|
新聞主題 |
提高發(fā)電機功率因素的方法和意義 |
摘要：柴油發(fā)電機組的功率因數（cosφ）就是交流電路中的電流與電壓相位之差（通常是電流落后）角度的余弦值。發(fā)電機功率因數越高，電能的利用率越高。當功率因數最高為1時(shí)，表示相位差為零，全部電能都被負載所利用；當功率因數最低為0時(shí)，表示相位差為90°，全部電能都消耗在線(xiàn)路上，一點(diǎn)也沒(méi)被負載所利用。因此，應當盡量提高發(fā)電機的功率因素，康明斯在本文中著(zhù)重講述了功率因素與相位之間的關(guān)系，以及提高發(fā)電機功率的方法。
一、發(fā)電機功率因素與相位關(guān)系
1、發(fā)電機功率因素的概述
多數發(fā)電機的功率因數為0.8，個(gè)別的功率因數可達0.85或0.9，示意圖如圖1所示。一般情況下，功率因數由額定值到1.0的范圍內變化時(shí)，發(fā)電機的出力可以保持不變，但為保持系統的靜態(tài)穩定，要求功率因數不能超過(guò)0.95，也就是無(wú)功負荷不得小于有功負荷的1/3。當發(fā)電機的功率因數低于額定值時(shí)，由于轉子電流增大，會(huì )使轉子溫度升高，此時(shí)，應調整負荷，降低發(fā)電機的出力。否則，轉子溫度可能超出極限值。所以，運行時(shí)值班人員必須注意調整負荷，使轉于電流不超過(guò)在該冷卻空氣進(jìn)口溫度下的允許值。一般功率因數都是0.8-0.9左右！這個(gè)要根據這臺柴油發(fā)電機組所規定的功率因數參數和發(fā)電機的要求。如果是調峰柴油發(fā)電機組，可能白天和晚夜就不一樣的。
由Q=UIsinΦ和P=UIcosΦ知，若柴油發(fā)電機組發(fā)出的無(wú)功越多，功率因數就是減小，在發(fā)電機輸出功率不變的情況下，機端的電壓會(huì )升高。無(wú)功越多，勵磁電流就會(huì )增大，柴油發(fā)電機組的定、轉子溫度會(huì )有所升高，過(guò)高的話(huà)，兩者的絕緣可能也會(huì )受到威脅呢.反之，如果功率因數過(guò)高，柴油發(fā)電機組所發(fā)的無(wú)功功率就是很少啦！機端電壓也會(huì )降低，就會(huì )降低運行的穩定性很容易失步或有可能會(huì )造成柴油發(fā)電機組進(jìn)相運行。
所以柴油發(fā)電機組運行時(shí)，注意機端電壓在規定值和保證柴油發(fā)電機組不進(jìn)相運行就可以了。
為了保證柴油發(fā)電機組的穩定運行，發(fā)電機的功率因數一般不應超過(guò)遲相0.95運行，或無(wú)功負荷應不小于有功負荷的1/3。在發(fā)電機自動(dòng)調整勵磁裝置投入運行的情況下，必要時(shí)發(fā)電機可以在功率因數為1.0的情況下短時(shí)運行，長(cháng)時(shí)間運行會(huì )引起發(fā)電機的振蕩和失步。目前大柴油發(fā)電機組基本上不允許進(jìn)相運行，有的大柴油發(fā)電機組正在進(jìn)行進(jìn)相試驗，運行人員應根據本柴油發(fā)電機組的情況及時(shí)調整。當功率因數低于額定值時(shí)，發(fā)電機出力應降低，因為功率因數越低，定子電流中的無(wú)功分量越大，轉子電流也必然增大，這會(huì )引起轉子電流超過(guò)額定值而使其繞組發(fā)生過(guò)熱現象，試驗證明，當功率因素等于0.7時(shí)，發(fā)電機的出力將減少8%。因此發(fā)電機在運行中，若其功率因數低于額定值時(shí)，值班人員必須及時(shí)調整，使出力盡量帶到允許值，而轉子電流不得超過(guò)額定值。
2、同步發(fā)電機的功率角與相位關(guān)系
（1）發(fā)電機電壓和電流的初相位
