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性能特點(diǎn)和作用說(shuō)明 |
發(fā)電機(jī)的無(wú)功功率負(fù)載計(jì)算和調(diào)整方法 |
摘要：無(wú)功負(fù)荷是指在電力負(fù)載中不作功的部分，只在感性負(fù)載中才消耗無(wú)功功率，即定子線圈為產(chǎn)生磁場(chǎng)所需要消耗的無(wú)功功率。在發(fā)電機(jī)輸出有功功率的同時(shí)，還需要提供無(wú)功功率，而當(dāng)無(wú)功功率不能滿足用電時(shí)，柴油發(fā)電機(jī)的電壓將會(huì)下降。因此大多數(shù)用戶在用電時(shí)會(huì)安裝無(wú)功補(bǔ)償裝置來(lái)保持無(wú)功功率的平衡，這樣才能維持電壓水平。
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一、無(wú)功功率的作用和危害
1、有功功率和無(wú)功功率的作用
在 交流電路中由電源供給負(fù)載的電功率有兩種，一種是有功功率，一種是無(wú)功功率。
有功功率是保持用電設(shè)備正常運(yùn)行所需要的電功率，也就是將電能轉(zhuǎn)換為其它形式能量（機(jī)械能、光能、熱能）的電功率。比如白熾燈，能把電能直接轉(zhuǎn)換成光能。
無(wú)功功率比較抽象，它是用于電路中電場(chǎng)于磁場(chǎng)間的交換，并用來(lái)在電器設(shè)備中建立和維持磁場(chǎng)的電功率，它不對(duì)外直接做功，而是轉(zhuǎn)換為其它形式的能量。比如日光燈，它是通過(guò)鎮(zhèn)流器使燈管發(fā)光，除燈管需要消耗的電量，鎮(zhèn)流器也需要一定的消耗，鎮(zhèn)流器做的就是無(wú)功功率。
有功功率和無(wú)功功率都是有用的，有功功率是真實(shí)消耗的電能，簡(jiǎn)單的說(shuō)就是我們消耗了一度電，這一度電都用來(lái)了發(fā)光或發(fā)熱。通過(guò)一定的形式轉(zhuǎn)換對(duì)外做功，這個(gè)過(guò)程通俗的說(shuō)就是無(wú)用功，同樣是一度電，中間消耗了0.2度電，而我們實(shí)際得到的只有0.8度電的功，而這0.2度電就認(rèn)為是無(wú)用功，我們沒(méi)有直接受益，但不代表沒(méi)有用。
2、無(wú)功功率的危害
1）無(wú)功功率過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致電流增大和視在功率增加，從而使電氣設(shè)備容量和導(dǎo)線容量增加。
2）使線路及變壓器的電壓降增大，導(dǎo)致電網(wǎng)電壓波動(dòng)，供電質(zhì)量降低，嚴(yán)重影響區(qū)域電網(wǎng)的整體穩(wěn)定運(yùn)行。
3）無(wú)功功率增加使總電流增大，設(shè)備及線路的損耗也隨之增大。
3、無(wú)功功率的作用
它是用于電路內(nèi)電場(chǎng)與磁場(chǎng)的交換，并用來(lái)在柴油發(fā)電機(jī)組中建立和維持磁場(chǎng)的電功率。比如一臺(tái)三相交流發(fā)電機(jī)，電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能輸出的是有功功率，但要想發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，還需要消耗一部分能量來(lái)建立旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，這部分能量就是無(wú)功功率。
所以說(shuō)無(wú)功功率并不是無(wú)用功率，用電設(shè)備要想正常工作，不但要從電源取得有功功率，同時(shí)還需要從電源取得無(wú)功功率，缺一不可。
4、無(wú)功功率負(fù)荷和無(wú)功功率損耗
（1）一般發(fā)電機(jī)負(fù)荷的功率因數(shù)約為0.8，當(dāng)系統(tǒng)頻率一定時(shí)，負(fù)荷功率【包括有功和無(wú)功功率】隨電壓而變化的關(guān)系稱為負(fù)荷的靜態(tài)電壓特性。
（2）電力線路的無(wú)功功率損耗也可以分為兩部分，即并聯(lián)電納中的無(wú)功功率損耗和串聯(lián)電抗中的無(wú)功功率損耗。
（3）電力系統(tǒng)的無(wú)功功率電源，除了發(fā)電機(jī)外，還有同步調(diào)相機(jī)、靜止電容器和靜止補(bǔ)償器。這三種裝置又稱為無(wú)功補(bǔ)償裝置。
（4）無(wú)功功率備用容量一般為無(wú)功功率負(fù)荷的7%~8%。
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發(fā)電機(jī)無(wú)功功率波形圖 |
二、設(shè)備負(fù)荷的計(jì)算公式和曲線圖
1、負(fù)荷計(jì)算
（1）有功計(jì)算負(fù)荷(單位為KW)
P30 = Kd × Pe
式中，Kd為需要系數(shù)
（2）無(wú)功計(jì)算負(fù)荷(單位為kvA)
Q30 = P30 × tanθ
式中，tanθ表示角θ的正切函數(shù)
（3）視在計(jì)算負(fù)荷(單位為kvA)
S30 = P30 / cosφ
式中，cosφ為功率因素
（4）計(jì)算電流
I30 = S30 / √3UN
UN 為用電設(shè)備的額定電壓。
2、負(fù)荷曲線
負(fù)荷曲線（load curve）是指用于表達(dá)電力負(fù)荷隨時(shí)間變化情況的函數(shù)曲線。在直角坐標(biāo)糸中，縱坐標(biāo)表示負(fù)荷（有功功率和無(wú)功功率）值，橫坐標(biāo)表示對(duì)應(yīng)的時(shí)間（一般以小時(shí)為單位）。下圖中的繪制負(fù)荷曲線采用的時(shí)間間隔△t為30min，求確定計(jì)算負(fù)荷的有關(guān)系數(shù)，一般是依據(jù)用電設(shè)備組最大負(fù)荷工作班的負(fù)荷曲線。
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一班制日有功負(fù)荷曲線圖 |
二、電容器補(bǔ)償?shù)姆绞?/span>
無(wú)功功率有益處也有害處，我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)會(huì)設(shè)法消除它的害處，這就涉及到無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)膯?wèn)題。電容器補(bǔ)償一般來(lái)說(shuō)分為三種：集中補(bǔ)償、分散補(bǔ)償、就地補(bǔ)償。
（1）集中補(bǔ)償：
一般在主要的變、配電站，但其補(bǔ)償?shù)闹饕蔷€路及變配電站的無(wú)功需求；穩(wěn)定電壓的需要；還有就是補(bǔ)充分散補(bǔ)償、就地補(bǔ)償后的余下的無(wú)功。這個(gè)量一般不會(huì)做得特別大。
（2）分散補(bǔ)償：
一般在配電站、室進(jìn)行，一般是對(duì)用電網(wǎng)絡(luò)面積不太大的用電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行補(bǔ)償；補(bǔ)償容量根據(jù)用電負(fù)荷情況而定。
（3）就地補(bǔ)償：
是對(duì)大容量的負(fù)載進(jìn)行的，在負(fù)載附近配置，可以最大的節(jié)省電力能源的損耗。
這三種補(bǔ)償方式，以就地補(bǔ)償效果最好，但是其投入大，補(bǔ)償設(shè)備使用率不高，有浪費(fèi)嫌疑。一般情況下，三種方式配合使用，也可以將變、送、用電網(wǎng)絡(luò)的無(wú)功補(bǔ)償?shù)揭粋€(gè)非常合理的程度。
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