無功補(bǔ)償基礎(chǔ)知識課件

電石爐無功補(bǔ)償知識電石爐無功補(bǔ)償知識什么是無功功率電網(wǎng)中電力設(shè)備大多是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的，他們在能量轉(zhuǎn)換過程中建立交變的磁場，在一個周期內(nèi)吸收的功率和釋放的功率相等。電源能量在通過純電感或純電容電路時并沒有能量消耗，僅在負(fù)荷與電源之間往復(fù)交換，在三相之間流動，由于這種交換功率不對外做功，因此稱為無功功率。什么是無功功率電網(wǎng)中電力設(shè)備大多是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的，他什么是無功功率從物理概念來解釋感性無功功率：由于電感線圈是貯藏磁場能量的元件，當(dāng)線圈加上交流電壓后，電壓交變時，相應(yīng)的磁場能量也隨著變化。當(dāng)電壓增大，電流及磁場能量也就相應(yīng)加強(qiáng)，此時線圈的磁場能量就將外電源供給的能量以磁場能量形式貯藏起來；當(dāng)電流減小和磁場能量減弱時，線圈把磁場能量釋放并輸回到外面電路中。交流電感電路不消耗功率，電路中僅是電源能量與磁場能量之間的往復(fù)轉(zhuǎn)換。什么是無功功率從物理概念來解釋感性無功功率：由于電感線圈是貯什么是無功功率從物理概念來解釋容性無功功率：由于電容器是貯藏電場能量的元件，當(dāng)電容器加上交流電壓后，電壓交變時，相應(yīng)的電場能量也隨著變化。當(dāng)電壓增大，電流及電場能量也就相應(yīng)加強(qiáng)，此時電容器的電場能量就將外電源供給的能量以電場能量形式貯藏起來；當(dāng)電壓減小和電場能量減弱時，電容器把電場能量釋放并輸回到外面電路中。交流電容電路不消耗功率，電路中僅是電源能量與電場能量之間的往復(fù)轉(zhuǎn)換。什么是無功功率從物理概念來解釋容性無功功率：由于電容器是貯藏?zé)o功分類感性無功：電流矢量滯后于電壓矢量90°

如電動機(jī)、變壓器、晶閘管變流設(shè)備等容性無功：電流矢量超前于電壓矢量90°

如電容器、電纜輸配電線路等基波無功：與電源頻率相等的無功（50HZ）諧波無功：與電源頻率不相等的無功無功分類感性無功：電流矢量滯后于電壓矢量90°什么是功率因數(shù)

實際供用電系統(tǒng)中的電力負(fù)荷并不是純感性或純?nèi)菪缘模羌扔须姼谢螂娙?、又有電阻的?fù)載。這種負(fù)載的電壓和電流的相量之間存在著一定的相位差，相位角的余弦cosφ稱為功率因數(shù)，又稱力率。它是有功功率與視在功率之比。三相功率因數(shù)的計算公式為：

什么是功率因數(shù)實際供用電系統(tǒng)中的電力負(fù)荷并不是純感性或純什么是功率因數(shù)

式中：cosφ—功率因數(shù)

P—有功功率，KWQ—無功功率，KvarS—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。在三相對稱電路中，各相電壓、電流為對稱，功率因數(shù)也相同。那么三相電路總的功率因數(shù)就等于各相的功率因數(shù)。什么是功率因數(shù)式無功補(bǔ)償?shù)淖饔脽o功補(bǔ)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(fù)載的有功和無功功率。安裝并聯(lián)電容器進(jìn)行無功補(bǔ)償，可限制無功功率在電網(wǎng)中的傳輸，相應(yīng)減少了線路的電壓損耗，提高了配電網(wǎng)的電壓質(zhì)量。無功補(bǔ)償?shù)淖饔脽o功補(bǔ)償?shù)闹饕饔镁褪翘岣吖β室驍?shù)以減少設(shè)備容無功補(bǔ)償?shù)淖饔?．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，Kvar U—額定電壓，KVR—線路總電阻，Ω Xl—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、Xl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。無功補(bǔ)償?shù)淖饔?．提高電壓質(zhì)量無功補(bǔ)償?shù)淖饔?．提高變壓器的利用率，減少投資功率因數(shù)由cosφ1提高到cosφ2提高變壓器利用率為：由此可見，補(bǔ)償后變壓器的利用率比補(bǔ)償前提高ΔS%，可以帶更多的負(fù)荷，減少了輸變電設(shè)備的投資。無功補(bǔ)償?shù)淖饔?．提高變壓器的利用率，減少投資無功補(bǔ)償?shù)淖饔?．減少用戶電費(fèi)支出（1）可避免因功率因數(shù)低于規(guī)定值而受罰。（2）可減少用戶內(nèi)部因傳輸和分配無功功率造成的有功功率損耗，電費(fèi)可相應(yīng)降低。無功補(bǔ)償?shù)淖饔?．減少用戶電費(fèi)支出無功補(bǔ)償?shù)淖饔?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?。無功補(bǔ)償?shù)淖饔?提高電力網(wǎng)傳輸能力電容器無功補(bǔ)償原理電力系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)元件的阻抗主要是感性的，需要容性無功來補(bǔ)償感性無功。電容器無功補(bǔ)償原理電力系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)元件的阻抗主要是感性的，需要電容器無功補(bǔ)償原理將電容并入RL電路之后，電路如圖（a）所示。該電路電流方程為

