据 个 别 用 电

7、 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

8、 ， 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 。 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

9、 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 目 前 无 功 补 偿 中 常 用 的 手 段 之 一 。 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

10、 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 。 编 辑 本 段 采 取 适 当 措 施 ， 设 法 提 高 系 统 自 然 功 率 因 数提 高 自 然 功 率 因 数 是 不 需 要 任 何 补 偿 设 备 投 资 ， 仅 采 取 各 种 管 理 上 或 技 术 上 的 手 段来 减 少 各 种 用 电 设 备 所

11、 消 耗 的 无 功 功 率 ， 这 是 一 种 最 经 济 的 提 高 功 率 因 数 的 方 法 。 (1)合 理 使 用 电 动 机 ； (2)提 高 异 步 电 动 机 的 检 修 质 量 ； (3)采 用 同 步 电 动 机 ： 同 步 电 动 机 消 耗 的 有 功 功 率 取 决 于 电 动 机 上 所 带 机 械 负 荷 的大 小 ， 而 无 功 功 率 取 决 于 转 子 中 的 励 磁 电 流 大 小 ， 在 欠 励 状 态 时 ， 定 子 绕 组 向 电 网 “吸 取 “无 功 ， 在 过 励 状 态 时 ， 定 子 绕 组 向 电 网 “送 出 “无 功 。 因 此 ，

12、 对 于 恒 速 长 期 运 行 的大 型 机 构 设 备 可 以 采 用 同 步 电 动 机 作 为 动 力 。 异 步 电 动 机 同 步 运 行 就 是 将 异 步 电 动 机 三 相 转 子 绕 组 适 当 连 接 并 通 入 直 流 励 磁 电 流， 使 其 呈 同 步 电 动 机 运 行 ， 这 就 是 “异 步 电 动 机 同 步 化 “。 (4)合 理 选 择 配 变 容 量 ， 改 善 配 变 的 运 行 方 式 ： 对 负 载 率 比 较 低 的 配 变 ， 一 般 采 取 “撤 、 换 、 并 、 停 “等 方 法 ， 使 其 负 载 率 提 高 到 最 佳 值 ， 从

13、而 改 善 电 网 的 自 然 功 率 因 数 。 编 辑 本 段 无 功 电 源电 力 系 统 的 无 功 电 源 除 了 同 步 电 机 外 ， 还 有 静 电 电 容 器 、 静 止 无 功 补 偿 器 以 及静 止 无 功 发 生 器 ， 这 4 种 装 置 又 称 为 无 功 补 偿 装 置 。 除 电 容 器 外 ， 其 余 几 种 既 能 吸 收容 性 无 功 又 能 吸 收 感 性 无 功 。 (1)同 步 电 机 ： 同 步 电 机 中 有 发 电 机 、 电 动 机 及 调 相 机 3 种 。 同 步 发 电 机 ： 同 步 发 电 机 是 唯 一 的 有 功 电 源 ，

14、同 时 又 是 最 基 本 的 无 功 电 源 ， 当 其 在 额 定 状 态 下 运行 时 ， 可 以 发 出 无 功 功 率 ： Q=Ssin=Ptg 其 中 :Q、 S、 P、 是 相 对 应 的 无 功 功 率 、 视 在 功 率 、 有 功 功 率 和 功 率 因 数 角 。 发 电 机 正 常 运 行 时 ,以 滞 后 功 率 因 数 运 行 为 主 ,向 系 统 提 供 无 功 ， 但 必 要 时 ,也 可 以减 小 励 磁 电 流 ,使 功 率 因 数 超 前 ,即 所 谓 的 “进 相 运 行 “， 以 吸 收 系 统 多 余 的 无 功 。 同 步 调 相 机 : 同 步

15、调 相 机 是 空 载 运 行 的 同 步 电 机 ， 它 能 在 欠 励 或 过 励 的 情 况 下 向 系 统 吸 收 或 供 出无 功 ， 装 有 自 励 装 置 的 同 步 电 机 能 根 据 电 压 平 滑 地 调 节 输 入 或 输 出 的 无 功 功 率 ， 这 是 其优 点 。 但 它 的 有 功 损 耗 大 、 运 行 维 护 复 杂 、 响 应 速 度 慢 ， 近 来 已 逐 渐 退 出 电 网 运 行 。 并 联 电 容 器 ： 并 联 电 容 器 补 偿 是 目 前 使 用 最 广 泛 的 一 种 无 功 电 源 ， 由 于 通 过 电 容 器 的 交 变 电 流 在相

16、 位 上 正 好 超 前 于 电 容 器 极 板 上 的 电 压 ， 相 反 于 电 感 中 的 滞 后 ， 由 此 可 视 为 向 电 网 “发 ?quot;无 功 功 率 ： Q=U2/Xc 其 中 ： Q、 U、 Xc 分 别 为 无 功 功 率 、 电 压 、 电 容 器 容 抗 。 并 联 电 容 器 本 身 功 耗 很 小 ， 装 设 灵 活 ， 节 省 投 资 ； 由 它 向 系 统 提 供 无 功 可 以 改 善 功率 因 数 ， 减 少 由 发 电 机 提 供 的 无 功 功 率 。 静 止 无 功 补 偿 器 ： 静 止 无 功 补 偿 器 是 由 晶 闸 管 所 控 制

17、投 切 电 抗 器 和 电 容 器 组 成 ， 由 于 晶 闸 管 对 于 控制 信 号 反 应 极 为 迅 速 ， 而 且 通 断 次 数 也 可 以 不 受 限 制 。 当 电 压 变 化 时 静 止 补 偿 器 能 快 速、 平 滑 地 调 节 ， 以 满 足 动 态 无 功 补 偿 的 需 要 ， 同 时 还 能 做 到 分 相 补 偿 ； 对 于 三 相 不 平 衡负 荷 及 冲 击 负 荷 有 较 强 的 适 应 性 ； 但 由 于 晶 闸 管 控 制 对 电 抗 器 的 投 切 过 程 中 会 产 生 高 次谐 波 ， 为 此 需 加 装 专 门 的 滤 波 器 。 静 止 无

18、功 发 生 器 ： 它 的 主 体 是 一 个 电 压 源 型 逆 变 器 ， 由 可 关 断 晶 闸 管 适 当 的 通 断 ， 将 电 容 上 的 直 流 电压 转 换 成 为 与 电 力 系 统 电 压 同 步 的 三 相 交 流 电 压 ， 再 通 过 电 抗 器 和 变 压 器 并 联 接 入 电 网。 适 当 控 制 逆 变 器 的 输 出 电 压 ， 就 可 以 灵 活 地 改 变 其 运 行 工 况 ， 使 其 处 于 容 性 、 感 性 或零 负 荷 状 态 。 与 静 止 无 功 补 偿 器 相 比 ， 静 止 无 功 发 生 器 响 应 速 度 更 快 ， 谐 波 电 流 更 少 ， 而 且 在 系统 电 压 较 低 时 仍 能 向 系 统 注 入 较 大 的 无 功 。