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    節(jié)電技術(shù)
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    • 作者:
    • 來源:
    • 日期: 2017-11-23
    • 瀏覽次數(shù): 3842
     摘要:功率因數(shù)的高低關(guān)系到輸配電線路、設(shè)備的供電能力,也影響到其功率損耗。本文從理論上分析了提高功率因數(shù)對于節(jié)約電能,降低損耗,提高輸配電設(shè)備的供電能力方面的數(shù)量關(guān)系。  
    關(guān)鍵詞:功率因數(shù) 節(jié)能降損  
    1 前言  
    功率因數(shù)是供用電系統(tǒng)的一項(xiàng)重要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),用電設(shè)備在消耗有功功率的同時(shí),還需大量的無功功率由電源送往負(fù)荷,功率因數(shù)反映的是用電設(shè)備在消耗一定的有功功率的同時(shí)所需的無功功率。對于農(nóng)村用電負(fù)荷來說,主要是一些小加工業(yè)及照明負(fù)荷,其中大部分用電設(shè)備為感性負(fù)載,其功率因數(shù)都很低,影響了線路及配電變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。通過合理配置無功功率補(bǔ)償設(shè)備,以提高系統(tǒng)的功率因數(shù),從而達(dá)到節(jié)約電能,降低損耗的目的。  
    2 功率因數(shù)與無功功率的關(guān)系  
    功率因數(shù)反映的是用電設(shè)備消耗一定有功功率與視在功率的關(guān)系,用cosφ表示為:  
      
    用電設(shè)備消耗一定的有功功率時(shí)需要的無功功率可表示為:  
      
    由式(1)、(2)可得:Q=P×tgφ(3)  
    所以功率因數(shù)由cosφ1提高到cosφ2時(shí),需增加的無功補(bǔ)償容量可表示為:  
      
    式中P--用電設(shè)備消耗的有功功率,kW  
    Q--用電設(shè)備在一定功率因數(shù)時(shí)需要的無功功率,kvar  
    Qc--功率因數(shù)由cosφ1提高到cosφ2時(shí)需增加的無功補(bǔ)償容量,kvar  
    φ1、φ2--補(bǔ)償前后的功率因數(shù)角  
    由式(4)可以看出,為了提高功率因數(shù),必須增加無功功率補(bǔ)償設(shè)備以減少無功功率。由于靜電電容器具有重量輕,安裝方便,投資少,故障范圍小,有功功率損耗小,易于維護(hù),能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)投切控制等優(yōu)點(diǎn)。所以,安裝靜電電容器提高功率因數(shù)的方法目前在供用電系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。  
    3 輸配電線路的有功功率損耗與功率因數(shù)的關(guān)系  
    由于線路使用的導(dǎo)線存在著電阻,電流通過線路時(shí),線路自身要產(chǎn)生有功功率損耗,其有功功率損耗又與電流平方成正比,線路在輸送一定的有功功率時(shí),線路的電流又與功率因數(shù)成正比。所以,線路在輸送一定的有功功率時(shí),線路自身產(chǎn)生的有功功率損耗與功率因數(shù)的平方成反比,提高功率因數(shù)就能降低線路的有功功率損耗,由于輸送一定負(fù)荷時(shí)線路的有功功率損耗可以用下式表示:  
      
    提高功率因數(shù)前后線路的有功功率損耗可以分別表示為:  
      
    式中ΔP--線路的有功功率損耗,kW  
    I--線路輸送的電流,A  
    ΔP1、ΔP2--提高功率因數(shù)前后線路的有功功率損耗,kW  
    cosφ1、cosφ2--線路增加無功補(bǔ)償前后功率因數(shù)  
    P--線路輸送的有功功率,kW  
    R--線路的電阻,Ω  
    U--線路的額定電壓,kV  
    根據(jù)式(6)、(7)可知:功率因數(shù)提高后線路有功功率損耗下降的百分?jǐn)?shù)可以表示為:  
      
    4 變壓器的有功功率損耗與功率因數(shù)的關(guān)系  
    4.1 變壓器的銅損耗與功率因數(shù)的關(guān)系  
    變壓器在運(yùn)行中,輸出一定的有功功率時(shí),其銅損耗與變壓器所帶負(fù)荷視在功率的平方成正比,而視在功率又與變壓器的功率因數(shù)成反比,即可表示為:  
      
    提高功率因數(shù)前后變壓器的銅損耗可表示為:  
      
    式中S--變壓器輸出視在功率,kVA  
    S1、S2--提高功率因數(shù)前后變壓器的視在功率,kVA  
    P--變壓器輸出的一定有功功率,kW  
    Pk--變壓器銘牌額定銅損耗,kW  
    Pt1、Pt2--變壓器在提高功率因數(shù)前后的銅損耗,kW  
    Se--變壓器的額定容量,kVA  
    cosφ1、cosφ2--功率因數(shù)提高前后值  
    所以,提高功率因數(shù)前后的變壓器實(shí)際的銅損耗下降百分?jǐn)?shù)可以表示為:  
      
    4.2 變壓器需用容量與功率因數(shù)的關(guān)系  
    由于變壓器在輸出一定有功功率時(shí),其需用容量(視在功率)與變壓器的功率因數(shù)成反比,所以當(dāng)變壓器輸出一定有功功率時(shí),功率因數(shù)提高就能減少變壓器的需用容量,從而提高變壓器的供電能力。根據(jù)式(8)可知提高功率因數(shù)后減少變壓器的使用容量ΔS可表示為:  
      
    5 結(jié)束語  
    通過上面的分析可以看出,提高功率因數(shù)對于節(jié)約電能,降低損耗,提高變配電設(shè)備的供電能力是極其有利的,特別是對于當(dāng)前正在進(jìn)行的農(nóng)村電網(wǎng)改造來說,除了應(yīng)該按《農(nóng)網(wǎng)改造工程技術(shù)原則》的要求進(jìn)行踏勘、設(shè)計(jì)、施工外,還應(yīng)該根據(jù)農(nóng)村用電負(fù)荷的特點(diǎn),合理配置無功功率補(bǔ)償裝置同農(nóng)網(wǎng)改造工程建設(shè)一并進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工,顯得更加重要。

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