由圖（b）的向量圖可知，并聯(lián)電容后U與I的相位差變小了，即供電回路的功率因數(shù)提高了。此時供電電流的相位滯后于電壓，這種情況稱為欠補(bǔ)償。若電容C的容量過大，使得供電電流的相位超前于電壓，這種情況稱為過補(bǔ)償。其向量圖如（c）所示。通常不希望出現(xiàn)過補(bǔ)償?shù)那闆r，因為這樣會：（1）引起變壓器二次側(cè)電壓的升高（2）容性無功功率在電力線路上傳輸同樣會增加電能損耗（3）如果供電線路電壓因而升高，還會增大電容器本身的功率損耗，使溫升增大，影響電容器使用壽命。電容器無功補(bǔ)償原理將電容并入RL電路之后，電路如圖（a）所示電石爐補(bǔ)償原理電石爐是一種耗電量巨大的工業(yè)電爐。主要由爐殼，爐蓋、爐襯、短網(wǎng)，水冷系統(tǒng)，排煙系統(tǒng)，除塵系統(tǒng)，電極殼，電極壓放及升降系統(tǒng)，上下料系統(tǒng)，把持器，燒穿器，液壓系統(tǒng)，礦熱爐變壓器及各種電器設(shè)備等組成。根據(jù)電石爐的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及工作特點(diǎn)，電石爐的系統(tǒng)電抗的70％是由短網(wǎng)系統(tǒng)產(chǎn)生的，電石爐系統(tǒng)損耗如下圖所示電石爐補(bǔ)償原理電石爐是一種耗電量巨大的工業(yè)電爐。主要由爐殼，電石爐補(bǔ)償原理電石爐補(bǔ)償原理電石爐補(bǔ)償原理由上圖可見，短網(wǎng)的損耗占據(jù)了系統(tǒng)自身損耗的70%以上，而短網(wǎng)是一個大電流工作的系統(tǒng)，最大電流可以達(dá)到上萬安培，因此短網(wǎng)的性能在很大程度上決定了電石爐的性能，由于短網(wǎng)的感抗占整個系統(tǒng)的70%以上，不論是高煙罩開放式爐、矮煙罩半密閉式爐還是全密閉式爐的短網(wǎng)系統(tǒng)的感抗均較大，基于這個原因，電石爐的自然功率因數(shù)很難達(dá)到0.85以上，絕大多數(shù)的爐子的自然功率因數(shù)都在0.7~0.8之間。電石爐補(bǔ)償原理由上圖可見，短網(wǎng)的損耗占據(jù)了系統(tǒng)自身損耗的70電石爐補(bǔ)償原理較低的功率因數(shù)不僅使變壓器的效率下降，消耗大量的無用功，浪費(fèi)大量電能，且被電力部分加收額外的電力罰款，同時由于電極的人工控制以及堆料的工藝，導(dǎo)致三相間的電力不平衡加大，最高不平衡度可以達(dá)到20％以上，這導(dǎo)致冶煉效率的低下，電費(fèi)增高，因此提高短網(wǎng)的功率因數(shù)，降低電網(wǎng)不平衡就成了降低能耗，提高冶煉效率的有效手段。電石爐補(bǔ)償原理較低的功率因數(shù)不僅使變壓器的效率下降，消耗大量電石爐補(bǔ)償原理如果采取適當(dāng)?shù)氖侄危岣叨叹W(wǎng)功率因數(shù)，改善電極不平衡度，那么將可以達(dá)到以下的效果：A、降低生產(chǎn)電耗3%～6％；B、提高產(chǎn)品產(chǎn)量5%～15％。電石爐補(bǔ)償原理如果采取適當(dāng)?shù)氖侄危岣叨叹W(wǎng)功率因數(shù)，改善電極中壓補(bǔ)償?shù)膬?yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1、可以提高功率因數(shù)。

