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2012注冊(cè)電氣工程師考試：電氣設(shè)備百科匯總

對(duì)于功率因數(shù)改善

電網(wǎng)中的電力負(fù)荷如電動(dòng)機(jī)、變壓器、日光燈及電弧爐等，大多屬于電感性負(fù)荷，這些電感性的設(shè)備在運(yùn)行過程中不僅需要向電力系統(tǒng)吸收有功功率，還同時(shí)吸收無功功率。因此在電網(wǎng)中安裝并聯(lián)電容器無功補(bǔ)償設(shè)備后，將可以提供補(bǔ)償感性負(fù)荷所消耗的無功功率，減少了電網(wǎng)電源側(cè)向感性負(fù)荷提供及由線路輸送的無功功率。由于減少了無功功率在電網(wǎng)中的流動(dòng)，因此可以降低輸配電線路中變壓器及母線因輸送無功功率造成的電能損耗，這就是無功補(bǔ)償?shù)男б妗?無功補(bǔ)償?shù)闹饕康木褪翘嵘a(bǔ)償系統(tǒng)的功率因數(shù)。因?yàn)楣╇娋职l(fā)出來的電是以KVA或者M(jìn)VA來計(jì)算的，但是收費(fèi)卻是以KW，也就是實(shí)際所做的有用功來收費(fèi)，兩者之間有一個(gè)無效功率的差值，一般而言就是以KVAR為單位的無功功率。大部分的無效功都是電感性，也就是一般所謂的電動(dòng)機(jī)、變壓器、日光燈……，幾乎所有的無效功都是電感性，電容性的非常少見。也就是因?yàn)檫@個(gè)電感性的存在，造成了系統(tǒng)里的一個(gè)KVAR值，三者之間是一個(gè)三角函數(shù)的關(guān)系：

KVA的平方=KW的平方+KVAR的平方

簡(jiǎn)單來講，在上面的公式中，如果今天的KVAR的值為零的話，KVA就會(huì)與KW相等，那么供電局發(fā)出來的1KVA的電就等于用戶1KW的消耗，此時(shí)成效益最高，所以功率因數(shù)是供電局非常在意的一個(gè)系數(shù)。用戶如果沒有達(dá)到理想的功率因數(shù)，相對(duì)地就是在消耗供電局的資源，所以這也是為什么功率因數(shù)是一個(gè)法規(guī)的限制。目前就國(guó)內(nèi)而言功率因數(shù)規(guī)定是必須介于電感性的0.9～1之間，低于0.9時(shí)需要接受處罰。

供電局為了提高他們的成效益要求用戶提高功率因數(shù)，那提高功率因數(shù)對(duì)我們用戶端有什么好處呢?

① 通過改善功率因數(shù)，減少了線路中總電流和供電系統(tǒng)中的電氣元件，如變壓器、電器設(shè)備、導(dǎo)線等的容量，因此不但減少了投資費(fèi)用，而且降低了身電能的損耗。

② 藉由良好功因值的確保，從而減少供電系統(tǒng)中的電壓損失，可以使負(fù)載電壓更穩(wěn)定，改善電能的質(zhì)量。

③ 可以增加系統(tǒng)的裕度，挖掘出了發(fā)供電設(shè)備的潛力。如果系統(tǒng)的功率因數(shù)低，那么在既有設(shè)備容量不變的情況下，裝設(shè)電容器后，可以提高功率因數(shù)，增加負(fù)載的容量。

舉例而言，將1000KVA變壓器之功率因數(shù)從0.8提高到0.98時(shí)：

補(bǔ)償前：1000×0.8=800KW

補(bǔ)償后：1000×0.98=980KW

同樣一臺(tái)1000KVA的變壓器，功率因數(shù)改變后，它就可以多承擔(dān)180KW的負(fù)載。

④ 減少了用戶的電費(fèi)支出;透過上述各元件損失的減少及功率因數(shù)提高的電費(fèi)優(yōu)惠。

此外，有些電力電子設(shè)備如整流器、變頻器、開關(guān)電源等;可飽和設(shè)備如變壓器、電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)等;電弧設(shè)備及電光源設(shè)備如電弧爐、日光燈等，這些設(shè)備均是主要的諧波源，運(yùn)行時(shí)將產(chǎn)生大量的諧波。諧波對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)、變壓器、電動(dòng)機(jī)、電容器等所有連接于電網(wǎng)的電器設(shè)備都有大小不等的危害，主要表現(xiàn)為產(chǎn)生諧波附加損耗，使得設(shè)備過載過熱以及諧波過電壓加速設(shè)備的絕緣老化等。

并聯(lián)到線路上進(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)碾娙萜鲗?duì)諧波會(huì)有放大作用，使得系統(tǒng)電壓及電流的畸變更加嚴(yán)重。另外，諧波電流疊加在電容器的基波電流上，會(huì)使電容器的電流有效值增加，造成溫度升高，減少電容器的使用壽命。

諧波電流使變壓器的銅損耗增加，引起局部過熱、振動(dòng)、噪音增大、繞組附加發(fā)熱等。

諧波污染也會(huì)增加電纜等輸電線路的損耗。而且諧波污染對(duì)通訊質(zhì)量有影響。當(dāng)電流諧波分量較高時(shí)，可能會(huì)引起繼電保護(hù)的過電壓保護(hù)、過電流保護(hù)的誤動(dòng)作。

因此，如果系統(tǒng)量測(cè)出諧波含量過高時(shí)，除了電容器端需要串聯(lián)適宜的調(diào)諧(detuned)電抗外，并需針對(duì)負(fù)載特性專案研討加裝諧波改善裝置。

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