为什么要进行电容补偿?如何补偿?

YC龙华电力


为什么要进行电容补偿?如何补偿?电容补偿有何作用?


电气设备主要分为三大类,阻性设备、感性设备、容性设备。

阻性设备是指电阻类用电设备。电阻主要是把电能转换成热量,所以我们可以简单的把阻性设备理解成发热的这一类用电设备。(阻性设备比如:热得快、热水器、电炉等)

感性负载是指电感类用电设备。“电感”也叫“电感线圈”,所以我们可以简单的把感性设备理解成线圈这一类的用电设备。(感性设备比如:电机、风扇、空调等)

容性设备是指电容类用电设备,这一类用电设备在我们生活中非常少。比如(灭蚊灯、补偿柜等)

为什么要进行电容补偿?

为什么要用电容补偿,而不是用电阻或者电感补偿呢?

这是因为当交流电通入阻性负载中,由于阻性负载没有无功功率,所以它的电流和电压是同步的。

但是当交流电通入感性负载中,由于电感的作用,会使交流电的电压相位超前电流相位。

同样,当交流电通入容性负载中,由于电容的作用,会使得交流电的电流相位超前电压相位。

在日常用电设备中,大部分都是阻性负载和感性负载。阻性负载不需要无功功率,所以也不需要功率补偿。但是感性设备需要无功功率,它会造成电压相位和电流相位不同步、电压超前电流。所以要想电流和电压相位同步,就需要在感性负载上并联电容。因为感性负载造成电压超前电流、容性负载造成电流超前电压,它们一正一负,刚好抵消。

如何补偿?

现在一般都采用无功补偿控制器实现全自动补偿。

无功补偿接线图如下所示:

无功控制器Ua、Ub、Uc分别接在三相火线上,它可以给无功控制器提供电压信号;三个电流互感器接成星型,另外一端分别接无功控制器的Ia、Ib、Ic端,它们可以给无功控制器提供电流信号。当无功控制器有了电流信号和电压信号以后,它就可以计量出功率因素,从而控制8个接触器的线圈通电与断电。

当无功控制器检测到线路功率因素过低,那么它会自动接通一个接触器线圈。这样与该接触器主触头相连的电容组就被并联到了母线上,功率因素会升高。如果功率因素不够,那么无功控制器会继续接通一个线圈,再并联一组电容上去,直到功率因素达到设定值。

当无功控制器检测到线路功率因素过高,那么它会自动切除一组电容。由于线路中负载一直是动态变化的,所以无功补偿也是动态的。

无功补偿的作用?

无功补偿的主要作用是用来提高功率因数,提高功率因数的主要目的是提高电源利用率及减少能源损耗。

同样一个电源(变压器),如果变压器容量输出的功率全部是有功功率,那就可以全部转化成经济效益,因为供电公司是按有功功率来收费的。

如果变压器容量输出功率除了有功功率以外,还需要分一部分出来输出无功功率。那能输出的有功功率自然会变少,经济效益就会降低。所以供电公司要求各工厂功率因数不得低于某一个值,如果过低就会被罚款。


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电工学院


为什么要进行电容补偿?如何补偿?

答;因为在低供电系统中感性负载的存在,使无功功率白白消耗了能量,而无功功率占用了变压器额定输出电流相当一部分,使电源效率大大降低;而电容器它的特性正好与电感性负载相反,电容中的电流超前电压90º,所以用补偿电容器来填补这个缺陷,让它代替交流电源来负责向电感性负载交换无功电流,这就是电容无功补偿的原理与条件。

简单地说,并联连接于50Hz交流电力系统中的电容补偿柜,主要用于补偿电感性负载的无功功率,改善功率因数,改善电压质量,降低线路损耗,提高系统或变压器的有功功率输出。


学习过电工学的人都知道,在交流电路中,它的瞬时功率并不是一个恒定值,因为交流电是正弦波,例如我们用的50 Hz的交流电,它每秒钟变化50次,而在其中一个周期内的平均值叫做有功功率,用符号P表示;意思是说,在具有电感(或电容)的电路中,电感(或电容)在半个周期的时间里把电源的能量变成磁场(或电场)能量存储起来,而在另外半个周期的时间里又把存储的磁场(或电场)能量又送还给电源了。它们之间只是与电源进行能量的交换,并没有真正消耗能量。人们把电感(或电容)与电源之间能量交换的最大速度率叫做无功功率,用符号Q表示,单位为乏尔(Var)或者千乏(KVa);综合上述,它们之间的关系可表示为:S²=P²+Q²。

而在交流电路中;

对于电动机的电感性负载来说,它涉及到一个功率因数的名词,即:在电路中,电压与电流之间的相位差φ的余弦cosφ,叫做电路中的功率因数。即cosφ=P/S,而视在功率又等于√P²+Q²,所以换算公式表示为:cosφ=P/S=P/√P²+Q²。

说到这里估计许多阅读者还是没有真正明白其中的含义是什么。最后只能够简单地说,100千伏安的变压器只能够带动80~90千伏安的用电负荷,折合为75个千瓦,还有10~20千伏安就是无功功率。

至于提问者所说的如何补偿,很简单现在有专门设计制造电容补偿柜的生产厂家,他们会根据不同功率变压器来配置补偿柜;并且还是智能化的,与配电监测系统,远程通信控制,防盗报警等,无论是室内、室外的补偿柜都按照国家标准生产。