2、具有提高功率入爐功率的優(yōu)點(diǎn)，在同樣檔位，一次

側(cè)同樣的電流，入爐有功功率增加而電爐變不超負(fù)荷。

3、具有提高二次電壓的優(yōu)點(diǎn)。（可提高30%左右）中壓補(bǔ)償?shù)膬?yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：中壓補(bǔ)償?shù)膬?yōu)缺點(diǎn)缺點(diǎn)：電石爐采用中壓繞組進(jìn)行無功補(bǔ)償造成爐變中壓繞組損壞的現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，一旦變壓器損壞，返修停產(chǎn)的周期都比較長，這對生產(chǎn)企業(yè)造成了很大的損失。解決不了電爐變壓器低壓線圈的出力問題。中壓補(bǔ)償?shù)膬?yōu)缺點(diǎn)缺點(diǎn)：中壓補(bǔ)償易發(fā)生的危害中壓繞組的容量比主繞組的容量小很多，其抗短路的能力也就比主繞組弱很多，一旦發(fā)生中壓繞組側(cè)的相間短路，往往是中壓繞組先損壞。電容器容量的調(diào)節(jié)方式也影響到爐變的安全運(yùn)行。電爐變中壓補(bǔ)償不適合采用較大容量的分組投切方式，因為每投切一次電容器其合閘涌流都會使?fàn)t變中壓繞組承受一次較大的電動力沖擊，如果頻繁沖擊將會使?fàn)t變中壓繞組長期工作后逐漸變形損壞。值得注意的是，中壓繞組流過的是純?nèi)菪詿o功電流，而低壓繞組流過的是有功加無功電流，而一次繞組流過的是有功加少量無功電流，因此中壓繞組的電流總是超前于其它兩個繞組，其與其它兩個繞組產(chǎn)生的電動力就會在吸力與斥力之間振動，從而造成中壓繞組更容易變形，大部分損壞的電爐變經(jīng)解剖后都發(fā)現(xiàn)有中壓繞組移位現(xiàn)象。中壓補(bǔ)償易發(fā)生的危害中壓繞組的容量比主繞組的容量小很多，其抗中壓補(bǔ)償易發(fā)生的危害中壓繞組負(fù)荷為純電容，容性電流流過時會在中壓繞組上導(dǎo)致電壓升高，而感性電流是電壓降低，也就是說中壓繞組的每匝電勢要高于其它繞組，加上投切電容時的瞬時過電壓也會造成中壓繞組更容易損壞。中壓補(bǔ)償易發(fā)生的危害中壓繞組負(fù)荷為純電容，容性電流流過時會在低壓補(bǔ)償提高功率因數(shù)的同時，提高變壓器的有功輸出率，降低變壓器、短網(wǎng)的無功消耗。調(diào)平三相功率，提高變壓器的輸出能力。使三相功率不平衡度下降，達(dá)到三相功率相等。提高爐面溫度，使反應(yīng)加快，達(dá)到提高產(chǎn)品質(zhì)量、降耗和增產(chǎn)的目的。三相分開控制，根據(jù)各相電極的無功損失分相進(jìn)行補(bǔ)償。低壓補(bǔ)償提高功率因數(shù)的同時，提高變壓器的有功輸出率，降低變壓低壓補(bǔ)償同時提高變壓器的有功輸出能力，提升變壓器二次電壓，有利于電石爐電極的下插，單項控制，分相動態(tài)補(bǔ)償可使達(dá)到三相功率平衡。使電石爐的功率中心、熱力中心和爐膛中心重合。使坩堝擴(kuò)大，熱量集中，提高爐面溫度，使?fàn)t內(nèi)反應(yīng)加快，達(dá)到降耗和增產(chǎn)的目的，增加了電石爐的使用壽命。低壓補(bǔ)償同時提高變壓器的有功輸出能力，提升變壓器二次電壓，有低壓補(bǔ)償?shù)蛪貉a(bǔ)償可以解決電爐變壓器的出力問題，但低壓補(bǔ)償?shù)碾娏鞣浅４螅O(shè)備運(yùn)行時，大量的接觸器頻繁動作，設(shè)備的故障率及設(shè)備維護(hù)量都很大。低壓補(bǔ)償?shù)蛪貉a(bǔ)償可以解決電爐變壓器的出力問題，但低壓補(bǔ)償?shù)碾娧a(bǔ)償示意圖電爐供電網(wǎng)110KV電爐變壓器二次側(cè)100—250v電爐冶煉短網(wǎng)系統(tǒng)(低電壓大電流)電極系統(tǒng)水冷電纜爐膛CTPT低壓補(bǔ)償系統(tǒng)中壓補(bǔ)償系統(tǒng)補(bǔ)償示意圖電爐供電網(wǎng)110KV電爐變壓器二次側(cè)電容器的操作(1)在正常情況下，停電操作時，應(yīng)先將P1-P4電容器退出，再斷開變壓器電源側(cè)斷路器。恢復(fù)送電時應(yīng)與此順序相反。(2)事故情況下，必須將P1-P4電容器組退出，5秒后再拍急停按鈕斷電。(3)電容器組斷路器跳閘后不準(zhǔn)強(qiáng)送電。保護(hù)熔絲熔斷后，未經(jīng)查明原因之前，不準(zhǔn)更換熔絲送電。(4)電容器組禁止帶電荷合閘。電容器組再次合閘時，必須在斷路器斷開3min之后才可進(jìn)行。