三相交流同步發(fā)電機帶載運行時(shí)，其電壓和電流的初相位相同時(shí)，此時(shí)相位差θ角度為0，功率因數cosθ=1，表示為純電阻電路，如圖2所示，三相電壓Va、Vb、Vc之間相位角相差120°，三相電流Ia、Ib、Ic之間相位角相差120°，A相電壓Va與A相電流Ia之間的初相角相同，相位差θ角度為0，B相和C相的情況與A相同理，此時(shí)發(fā)電機輸出的電能全部做有用功，線(xiàn)路中沒(méi)有無(wú)功損耗，是最理想的節能工作狀況，不過(guò)對發(fā)電機供電來(lái)說(shuō)功率因數過(guò)高會(huì )造成線(xiàn)路中無(wú)功裕量過(guò)低，會(huì )影響系統的穩定性。
（2）電流相位滯后電壓相位
在發(fā)電機的工作電流相位滯后電壓相位一個(gè)θ角度時(shí)，這個(gè)功率因數角為負值，功率因數cosθ＜1，對于負載來(lái)說(shuō)是具有吸收感性的無(wú)功功率，功率因數是滯后的，如圖3所示，三相電壓Va、Vb、Vc之間相位角相差120°，三相電流Ia、Ib、Ic之間相位角相差120°，A相電壓Va與A相電流Ia之間的初相位相差θ角度即電流相位滯后于電壓相位一個(gè)θ角度，B相和C相的情況與A相同理，在通常的電路中大部分負載都是呈現感性的負載，此時(shí)發(fā)電機輸出的電能一部分做有用功，一部分做無(wú)用功，這是最常見(jiàn)的電路狀況。
（3）電流相位超前電壓相位
在發(fā)電機的工作電流相位超前電壓相位一個(gè)θ角度時(shí)，這個(gè)功率因數角為正值，功率因數cosθ＜1，對于負載來(lái)說(shuō)是有發(fā)出容性的無(wú)功功率，功率因數是超前的，如圖4所示，三相電壓Va、Vb、Vc之間相位角相差120°，三相電流Ia、Ib、Ic之間相位角相差120°，A相電壓Va與A相電流Ia之間的初相位相差θ角度即電流相位超前于電壓相位一個(gè)θ角度，B相和C相的情況與A相同理，此時(shí)發(fā)電機輸出的電能做有用功，吸收無(wú)用功。
|
發(fā)電機功率因素示意圖 |
發(fā)電機電壓與電流初始角相同時(shí)波形圖 |
|
發(fā)電機滯后電壓初始角波形圖 |
發(fā)電機超前電壓初始角波形圖 |
二、功率因素對發(fā)電機的影響
在滿(mǎn)負荷的情況下，功率因數對發(fā)電機的影響主要體現在其穩定性、效率和壽命上。因此，為了保持發(fā)電機的正常運行和效率，需要保持合理的功率因數，并定期進(jìn)行維修保養。
1、功率因數過(guò)高
當功率因數過(guò)高，即無(wú)功功率過(guò)低時(shí)，會(huì )減少系統的無(wú)功裕量，影響發(fā)電機的穩態(tài)穩定性。
雖然提高了經(jīng)濟性，但從長(cháng)遠來(lái)看，這是以增加事故的概率換來(lái)的，一旦有突發(fā)事故發(fā)生，發(fā)電機可能經(jīng)受不起小的擾動(dòng)或震蕩，有可能失步。
此外，無(wú)功過(guò)低將引起發(fā)電機端電壓下降，影響發(fā)電機的正常工作，甚至可能導致整個(gè)系統失去穩定運行而崩潰。發(fā)電機進(jìn)相運行時(shí)，端部容易發(fā)熱。
2、功率因數過(guò)低
當功率因數過(guò)低時(shí)，即無(wú)功功率過(guò)高，會(huì )導致勵磁電流上升，轉子繞組溫度上升，縮短其壽命。
當功率因數低于額定值時(shí)，發(fā)電機出力應降低，因為功率因數愈低，定子電流的無(wú)功分量越大，由于感性無(wú)功起去磁作用，所以抵消磁通的作用愈大，為了維持定子電壓不變必須增加轉子電流，此時(shí)若仍維持發(fā)電機出力不變，則必然會(huì )使轉子電流超過(guò)額定值，引起轉子溫度超過(guò)允許值。
同時(shí)，這會(huì )增加電力傳輸過(guò)程中的功率損耗，降低發(fā)電機的效率。此外，發(fā)電機端電壓可能上升，導致鐵芯內磁通密度增加和損耗增加，進(jìn)而使鐵芯溫度上升。若功率因數過(guò)低，發(fā)電機的出力將受限，大大降低發(fā)電機的效率。
