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电力网中功率管理新应用发展

分类:工程师职称论文 时间:2016-01-05

  如何来促进提高对电力工程建设应用呢?对于现在电力建设上的新发展战略措施有哪些呢?不玩呢是一篇电力工程论文。我们也知道对于现在功率因数的常用方法之一就是与电感负载并联静电电容器。并联静电电容器只能向系统供给感性无功功率。使用时可以将电容器连成若干组,按需要成组地投入或切除,它的容量可大可小,即可以集中安装,又可以分散使用,从而可以在靠近负荷处就地安装,以减少线路上的功率损耗和电压损耗。其单位容量的投资费用较小,运行时有功功率损耗也较小,约为额定容量的0.3%~0.5%。

  摘要:电力网中功率因数的提高对国民经济的发展有着极为重要的意义。电网中因为电流落后于电压,在发电或传输线路上对它要进行修正和补偿,使电压与电流的正弦波曲线变体同步,需提高发电机励磁电流,此时会提高发电机工作电压,导致发电机损耗加大,同时也会使发电机绝缘线圈温度上升、寿命缩短,传输电压上升。因而提高功率因数对发电机绝缘、对减少系统损耗有好处,并且能使发电设备的容量得到充分的利用,同时也能节约大量电能。

  关键词:功率因数,无功功率,功率损耗,有功功率,电力工程师论文

  一、前言

  直流电路的功率等于电流与电压的乘积,但是在计算交流电路的平均功率时还要考虑电压与电流的相位差θ,即P=UIcosθ式中的cosθ是电路中的功率因数。电路的功率因数决定于负载的参数。只有在电阻负载的情况下,电流与电压同相位,这时的功率因数为1。对于其他负载来说功率因数都在0~1之间。现阶段电力网中几乎都采用人工补偿无功功率来提高功率因数,在电路中并联静电电容器,安装同步调相机、静止补偿器等,少数情况下可采用提高自然功率因数的方法。本文就人工补偿无功功率的方法来提高功率因数进行简单探讨。

  电力论文:《电力技术》,《电力技术》本着面向电力行业、提供优质服务的宗旨,充分发挥中电联各方面技术优势和行业唯一性特色,密切联系政府有关部门、电力企业、电力用户、科研院所和煤炭、装备等上下游行业,以报导全面的全国性技术和管理现状分析,及时的全国性安全、可靠、经济、环保数据分析和新成果评价等方式,充分体现电力技术发展方向性、全局性、时效性和前瞻性。

电力网中功率管理新应用发展

  二、功率损耗

  1、电力网中的功率损耗

  在电力网中当电压U与输出功率P一定时,电流I

  与功率因数成反比即: ,而在电力网中的功

  率损耗ΔP却与cosθ的平方成反比,即

  该式中r是电网中的电阻。

  由上可知功率因数越大电力网中的功率损耗ΔP就越小。能使发电设备的容量得到充分的利用,同时也能使电能得到大量的节约。这就是说,在同样的设备条件下更能有效利用电能。

  2、输电线路的无功损耗

  输电线路的无功损耗ΔQL由两部分组成,即线路串联电抗中的无功功率损耗ΔQLX与电路电容的充电功率ΔQB组成,表示为:

  由上式可见,电压较高(110KV及以上)的线路,传输功率较大时,线路消耗无功功率ΔQLX>ΔQB。

  3、变压器的无功损耗

  变压器的无功损耗ΔQT也由两部分组成,即变压器漏抗中的无功功率损耗ΔQTX与励磁损耗ΔQO组成。

  ΔQT与负荷无关,此损耗称为固定损耗;而ΔQTX与负荷S有关,称变动损耗。变压器从发电厂到用户要经过多级变压,无功功率损耗可达到用户负荷的50%~70%。

  4、发电设备的容量不能充分地利用

  P=UNINcosθ Q=UNINsinθ S=

  P为有功功率,Q为无功功率,S为视在功率

  图1 有功功率、无功功率、视在功率三者关系图

  由有功功率公式P=UNINcosθ。可见,当负载的功率因数cosθ<1时,发电机的电压又不允许超过额定值,显然这是机组发出的有功功率就减少了。功率因数越低机组发出的有功功率就越小,显然无功功率就越大。无功功率越大,即电路中的能量互换的规模就越大,机组的能量就不能充分的利用,其中一部分在发电机与负载之间互换。

  例如,容量为10000KV・A的变压器,如果cosθ=1就能发出1000KV的有功功率,但是在cosθ=0、8时只能发出8000KV的有功功率。当功率因数cosθ越小时发出的有功功率就越小。

  三、提高功率因数

  1、并联静电电容器

  电压和负载参数没有改变。但是电压和线路电流的相位差θ变小了,即功率因数cosθ变大了。

  在电感负载上并联电容器以后,减少了电源与负载的能量互换。这时电感所需要的无功功率大部分由电容器供给,使机组容量能够得到充分利用。

  当节点电压下降时,它向系统供给的无功功率也下降。当系统发生故障或其他原因导致电压降低时,电容器向系统供给的无功功率反而减少,从而导致电压继续下降。这是电容器在调节性能上的缺点。

  2、静止补偿器

  静止补偿器是20世纪70年代开始在实际生产中采用,是发展比较快的一种无功补偿装置。它由电容器组与可调电抗器组成,既可以向系统供给感性无功功率,也可以从系统吸取感性无功功率。

  电压变化时,静止补偿器能够快速地、平滑地调节,以满足动态无功功率的需要。因为它由静止元件组成,运行和维护方便,并且有功损耗较小(低于1%)。

  3、无功功率平衡

  电力系统的无功功率平衡表示为:

  其中, , 为系统中所有发电机发出的无功功率, 为系统中所有无功功率补偿装置发出的无功功率; 为系统中所有负荷需要的无功功率; 为网络元件的无功损耗。与有功功率一样,系统中应保持一定的有功功率备用,否则负荷增大时,电压质量无法保证。这个有功功率备用一般可取最大有功功率负荷的5%~8%。

  四、提高自然功率因数

  电力系统的负荷中,异步电动机占相当大的比重,它既需要有功功率,也需要无功功率。它需要的无功功率与有功功率的关系为:

  该式中 为电动机在空载时所需要的无功功率; , 分别为电动机在额定负荷时所需要的有功功率和无功功率;P为电动机的机械负荷; 为受载系数。

  从上式可见,异步电动机所需要的无功功率由两部分组成,第一部分是建立磁场所需的空载无功功率,约为 的60%~70%,与受载系数无关;第二部分与绕组漏抗中消耗的无功功率的平方成正比。当受载系数降低时,电动机所需的无功功率只有一小部分按受载系数的平方减小,而大部分维持不变。而受载系数降低,使得功率因数降低,因此,为了提高负荷的功率因数,所选用的电动机容量应该尽量接近它所带动的负载,即应使异步电动机与所拖动的机械功率配套。此外,为了减小用户所需要的无功功率,可以在有条件的企业中用同步电动机代替异步电动机,因为同步电动机不仅不需要系统供给无功功率,还可以运行在过励磁状态向系统发出无功功率,从而提高负荷的功率因数。由此可见,提高自然功率因数的方法有:合理选择异步电动机,避免电力变压器轻载运行;在生产条件允许的情况下,采用同步电动机代替异步电动机。

  五、结束语

  本文对在电力网中如何提高功率因数进行了探讨,重点探讨了通过人工补偿无功功率来提高功率因数,并对此提出了一些个人的见解,结合实际运算进行了说明,使我们对提高功率因数有了更深刻的认识。

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