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1、功率
1)、有功功率:当电能转换成其他类型能量时,如:电流通过白炽灯发光,通过电动机的传动使电能转换成为机械能,通过钢厂电弧炉使电能转换成热能,通过化工厂的电解槽使电能转换成化学能,及工频电流通过电台的高频发射台转换成电磁波等,这些在能量的转变过程中做功的电能,叫做有功电能。我们习惯上称其为“有功电功率”,或简称“有功功率”。
2)、无功功率:在交流电路中,除了电阻负载以外,还有电感负载和电容负载。例如:在电力网中使用最多的电动机与变压器,在运行中要产生磁场,而电容器及空载输电线则产生电场。交流电在电源与这类电感或电容负载之间往返流动,在流动中通过磁场或电场时,不会使电能转换成热能、机械能、化学能或其他任何类型的能量。此电能既不做功也不消耗,这种电能我们称它为无功电能,习惯上称为“无功电功率”,简称“无功功率”。
3)、视在功率:在交流电路中,我们将正弦交流电电路中电压有效值与电流有效值的乘积称为视在功率。视在功率不表示交流电路实际消耗的功率,只表示电路可能提供的最大功率或电路可能消耗的最大有功功率。                
4)、功率三角形中各边及功率因数角的定义: 



有功功率与视在功率的比值为功率因数: cosΦ=P/S
2、提高功率因数的意义:
1)、由功率三角形可以看出,在一定的有功功率下,当用电企业cosΦ越小,其视在功率也越大,为满足用电的需要,供电线路和变压器的容量也越大,这样,不仅增加供电投资,降低设备利用率,也将增加线路网损。
2)、负载的功率因数低,对电力系统不利。
(1) 负载的功率因数过低,供电设备的容量不能从分利用。
    例如:一台容量为60KVA的单相变压器,设它在额定电压,额定电流下运行,在负载的功率因数等于1时,它传输的有功功率P=60×cosΦ=60KW,它的容量得到充分利用,负载的cosΦ=0.8时,它传输的有功功率降低为48KW,容量的利用较差,cosΦ越小,容量利用的越不充分。
(2)在一定的电压下向负载输送一定的有功功率时,负栽的功率因数越低,通过输电线的电流越大,导线电阻的能量损耗和导线阻抗的电压降落越大,功率因数是电力经济中的一个重要指标。
(3)无功补偿的原则  全面规划,合理布局,分级补偿,就地平衡。
3、无功补偿原理
把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路,当容性负荷释放能量时,感性负荷吸收能量;而感性负荷释放能量时,容性负荷却在吸收能量能量在两种负荷之间交换。这样感性负荷所吸收的无功功率可从容性负荷输出的无功功率中得到补偿,这就是无功功率补偿的基本原理。
无功功率的传输加重了电网负荷,使电网损耗增加,故需对其进行就近和就地补偿。并联电容器可补偿或平衡电气设备的感性无功功率。当容性无功功率QC等于感性无功功率QL时,电网只传输有功功率P。根据国家有关规定,高压用户的功率因数应达到0.9以上,低压用户的功率因数应达到0.85以上。 
4、并联电容器提高功率因数的原理


在交流电路中,纯电阻电路中负载中的电流与电压同相位,纯电感负载中的电流滞后电压90°,而纯电容的电流则超前于电压90°。可见,电容中的电流与电感中的电流相差180°,它们能够互相抵消。