電容器的操作(1)在正常情況下，停電操作時，應(yīng)先將P1-P4公司電容器簡介低壓電容器（連接在爐變短網(wǎng)上的電容）：每個電容器45Kvar，每小組18個電容器，1-6#爐每相有8大組電容器，7-10#電容每相有16組,1-10#爐每相補(bǔ)償總無功量是19440Kvar，每臺電石爐有3相。中壓補(bǔ)償電容器：中壓電容器共分四組P1、P2、P3、P4，1-6#爐P1、P2是1200Kvar，P3、P4是600Kvar。7-10#爐P1、P2是900Kvar，P3、P4是1200Kvar。公司電容器簡介低壓電容器（連接在爐變短網(wǎng)上的電容）：每個電容電容器中、低壓補(bǔ)償要求1、在電石爐爐況較好的情況下：（1）當(dāng)電石爐運(yùn)行正常，電爐變輸出有功功率達(dá)到12000KW時，將低壓電容補(bǔ)償投入運(yùn)行，每相手動投入3組低壓電容（可連續(xù)投入間隔時間自行掌握），投入完成后穩(wěn)定5-10分鐘，然后將電容投入后運(yùn)行方式由手動切換至自動投切（注：低壓補(bǔ)償自動投切待整體調(diào)試完成后才可使用，當(dāng)前生產(chǎn)使用手動投切，自12000KW開始負(fù)荷每升高1000KW投入一組電容，這期間一定保證功率因數(shù)小于等于0.95，直至投送完成）。電容器中、低壓補(bǔ)償要求1、在電石爐爐況較好的情況下：電容器中、低壓補(bǔ)償要求（2）電石爐根據(jù)生產(chǎn)要求逐步提升負(fù)荷，低壓電容器根據(jù)生產(chǎn)情況自動投入補(bǔ)償，當(dāng)電爐變輸出功率達(dá)到18000KW以上，低壓補(bǔ)償全部投入且正常做功的情況下，電石爐功率因素仍低于0.91時，此時可根據(jù)生產(chǎn)需要，手動投入中壓補(bǔ)償；電容器中、低壓補(bǔ)償要求（2）電石爐根據(jù)生產(chǎn)要求逐步提升負(fù)荷，電容器中、低壓補(bǔ)償要求（3）投入中壓補(bǔ)償時，當(dāng)功率因數(shù)在0.89-0.90之間，投入1-6#爐投入600Kvar中壓補(bǔ)償電容器一組；投入7-10#爐投入900Kvar中壓補(bǔ)償電容器一組；當(dāng)功率因數(shù)在0.89以下時投入1200Kvar中壓補(bǔ)償電容一組，以此類推，低壓補(bǔ)償全部投入的情況下，將中壓補(bǔ)償電容器逐組投入，直至整體功率因數(shù)控制在0.91-0.94之間，功率因數(shù)不得超過0.95，兩組中壓補(bǔ)償電容器投入時間間隔不得低于5分鐘。電容器中、低壓補(bǔ)償要求（3）投入中壓補(bǔ)償時，當(dāng)功率因數(shù)在0電容器中、低壓補(bǔ)償要求（4）在電石爐處理料面、降檔停電時，必須先退出中壓補(bǔ)償，后退出低壓補(bǔ)償，也就是說降擋停電前就將中壓補(bǔ)償逐步退出，當(dāng)負(fù)荷降至18000KW時，將低壓補(bǔ)償逐步退出（注：在負(fù)荷降至10000KW時，低壓補(bǔ)償必須全部退出）。（5）中低壓配合補(bǔ)償時的投用原則：以低壓補(bǔ)償為主，中壓補(bǔ)償為輔的原則。電容器中、低壓補(bǔ)償要求（4）在電石爐處理料面、降檔停電時，必電容器中、低壓補(bǔ)償要求（6）當(dāng)遇到緊急的爐況突發(fā)事故時，先退中壓補(bǔ)償電容后拍急停按鈕；退中壓補(bǔ)償電容與拍急停按鈕時間間隔不得低于5秒。（7）當(dāng)電石爐生產(chǎn)負(fù)荷達(dá)到滿載時，低壓電容全部投入后，工藝操作人員與110kV變電站值班操作人員電話對接，詢問整臺電石爐運(yùn)行的高壓側(cè)整體功率因數(shù)是否在0.90以上，功率因數(shù)已達(dá)到0.90不做調(diào)節(jié)，功率因數(shù)小于0.90，適當(dāng)再投入一組中壓補(bǔ)償電容。電容器中、低壓補(bǔ)償要求（6）當(dāng)遇到緊急的爐況突發(fā)事故時，先退電容器中、低壓補(bǔ)償要求（8）在切除和投入同一臺中壓補(bǔ)償電容器時，投入和切除的時間間隔不得低于15分鐘。