以上为个人观点,仅供提问者参考。

知足常乐2019.2.27日于上海


知足常乐0724


电容电压滞后90度,电感电流滞后90度。

电容补偿一般是为了提高功率因素,而感性负载自身电感量受电源50Hz影响,不会完全匹配,而且一般情况下禁止谐振。

一旦谐振会对电网产生冲击,简单的可以这么理解感性负载与电旁补偿。

阻性负载,交流电升高,电流也增大,同步,功率因素1。

感性负载,交流电升高,电流没到,片刻后电流产生,此时电源电压已下降,即总是慢半拍。功率因素小于1,因为总是不能在电源最大时产生电流。

容性负载,电容两端电压不能突变,电源电压升高充电,没有负载时保持(对电源放电),有负载时开始放电下降,电压总是不能为零。功率因素大于1,因为电源为零时它还有电,使负载有效值增加。

如何补偿,最佳当然是电容的存电恰好能提供电感的压降,使功率因素为1。通过电容与电感的配合,使感性负载特性更接近阻性负载。

这样感性负载既能得到额定电压,电网也不用额外提供能量,并且能避免谐振产生。

一般是电容补偿后功率因素稍小于1。避免电感芯剩磁残留。具体大小应按不同设备的需要计算。

通用公式:Qc=Pe(tgφ1-tgφ2),不要找我解释公式,我没算过。


梦景仙


为什么要进行电容补偿?如何补偿?

在电路中有三种功率,视在功率、无功功率、有功功率,是因为交流电路中既有阻性负载、容性负载,又有感性负载,因此在电路中就有三种功率。

电源功率能够完全被利用是最理想的。在实际生活中除了阻性负载之外其余的两种负载类型都不能完全利用电源率,因此在供电设备输出的总功率既有有功功率又有无功功率。又因为电源设备的容量大小不是随机变化的,而是恒定在某一值。此时要是功率因素越低,有功功率越小,说明了电源设备提供的总功率利用率越小,反之就是无功功率占比变大,对于供电部门来说亏死了!

而且在供电线路上也会有损失,当电源设备的电源电压和负载有功功率恒定时,功率因素越低在供电线路的损耗越大。倘若没有提高功率因素的话,在供电线路损失的电能、感性负载及容性负载消耗的无功功率都有供电部门承担,那供电部门血亏。我们作为用户交的电费是按照用电设备消耗有功功率来计费的,他们付出的结果没有得到理想的回报而是浪费了,肯定得想办法解决尽可能解决电能损耗,那就是提高功率因素。

电容补偿不仅是提高功率因素,还能提高供电设备利用率,充分发挥供电设备的供电能力。


假如某电站以22万伏特高压输送给负载44万千瓦电,若供电线路电阻为20欧姆,负载功率因素起初为0.75,随后提高到0.95,一年可以减少多少电能损耗?通过计算可知,若负载功率为0.75时,线电流为2667A,负载功率因素为0.95时,线电流为2105A。如果按照现在的0.588元/度来计费,那么一年可以在供电线路减少约1.4亿元的损失。要是向有功功率为0.75、额定电压为380V,电源设备视在功率为440KVA,功率因素提高到0.95,供电负载数肯定增加。由题目可知,供电电源的额定电流约1158A,功率因素为0.75时可供负载数约75个,要是把功率因素提高到0.95的话,可供负载数约95个。

由此可见,电容补偿提高功率因素不仅是可减少输电线路的电能损耗,还可以提高供电设备利用率,使供电设备的供电能力得到充分发挥。


Talk工控小白


在我们生产和生活中绝大多数负载是电感性的负载,比如各种型号的电动机、感应电炉、各种类型的变压器等都有大量的电感线圈,这些电感性负载在工作时并不是把所有的电能转化为机械能或热能,总有一部分能量会把电能存储在磁场当中,这时电能并没有被消耗掉,只是在电感和电源之间通过电气回路不停得交换,这时电压与电流不同步其相差90度的电角度。这种电能与磁能相互的转换并没有转换成我们想要的机械能或者热能。在转换的过程中只是做了两种能量的转换转换所做的功我们称之为“无功功率”(Q)。但是我们要知道这种“无功”并不是我们想象的那种“没有用的电功率”。我们之所以称它为“无功”是因为它的功率并不转化为我们所需要的机械能或热能。

在实际生产中我们总希望电动机能提供的功率能全部转化为机械能最好,然而事情并不像我们想象的那样,电动机从电能转化来的机械能只占电动机总功率的一部分,我们把这部分称之为有功功率。为了提高有功功率在总功率中所占的“份额”,我们就要设法提高有功功率(P)的比重,这就需要进行电容补偿才能达到这个目的。

我们把这个有功功率在总功率(S)中所占的比重用一个式子来衡量,用式子表达也就是P/S,我们也称为功率因数。由于无功功率的存在,所以这个总功率(S)总是大于有功功率(P)的,不难看出这个比值总是小于1。为了使这个比值尽量接近1我们就要提高这个比值,那么提高的手段之一就是要进行电容补偿。

下面我们要聊聊怎样进行补偿呢?在实践生产中人们主要采用了两种补偿方法,一种方法是尽量降低无功功率,提高用电电路的自然功率因数的方法,比如我们可以合理使用电机,提高满负荷运行的时间;还可以合理的选择变压器的容量并改变变压器的运行方式使负载的运转效率提高到最佳状态,这样就可以提高电路的自然功率因数。

另一种补偿的方法是采用电容补偿法,常用的是电容补偿柜,采用电容的补偿是利用了电感的电流相角滞后电压,电容的电流相角超前电压,这两者是相互抵销的关系。也就是说通过补偿电容柜能够补偿被电感负载(比如电动机)所消耗的无功能量。

有时我们也会用到同步调相机进行补偿,当然这种使用场合相对比较少。

以上就是我对这个问题的回答,欢迎朋友们参与讨论。敬请关注电子及工控技术,欢迎大家转载,点赞!


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