电力系统中的负载,大部分是感性的,因此总电流 将滞后于电压U一个角度Φ1。如果将并联电容器与负载并联,此时系统的总电流 是补偿前电路的总电流 与电容器的电流IC的相量相加,从相量图中可以看出,相加的结果是补偿后的总电流比补偿前的总电流减小了,补偿后的总电流与电压的夹角为Φ2,由于Φ1 >Φ2  ,所以 < ,补偿后的功率因数比补偿前的功率因数提高了,这就是并联电容器提高功率因数的原理。
5、并联电容器在电力系统中的作用:
1)、降低线路损失  由于有功损耗与功率因数的平方成反比,所以提高功率因数可以大大降低损失。
2)、增加电网的传输能力,提高设备利用率  在视在功率S不变的前提下,线路传输功率将有所增加。
3)、减少设备容量  在保证有功负荷P不变的条件下,增加无功补偿时,可以减少设备容量。
4)、改善电压质量  当线路中的无功功率Q减少以后,电压损失也就减少了。
5)、减少用户电费支出
    用户电费的减小包括两个方面,一是因为线损降低而节约了电费支出,二是由于功率因数提高而节省费用。
6、无功功率补偿的方法
1)、 利用过激磁的同步电动机,改善用电的功率因数,但设备复杂,造价高,只适于在具有大功率拖动装置时采用。
2)、利用调相机做无功率电源,这种装置调整性能好,在电力系统故障情况下,也能维持系统电压水平,可提高电力系统运行的稳定性,但造价高,投资大,损耗也较高。每kvar无功的损耗约为1.8—5.5 % ,运行维护技术较复杂,宜装设在电力系统的中枢变电所,一般用户很少应用。
3)、异步电动机同步化。这种方法有一定的效果,但自身的损耗大,每kvar无功功率的损耗约为4—19%,一般都不采用。
4)、电力容器作为补偿装置,具有安装方便、建设周期短、造价低、运行维护简便、自身损耗小(每kvar功功率损耗为0.3—0.4 % 以下)等优点,是当前国内外广泛采用的补偿方法。这种方法的缺点是电力电容器使用寿命较短;无功出力与运行电压平方成正比,当电力系统运行电压降低,补偿效果降低,而运行电压升高时,对用电设备过补偿,使其端电压过分提高,甚至超出标准规定,容易损坏设备绝缘,造成设备故事,弥补这一缺点应采取相应措施以防止向电力系统倒送无功功率。
电力电容器作为补偿装置有两种方法:串联补偿和并联补偿。
1).  串联补偿是把电容器直接串联到高压输电线路上,以改善输电线路参数,降低电压损失,提高其输送能力,降低线路损耗。这种补偿方法的电容器称作串联电容器,应用于高压远距离输电线路上,用电单位很少采用。
2).  并联补偿是把电容器直接与被补偿设备并接到同一电路上,以提高功率因数。这种补偿方法所用的电容器称作为并联电容器,用电企业都是采用这种补偿方法。
并联电容器的补偿
电容器的补偿形式,应以无功就地平衡为原则。电网的无功负荷主要是由用电设备和输变电设备引起的。除了在比较密集的供电负荷中心集中装设大、中型电容器组,便于中心电网的电压控制和稳定电网的电源电压质量之外,还应在距用电无功负荷较近的地点装设中、小型电容器组进行就地补偿。安装电容器进行无功功率补偿时,可采取集中、分散或个别补偿三种形式。
1) 、个别补偿
个别补偿是对单台用电设备所需无功就近补偿的办法,把电容器直接接到单台用电设备的同一个电气回路,用同一台开控制,同时投运或断开。这种补偿方法的效果最好,电容器靠近用电设备,就地平衡无功电流,可避免无负荷时的过补偿,使电压质量得到保证。个别补偿一般常用于容量较大的高低压电动机等用电设备。但这种方法在用电设备非连续运转时,电容器利用率低,不能充分发挥其补偿效益。

2)、分散补偿
分散补偿是将电容器组分组安装在车间配电室或变电所各分路的出线上,它可与工厂部分负荷的变动同时投入或切除。这种补偿方法效果也较好。
3)、集中补偿
集中补偿是把电容器组集中安装在变电所的一次或二次侧的母线上。

这种补偿方法,安装简便,运行可靠,利用率较高.
7、 谐波
1)、概念:在供用电系统中,通常总是希望交流电压和交流电流呈正弦波形。正弦电压施加在线性无源元件电阻、电感、电容上,其电流和电压分别为比例、积分、微分关系,仍为同频率的正弦波。但当正弦电压施加在非线性电路上时,电流就变为非正弦波,非正弦电流在电网阻抗上产生压降,会使电压波形也变为非正弦波。当然,非正弦电压施加在线性电路上时,电流也是非正弦波。这些区别于正弦波形的非正弦波形,用傅立叶级数展开,就是我们所说的谐波,谐波的频率是基波频率的整数倍。
2)、谐波的危害
(1)、对供配电线路的危害  a, 影响线路的稳定运行;b, 影响电网的质量。
(2)、 对电力设备的危害  a,对电力电容器有危害b,对电力变压器有危害c,对电力电缆有危害
(3)、对用电设备的危害  a,对电动机有危害b,对低压开关设备的危害c,对弱电系统设备的干扰d,影响电力测量的准确性,
(4)、谐波对人体有影响  电网谐波的电磁辐射会直接影响人的脑磁场与心磁场。
3)、治理方法:
(1)、在谐波源处装设无源调谐滤波装置,吸收谐波电流,有效地减少谐波量。
(2)、加装有源滤波装置,采用补偿原理,向电网注入与谐波电流相位相反、幅值相同的电流,来抵消电网中的谐波,从而达到抑制谐波的目的。
(3)、加装静止无功补偿装置(SVC),对系统、负荷无功功率进行快速动态补偿,改善功率因数,抑制不平衡电流产生,并滤除谐波源发出的谐波。
(4)、改造谐波源,优化电力设备的结构设计与工艺
(5)、采用多相多脉动组合整流装置,整流变压器二次侧的相数越多,整流脉动数越多,其次数低的谐波分量被消去的也就越多。采用Y/△或△/Y接线的整流变压器,能自然抑制3的整数倍高次谐波。
(6)、由于电机、变压器等电力设备的结构和工况差别,谐波对其影响各异,所以应科学合理地采用不同材料,选择合适参数,对电力设备进行合理的设计,并提高工艺质量,将谐波对电力设备的影响减少到最低程度。
 
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