性能特點(diǎn)和作用說(shuō)明 |
發(fā)電機的無(wú)功功率負載計算和調整方法 |
摘要:無(wú)功負荷是指在電力負載中不作功的部分,只在感性負載中才消耗無(wú)功功率,即定子線(xiàn)圈為產(chǎn)生磁場(chǎng)所需要消耗的無(wú)功功率。在發(fā)電機輸出有功功率的同時(shí),還需要提供無(wú)功功率,而當無(wú)功功率不能滿(mǎn)足用電時(shí),柴油發(fā)電機的電壓將會(huì )下降。因此大多數用戶(hù)在用電時(shí)會(huì )安裝無(wú)功補償裝置來(lái)保持無(wú)功功率的平衡,這樣才能維持電壓水平。
一、無(wú)功功率的作用和危害
1、有功功率和無(wú)功功率的作用
在 交流電路中由電源供給負載的電功率有兩種,一種是有功功率,一種是無(wú)功功率。
有功功率是保持用電設備正常運行所需要的電功率,也就是將電能轉換為其它形式能量(機械能、光能、熱能)的電功率。比如白熾燈,能把電能直接轉換成光能。
無(wú)功功率比較抽象,它是用于電路中電場(chǎng)于磁場(chǎng)間的交換,并用來(lái)在電器設備中建立和維持磁場(chǎng)的電功率,它不對外直接做功,而是轉換為其它形式的能量。比如日光燈,它是通過(guò)鎮流器使燈管發(fā)光,除燈管需要消耗的電量,鎮流器也需要一定的消耗,鎮流器做的就是無(wú)功功率。
有功功率和無(wú)功功率都是有用的,有功功率是真實(shí)消耗的電能,簡(jiǎn)單的說(shuō)就是我們消耗了一度電,這一度電都用來(lái)了發(fā)光或發(fā)熱。通過(guò)一定的形式轉換對外做功,這個(gè)過(guò)程通俗的說(shuō)就是無(wú)用功,同樣是一度電,中間消耗了0.2度電,而我們實(shí)際得到的只有0.8度電的功,而這0.2度電就認為是無(wú)用功,我們沒(méi)有直接受益,但不代表沒(méi)有用。
2、無(wú)功功率的危害
1)無(wú)功功率過(guò)大,會(huì )導致電流增大和視在功率增加,從而使電氣設備容量和導線(xiàn)容量增加。
2)使線(xiàn)路及變壓器的電壓降增大,導致電網(wǎng)電壓波動(dòng),供電質(zhì)量降低,嚴重影響區域電網(wǎng)的整體穩定運行。
3)無(wú)功功率增加使總電流增大,設備及線(xiàn)路的損耗也隨之增大。
3、無(wú)功功率的作用
它是用于電路內電場(chǎng)與磁場(chǎng)的交換,并用來(lái)在柴油發(fā)電機組中建立和維持磁場(chǎng)的電功率。比如一臺三相交流發(fā)電機,電能轉換為機械能輸出的是有功功率,但要想發(fā)電機轉動(dòng),還需要消耗一部分能量來(lái)建立旋轉磁場(chǎng),這部分能量就是無(wú)功功率。
所以說(shuō)無(wú)功功率并不是無(wú)用功率,用電設備要想正常工作,不但要從電源取得有功功率,同時(shí)還需要從電源取得無(wú)功功率,缺一不可。
4、無(wú)功功率負荷和無(wú)功功率損耗
(1)一般發(fā)電機負荷的功率因數約為0.8,當系統頻率一定時(shí),負荷功率【包括有功和無(wú)功功率】隨電壓而變化的關(guān)系稱(chēng)為負荷的靜態(tài)電壓特性。
(2)電力線(xiàn)路的無(wú)功功率損耗也可以分為兩部分,即并聯(lián)電納中的無(wú)功功率損耗和串聯(lián)電抗中的無(wú)功功率損耗。
(3)電力系統的無(wú)功功率電源,除了發(fā)電機外,還有同步調相機、靜止電容器和靜止補償器。這三種裝置又稱(chēng)為無(wú)功補償裝置。
(4)無(wú)功功率備用容量一般為無(wú)功功率負荷的7%~8%。
發(fā)電機無(wú)功功率波形圖 |
二、設備負荷的計算公式和曲線(xiàn)圖
1、負荷計算
(1)有功計算負荷(單位為KW)
P30 = Kd × Pe
式中,Kd為需要系數
(2)無(wú)功計算負荷(單位為kvA)
Q30 = P30 × tanθ
式中,tanθ表示角θ的正切函數
(3)視在計算負荷(單位為kvA)
S30 = P30 / cosφ
式中,cosφ為功率因素
(4)計算電流
I30 = S30 / √3UN
UN 為用電設備的額定電壓。
2、負荷曲線(xiàn)
負荷曲線(xiàn)(load curve)是指用于表達電力負荷隨時(shí)間變化情況的函數曲線(xiàn)。在直角坐標糸中,縱坐標表示負荷(有功功率和無(wú)功功率)值,橫坐標表示對應的時(shí)間(一般以小時(shí)為單位)。下圖中的繪制負荷曲線(xiàn)采用的時(shí)間間隔△t為30min,求確定計算負荷的有關(guān)系數,一般是依據用電設備組最大負荷工作班的負荷曲線(xiàn)。
一班制日有功負荷曲線(xiàn)圖 |
二、電容器補償的方式
無(wú)功功率有益處也有害處,我們在設計時(shí)會(huì )設法消除它的害處,這就涉及到無(wú)功功率補償的問(wèn)題。電容器補償一般來(lái)說(shuō)分為三種:集中補償、分散補償、就地補償。
(1)集中補償:
一般在主要的變、配電站,但其補償的主要是線(xiàn)路及變配電站的無(wú)功需求;穩定電壓的需要;還有就是補充分散補償、就地補償后的余下的無(wú)功。這個(gè)量一般不會(huì )做得特別大。
(2)分散補償:
一般在配電站、室進(jìn)行,一般是對用電網(wǎng)絡(luò )面積不太大的用電網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行補償;補償容量根據用電負荷情況而定。
(3)就地補償:
是對大容量的負載進(jìn)行的,在負載附近配置,可以最大的節省電力能源的損耗。
這三種補償方式,以就地補償效果最好,但是其投入大,補償設備使用率不高,有浪費嫌疑。一般情況下,三種方式配合使用,也可以將變、送、用電網(wǎng)絡(luò )的無(wú)功補償到一個(gè)非常合理的程度。
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