（9）投切中壓補(bǔ)償前，必須先通知110KV變電站，得到許可后方可進(jìn)行操作。（10）焙燒電極時不投中、低壓補(bǔ)償電容。電容器中、低壓補(bǔ)償要求（8）在切除和投入同一臺中壓補(bǔ)償電容器高溫天氣電容投切規(guī)定鑒于目前低壓電容頻發(fā)擊穿事故和高溫天氣的到來，為了保證電石爐生產(chǎn)平穩(wěn)和功率因數(shù)達(dá)標(biāo)，對中、低壓電容器的投切做如下規(guī)定：低壓電容器投入以電容器柜下層電容器為主，盡量少投或不投上層電容器。投入低壓電容器后，功率因數(shù)不達(dá)標(biāo)可投入1至2組中壓補(bǔ)償電容，功率因數(shù)保證在0.92左右，不易太高。高溫天氣電容投切規(guī)定鑒于目前低壓電容頻發(fā)擊穿事故和高溫天氣的高溫天氣電容投切規(guī)定各電石生產(chǎn)車間，在爐況不好的情況下（指塌料頻發(fā)時），盡量不投中壓補(bǔ)償，有需要時最多將中壓補(bǔ)償投入一組，不得多投。變電站值班人員對外線（工冶一、二、三、四）功率因數(shù)監(jiān)測，當(dāng)外線功率因數(shù)低于0.905時，要求功率因數(shù)低的電石爐投入電容，保證總體功率因數(shù)達(dá)標(biāo)避免不必要的罰款。高溫天氣電容投切規(guī)定各電石生產(chǎn)車間，在爐況不好的情況下（指塌高溫天氣電容投切規(guī)定對投入兩組中壓電容器和電容器柜下層電容器全部投入后，功率因數(shù)仍不達(dá)標(biāo)的可將低壓電容器上層電容器適當(dāng)投入運(yùn)行，保證電石爐的正常生產(chǎn)。補(bǔ)償電容器的投切以低壓電容器為主，中壓補(bǔ)償電容器為輔的辦法進(jìn)行功率因數(shù)管控。此規(guī)定自下發(fā)之日起各電石車間嚴(yán)格執(zhí)行。高溫天氣電容投切規(guī)定對投入兩組中壓電容器和電容器柜下層電容器電石爐無功補(bǔ)償知識電石爐無功補(bǔ)償知識什么是無功功率電網(wǎng)中電力設(shè)備大多是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的，他們在能量轉(zhuǎn)換過程中建立交變的磁場，在一個周期內(nèi)吸收的功率和釋放的功率相等。電源能量在通過純電感或純電容電路時并沒有能量消耗，僅在負(fù)荷與電源之間往復(fù)交換，在三相之間流動，由于這種交換功率不對外做功，因此稱為無功功率。什么是無功功率電網(wǎng)中電力設(shè)備大多是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的，他什么是無功功率從物理概念來解釋感性無功功率：由于電感線圈是貯藏磁場能量的元件，當(dāng)線圈加上交流電壓后，電壓交變時，相應(yīng)的磁場能量也隨著變化。當(dāng)電壓增大，電流及磁場能量也就相應(yīng)加強(qiáng)，此時線圈的磁場能量就將外電源供給的能量以磁場能量形式貯藏起來；當(dāng)電流減小和磁場能量減弱時，線圈把磁場能量釋放并輸回到外面電路中。交流電感電路不消耗功率，電路中僅是電源能量與磁場能量之間的往復(fù)轉(zhuǎn)換。什么是無功功率從物理概念來解釋感性無功功率：由于電感線圈是貯什么是無功功率從物理概念來解釋容性無功功率：由于電容器是貯藏電場能量的元件，當(dāng)電容器加上交流電壓后，電壓交變時，相應(yīng)的電場能量也隨著變化。當(dāng)電壓增大，電流及電場能量也就相應(yīng)加強(qiáng)，此時電容器的電場能量就將外電源供給的能量以電場能量形式貯藏起來；當(dāng)電壓減小和電場能量減弱時，電容器把電場能量釋放并輸回到外面電路中。交流電容電路不消耗功率，電路中僅是電源能量與電場能量之間的往復(fù)轉(zhuǎn)換。什么是無功功率從物理概念來解釋容性無功功率：由于電容器是貯藏?zé)o功分類感性無功：電流矢量滯后于電壓矢量90°