所以在平時(shí)的運行監視中，操作人員要做到合理分配各柴油發(fā)電機組的有功、無(wú)功負荷。并要根據電壓來(lái)調整，電壓偏低要多發(fā)無(wú)功，電壓偏高要少發(fā)無(wú)功，通過(guò)調整有功和無(wú)功的比例，控制電壓和運行電流，確保發(fā)電機在安全、經(jīng)濟的條件下運行。
三、提高發(fā)電機功率因素方法和意義
（1）增加感性負載
感性負載是指電感器件所組成的負載，這種負載的特點(diǎn)是在發(fā)電機提供電力時(shí)產(chǎn)生磁場(chǎng)和暫態(tài)感應電流，所以可以提高功率因數。
（2）減少容性負載
容性負載是指電容器件所組成的負載，這種負載的特點(diǎn)是在發(fā)電機提供電力時(shí)產(chǎn)生電場(chǎng)，并消耗電力，所以會(huì )降低功率因數。
（3）使用功率因數補償設備
功率因數補償設備是一種能自動(dòng)實(shí)現功率因數校正的設備，可以通過(guò)改變電容和電感將發(fā)電機的功率因數調整到一個(gè)合適的范圍內。
（4）改善電力質(zhì)量
改善電力質(zhì)量是指采取一系列措施，保證柴油發(fā)電機組的穩定性和電能質(zhì)量?？梢圆扇〉拇胧┌▋?yōu)化負載結構、保持電源穩定、控制電壓變化等。
2、功率因數提高的意義
（1）提高電網(wǎng)的穩定性和效率
功率因數越高，電網(wǎng)的穩定性和效率也就越高。因為當功率因數低于0.9時(shí)，會(huì )對電網(wǎng)造成很大的負擔，甚至會(huì )引起電網(wǎng)的不穩定性和損耗。所以提高發(fā)電機功率因數可以減輕電網(wǎng)負荷，使電網(wǎng)運行平穩。
（2）減少電能損耗和成本
當發(fā)電機的功率因數提高時(shí)，就可以減少電能損耗和成本，因為提高功率因數可以減少無(wú)功功率的損失，而無(wú)功功率是不會(huì )做功的功率。所以提高功率因數可以減少電能的浪費，節省成本。例如：當cosØ=0.5時(shí)的損耗是cosØ=1時(shí)的4倍。
（3）改善電力質(zhì)量。
低功率因數可能導致電壓波動(dòng)和電流諧波，影響電力系統的穩定性和質(zhì)量。通過(guò)提高功率因數，可以減小電壓和電流的波形畸變，使電力系統的運行更加平穩、可靠。
（4）降低能源傳輸過(guò)程中的損耗
在能源傳輸過(guò)程中，功率因數的低值會(huì )導致更大的電流流動(dòng)，增加輸電線(xiàn)路，降低傳輸效率。提高功率因數可以減少電流流動(dòng)，降低線(xiàn)損，提高傳輸效率，有助于降低發(fā)電的運營(yíng)成本，促進(jìn)可持續發(fā)展。
（5）提升用電設備的利用率
提高功率因數相當于提升了用電設備的利用率，提高設備工作效率。因發(fā)電機的發(fā)電容量的限定，故提高cosØ也就使發(fā)電機能多出有功功率。
（6）增加供電量裕度
通過(guò)改善功率因數，可以減少供電系統中的電壓損失，使負載電壓更穩定，改善電能的質(zhì)量。
總結：
發(fā)電機功率因數的提高可以提高電網(wǎng)的穩定性和效率，減少電能損耗和成本。為了提高功率因數可以采取多種措施，包括增加感性負載、減少容性負載、使用功率因數校正設備和改善電力質(zhì)量等。在實(shí)際生產(chǎn)和使用中，需要根據實(shí)際情況來(lái)選擇最合適的辦法。
----------------
以上信息來(lái)源于互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)新聞，特此聲明！
若有違反相關(guān)法律或者侵犯版權，請通知我們！
溫馨提示：未經(jīng)我方許可，請勿隨意轉載信息！
如果希望了解更多有關(guān)柴油發(fā)電機組技術(shù)數據與產(chǎn)品資料，請電話(huà)聯(lián)系銷(xiāo)售宣傳部門(mén)或訪(fǎng)問(wèn)我們官網(wǎng)：http://www.aticodonostia.com
