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在電網中,由電源供給負載的電功率有兩種:一種是有功功率,另一種是無功功率 。有功功率是保持用電設備正常運行所需的電功率,也就是將電能轉換為其他形式能量(機械能、光能、熱能)的電功率。比如:5.5kW的電動機就是把5.5kW的電力轉換為機械能,帶動水泵抽水或脫粒機脫粒;各種照明設備將電能轉換為光能,供人們生活和工作照明。無功功率比較抽象,它是用于電路內電場與磁場,并用來在電氣設備中建立和維持磁場的電功率。凡是有電磁線圈的電氣設備,要建立磁場,就要消耗無功功率。比如40W的日光燈,除需40W有功功率(鎮流器也需消耗一部分有功功率)來發光外,還需80var左右的無功功率供鎮流器的線圈建立交變磁場用。由于它對外不做功,才被稱之為"無功"。
無功功率決不是無用功率,它的用處很大。電動機需要建立和維持旋轉磁場,使轉子轉動,從而帶動機械運動,電動機的轉子磁場就是靠從電源取得無功功率建立的。變壓器也同樣需要無功功率,才能使變壓器的一次線圈產生磁場,在二次線圈感應出電壓。因此,沒有無功功率,電動機就不會轉動,變壓器也不能變壓,交流接觸器不會吸合。
在正常情況下,用電設備不但要從電源取得有功功率,同時還需要從電源取得無功功率。如果電網中的無功功率供不應求,用電設備就沒有足夠的無功功率來建立正常的電磁場,那么這些用電設備就不能維持在額定情況下工作,用電設備的端電壓就要下降,從而影響用電設備的正常運行。
電網輸出的功率包括兩部分:一是有功功率;二是無功功率。直接消耗電能,把電能轉變為機械能,熱能,化學能或聲能,利用這些能作功,這部分功率稱為有功功率;不消耗電能,只是把電能轉換為另一種形式的能,這種能作為電氣設備能夠作功的必備條件,并且這種能是在電網中與電能進行周期性轉換,這部分功率稱為無功功率,如電磁元件建立磁場占用的電能,電容器建立電場所占的電能。電流在電感元件中作功時,電流超前于電壓90度。而電流在電容元件中作功時,電流滯后電壓90度。在同一電路中,電感電流與電容電流方向相反,互差180度。如果在電磁元件電路中有比例地安裝電容元件,使兩者的電流相互抵消,使電流的矢量與電壓矢量之間的夾角縮小,從而提高電能作功的能力,這就是無功補償的道理。
從無功功率的作用可知,用電設備不但要從電源取得有功功率,同時還需要從電源取得無功功率,如果電網中的無功功率過低,用電設備就沒有足夠的無功功率來建立正常的電磁場,這些用電設備就不能維持在額定情況下工作,用電設備的端電壓就要下降,從而影響用電設備的正常運行。
當電網線路中供給的無功功率遠遠滿足不了負荷的需要時,我們就需要設置一些無功補償裝置來補充無功功率,以保證用戶對無功功率的需要,這樣用電設備才能在額定電壓下工作。這就是我們所說的無功功率補償。合理的選擇補償裝置,可以做到最大限度的減少網絡的損耗,使電網質量提高。反之,如選擇或使用不當,可能造成供電系統,電壓波動,諧波增大等諸多因素。
①集中補償:裝設在企業或地方總變電所6~35KV母線上,可減少高壓線路的無功損耗,而且能提高本變電所的供電電壓質量。
②分散補償:裝設在功率因數較低的車間或村鎮終端變、配電所的高壓或低壓母線上。這種方式與集中補償有相同的優點,但無功容量較小,效果較明顯。
③就地補償:裝設在異步電動機或電感性用電設備附近,就地進行補償。這種方式既能提高用電設備供電回路的功率因數,又能改變用電設備的電壓質量。