如電動機(jī)、變壓器、晶閘管變流設(shè)備等容性無功：電流矢量超前于電壓矢量90°

如電容器、電纜輸配電線路等基波無功：與電源頻率相等的無功（50HZ）諧波無功：與電源頻率不相等的無功無功分類感性無功：電流矢量滯后于電壓矢量90°什么是功率因數(shù)

實際供用電系統(tǒng)中的電力負(fù)荷并不是純感性或純?nèi)菪缘?，是既有電感或電容、又有電阻的?fù)載。這種負(fù)載的電壓和電流的相量之間存在著一定的相位差，相位角的余弦cosφ稱為功率因數(shù)，又稱力率。它是有功功率與視在功率之比。三相功率因數(shù)的計算公式為：

什么是功率因數(shù)實際供用電系統(tǒng)中的電力負(fù)荷并不是純感性或純什么是功率因數(shù)

式中：cosφ—功率因數(shù)

P—有功功率，KWQ—無功功率，KvarS—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。在三相對稱電路中，各相電壓、電流為對稱，功率因數(shù)也相同。那么三相電路總的功率因數(shù)就等于各相的功率因數(shù)。什么是功率因數(shù)式無功補(bǔ)償?shù)淖饔脽o功補(bǔ)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(fù)載的有功和無功功率。安裝并聯(lián)電容器進(jìn)行無功補(bǔ)償，可限制無功功率在電網(wǎng)中的傳輸，相應(yīng)減少了線路的電壓損耗，提高了配電網(wǎng)的電壓質(zhì)量。無功補(bǔ)償?shù)淖饔脽o功補(bǔ)償?shù)闹饕饔镁褪翘岣吖β室驍?shù)以減少設(shè)備容無功補(bǔ)償?shù)淖饔?．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，Kvar U—額定電壓，KVR—線路總電阻，Ω Xl—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、Xl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。無功補(bǔ)償?shù)淖饔?．提高電壓質(zhì)量無功補(bǔ)償?shù)淖饔?．提高變壓器的利用率，減少投資功率因數(shù)由cosφ1提高到cosφ2提高變壓器利用率為：由此可見，補(bǔ)償后變壓器的利用率比補(bǔ)償前提高ΔS%，可以帶更多的負(fù)荷，減少了輸變電設(shè)備的投資。無功補(bǔ)償?shù)淖饔?．提高變壓器的利用率，減少投資無功補(bǔ)償?shù)淖饔?．減少用戶電費(fèi)支出（1）可避免因功率因數(shù)低于規(guī)定值而受罰。（2）可減少用戶內(nèi)部因傳輸和分配無功功率造成的有功功率損耗，電費(fèi)可相應(yīng)降低。無功補(bǔ)償?shù)淖饔?．減少用戶電費(fèi)支出無功補(bǔ)償?shù)淖饔?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?。無功補(bǔ)償?shù)淖饔?提高電力網(wǎng)傳輸能力電容器無功補(bǔ)償原理電力系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)元件的阻抗主要是感性的，需要容性無功來補(bǔ)償感性無功。電容器無功補(bǔ)償原理電力系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)元件的阻抗主要是感性的，需要電容器無功補(bǔ)償原理將電容并入RL電路之后，電路如圖（a）所示。該電路電流方程為

