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無功補償的影響
節約企業電費。提高功率因數對企業的直接經濟效益是顯而易見的。在國家電價體系中,從合理使用有限的電能出發,對不同企業的不同功率因數要求達到的不同數值進行了規定。如果功率因數低于規定值,就要多收電費,而電費高于規定值,所以電費可以相應降低。因此,提高功率因數對企業具有重要的經濟意義。
在現代電力企業中,在大量不同容量的感應設備接入電力系統時,電網的傳輸功率除了需要有功功率外,還需要無功功率。例如,自然平均功率因數介于0.70和0.85之間。電網的無功功率消耗占有功功率消耗的60%-90%。當功率因數提高到0.95左右時,重慶無功補償功率消耗僅占功率消耗的30%左右。由于無功輸入的減少,將給用電企業帶來效益。
提高設備利用率。對于原供電設備,在有功功率相同的情況下,由于功率因數的提高和負荷電流的減小,變壓器、開關和導線通過送電到負荷的功率儲備增加,滿足負荷增長的需要;如果原有電網已經超負荷運行,功率因數的提高會引起輸電無功電流的降低,系統不能超負荷運行,這樣才能充分發揮原有設備的潛力;對于處于設計階段的新建企業,可以降低設備的容量,降低設備的容量投資成本降低。在一定條件下,提高功率因數可以降低所選變壓器的容量。因此,采用無功補償不僅降低了初期投資成本,而且降低了運行后的基本用電成本。
降低系統能耗
補償前后線路有功功率不變,P=iucosφ。由于cosφ增大,補償后的電壓U2略大于補償前的電壓U1。為了便于分析,可以認為U2≈U1可以由i1cosφ1=i2cosφ2導出。也就是說,I1/I2=cosφ2/cosφ1,因此線損P降低的百分比為:
ΔP%=(1-I22/I12)×100%=(1-COS2φ1/COS2φ2)×100%
當功率因數由0.70提高到0.85,再提高到0.95時,按式(2)計算,有功損耗可降低20%~45%。
提高電壓質量。以線路末端只有一個集中負荷為例,假設線路電阻和電抗為R,x,有功功率和無功功率為p和Q,則電壓損失Δu為:
△u=(PR+QX)/UE×10-3(kV)兩部分損耗:PR/UE→輸送有功負荷p產生;QX/UE→輸送無功負荷Q;
配電線路:x=(2-4)r,△u主要由無功負荷Q的傳遞產生。
變壓器:x=(5-10)rqx/UE=(5-10)PR/UE變壓器△u幾乎全部由無功負載Q的傳輸產生。
由此可見,降低無功功率q,有利于線路端電壓的穩定和大電機的起動。因此,無功補償可以提高電壓質量(電壓穩定度一般不超過3%)。但是僅通過提高電壓質量來安裝電容器是不經濟的。應用無功補償的主要目的是提高功率因數,降低線損。電壓調節只是輔助功能。
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