由圖（b）的向量圖可知，并聯(lián)電容后U與I的相位差變小了，即供電回路的功率因數(shù)提高了。此時供電電流的相位滯后于電壓，這種情況稱為欠補(bǔ)償。若電容C的容量過大，使得供電電流的相位超前于電壓，這種情況稱為過補(bǔ)償。其向量圖如（c）所示。通常不希望出現(xiàn)過補(bǔ)償?shù)那闆r，因為這樣會：（1）引起變壓器二次側(cè)電壓的升高（2）容性無功功率在電力線路上傳輸同樣會增加電能損耗（3）如果供電線路電壓因而升高，還會增大電容器本身的功率損耗，使溫升增大，影響電容器使用壽命。電容器無功補(bǔ)償原理將電容并入RL電路之后，電路如圖（a）所示電石爐補(bǔ)償原理電石爐是一種耗電量巨大的工業(yè)電爐。主要由爐殼，爐蓋、爐襯、短網(wǎng)，水冷系統(tǒng)，排煙系統(tǒng)，除塵系統(tǒng)，電極殼，電極壓放及升降系統(tǒng)，上下料系統(tǒng)，把持器，燒穿器，液壓系統(tǒng)，礦熱爐變壓器及各種電器設(shè)備等組成。根據(jù)電石爐的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及工作特點(diǎn)，電石爐的系統(tǒng)電抗的70％是由短網(wǎng)系統(tǒng)產(chǎn)生的，電石爐系統(tǒng)損耗如下圖所示電石爐補(bǔ)償原理電石爐是一種耗電量巨大的工業(yè)電爐。主要由爐殼，電石爐補(bǔ)償原理電石爐補(bǔ)償原理電石爐補(bǔ)償原理由上圖可見，短網(wǎng)的損耗占據(jù)了系統(tǒng)自身損耗的70%以上，而短網(wǎng)是一個大電流工作的系統(tǒng)，最大電流可以達(dá)到上萬安培，因此短網(wǎng)的性能在很大程度上決定了電石爐的性能，由于短網(wǎng)的感抗占整個系統(tǒng)的70%以上，不論是高煙罩開放式爐、矮煙罩半密閉式爐還是全密閉式爐的短網(wǎng)系統(tǒng)的感抗均較大，基于這個原因，電石爐的自然功率因數(shù)很難達(dá)到0.85以上，絕大多數(shù)的爐子的自然功率因數(shù)都在0.7~0.8之間。電石爐補(bǔ)償原理由上圖可見，短網(wǎng)的損耗占據(jù)了系統(tǒng)自身損耗的70電石爐補(bǔ)償原理較低的功率因數(shù)不僅使變壓器的效率下降，消耗大量的無用功，浪費(fèi)大量電能，且被電力部分加收額外的電力罰款，同時由于電極的人工控制以及堆料的工藝，導(dǎo)致三相間的電力不平衡加大，最高不平衡度可以達(dá)到20％以上，這導(dǎo)致冶煉效率的低下，電費(fèi)增高，因此提高短網(wǎng)的功率因數(shù)，降低電網(wǎng)不平衡就成了降低能耗，提高冶煉效率的有效手段。電石爐補(bǔ)償原理較低的功率因數(shù)不僅使變壓器的效率下降，消耗大量電石爐補(bǔ)償原理如果采取適當(dāng)?shù)氖侄?，提高短網(wǎng)功率因數(shù)，改善電極不平衡度，那么將可以達(dá)到以下的效果：A、降低生產(chǎn)電耗3%～6％；B、提高產(chǎn)品產(chǎn)量5%～15％。電石爐補(bǔ)償原理如果采取適當(dāng)?shù)氖侄?，提高短網(wǎng)功率因數(shù)，改善電極中壓補(bǔ)償?shù)膬?yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1、可以提高功率因數(shù)。

2、具有提高功率入爐功率的優(yōu)點(diǎn)，在同樣檔位，一次

側(cè)同樣的電流，入爐有功功率增加而電爐變不超負(fù)荷。

3、具有提高二次電壓的優(yōu)點(diǎn)。（可提高30%左右）中壓補(bǔ)償?shù)膬?yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：中壓補(bǔ)償?shù)膬?yōu)缺點(diǎn)缺點(diǎn)：電石爐采用中壓繞組進(jìn)行無功補(bǔ)償造成爐變中壓繞組損壞的現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，一旦變壓器損壞，返修停產(chǎn)的周期都比較長，這對生產(chǎn)企業(yè)造成了很大的損失。解決不了電爐變壓器低壓線圈的出力問題。中壓補(bǔ)償?shù)膬?yōu)缺點(diǎn)缺點(diǎn)：中壓補(bǔ)償易發(fā)生的危害中壓繞組的容量比主繞組的容量小很多，其抗短路的能力也就比主繞組弱很多，一旦發(fā)生中壓繞組側(cè)的相間短路，往往是中壓繞組先損壞。電容器容量的調(diào)節(jié)方式也影響到爐變的安全運(yùn)行。電爐變中壓補(bǔ)償不適合采用較大容量的分組投切方式，因為每投切一次電容器其合閘涌流都會使?fàn)t變中壓繞組承受一次較大的電動力沖擊，如果頻繁沖擊將會使?fàn)t變中壓繞組長期工作后逐漸變形損壞。值得注意的是，中壓繞組流過的是純?nèi)菪詿o功電流，而低壓繞組流過的是有功加無功電流，而一次繞組流過的是有功加少量無功電流，因此中壓繞組的電流總是超前于其它兩個繞組，其與其它兩個繞組產(chǎn)生的電動力就會在吸力與斥力之間振動，從而造成中壓繞組更容易變形，大部分損壞的電爐變經(jīng)解剖后都發(fā)現(xiàn)有中壓繞組移位現(xiàn)象。中壓補(bǔ)償易發(fā)生的危害中壓繞組的容量比主繞組的容量小很多，其抗中壓補(bǔ)償易發(fā)生的危害中壓繞組負(fù)荷為純電容，容性電流流過時會在中壓繞組上導(dǎo)致電壓升高，而感性電流是電壓降低，也就是說中壓繞組的每匝電勢要高于其它繞組，加上投切電容時的瞬時過電壓也會造成中壓繞組更容易損壞。中壓補(bǔ)償易發(fā)生的危害中壓繞組負(fù)荷為純電容，容性電流流過時會在低壓補(bǔ)償提高功率因數(shù)的同時，提高變壓器的有功輸出率，降低變壓器、短網(wǎng)的無功消耗。調(diào)平三相功率，提高變壓器的輸出能力。使三相功率不平衡度下降，達(dá)到三相功率相等。提高爐面溫度，使反應(yīng)加快，達(dá)到提高產(chǎn)品質(zhì)量、降耗和增產(chǎn)的目的。三相分開控制，根據(jù)各相電極的無功損失分相進(jìn)行補(bǔ)償。低壓補(bǔ)償提高功率因數(shù)的同時，提高變壓器的有功輸出率，降低變壓低壓補(bǔ)償同時提高變壓器的有功輸出能力，提升變壓器二次電壓，有利于電石爐電極的下插，單項控制，分相動態(tài)補(bǔ)償可使達(dá)到三相功率平衡。使電石爐的功率中心、熱力中心和爐膛中心重合。使坩堝擴(kuò)大，熱量集中，提高爐面溫度，使?fàn)t內(nèi)反應(yīng)加快，達(dá)到降耗和增產(chǎn)的目的，增加了電石爐的使用壽命。低壓補(bǔ)償同時提高變壓器的有功輸出能力，提升變壓器二次電壓，有低壓補(bǔ)償?shù)蛪貉a(bǔ)償可以解決電爐變壓器的出力問題，但低壓補(bǔ)償?shù)碾娏鞣浅４?，設(shè)備運(yùn)行時，大量的接觸器頻繁動作，設(shè)備的故障率及設(shè)備維護(hù)量都很大。低壓補(bǔ)償?shù)蛪貉a(bǔ)償可以解決電爐變壓器的出力問題，但低壓補(bǔ)償?shù)碾娧a(bǔ)償示意圖電爐供電網(wǎng)110KV電爐變壓器二次側(cè)100—250v電爐冶煉短網(wǎng)系統(tǒng)(低電壓大電流)電極系統(tǒng)水冷電纜爐膛CTPT低壓補(bǔ)償系統(tǒng)中壓補(bǔ)償系統(tǒng)補(bǔ)償示意圖電爐供電網(wǎng)110KV電爐變壓器二次側(cè)電容器的操作(1)在正常情況下，停電操作時，應(yīng)先將P1-P4電容器退出，再斷開變壓器電源側(cè)斷路器。恢復(fù)送電時應(yīng)與此順序相反。(2)事故情況下，必須將P1-P4電容器組退出，5秒后再拍急停按鈕斷電。(3)電容器組斷路器跳閘后不準(zhǔn)強(qiáng)送電。保護(hù)熔絲熔斷后，未經(jīng)查明原因之前，不準(zhǔn)更換熔絲送電。(4)電容器組禁止帶電荷合閘。電容器組再次合閘時，必須在斷路器斷開3min之后才可進(jìn)行。

電容器的操作(1)在正常情況下，停電操作時，應(yīng)先將P1-P4公司電容器簡介低壓電容器（連接在爐變短網(wǎng)上的電容）：每個電容器45Kvar，每小組18個電容器，1-6#爐每相有8大組電容器，7-10#電容每相有16組,1-10#爐每相補(bǔ)償總無功量是19440Kvar，每臺電石爐有3相。中壓補(bǔ)償電容器：中壓電容器共分四組P1、P2、P3、P4，1-6#爐P1、P2是1200Kvar，P3、P4是600Kvar。7-10#爐P1、P2是900Kvar，P3、P4是1200Kvar。公司電容器簡介低壓電容器（連接在爐變短網(wǎng)上的電容）：每個電容電容器中、低壓補(bǔ)償要求1、在電石爐爐況較好的情況下：（1）當(dāng)電石爐運(yùn)行正常，電爐變輸出有功功率達(dá)到12000KW時，將低壓電容補(bǔ)償投入運(yùn)行，每相手動投入3組低壓電容（可連續(xù)投入間隔時間自行掌握），投入完成后穩(wěn)定5-10分鐘，然后將電容投入后運(yùn)行方式由手動切換至自動投切（注：低壓補(bǔ)償自動投切待整體調(diào)試完成后才可使用，當(dāng)前生產(chǎn)使用手動投切，自12000KW開始負(fù)荷每升高1000KW投入一組電容，這期間一定保證功率因數(shù)小于等于0.95，直至投送完成）。電容器中、低壓補(bǔ)償要求1、在電石爐爐況較好的情況下：電容器中、低壓補(bǔ)償要求（2）電石爐根據(jù)生產(chǎn)要求逐步提升負(fù)荷，低壓電容器根據(jù)生產(chǎn)情況自動投入補(bǔ)償，當(dāng)電爐變輸出功率達(dá)到18000KW以上，低壓補(bǔ)償全部投入且正常做功的情況下，電石爐功率因素仍低于0.91時，此時可根