实现无功功率的就地平衡,提高电力网负荷的功率因数,不仅可以改善电力网电压质量,还可以达到提高电力网运行的经济性作用。在图6-4的简单网络中,线路的有功功率损耗为
如果将负荷功率因数由原来的cosφ1提高到cosφ2,则电力网的功率损耗可降低
例如,将负荷功率因数由原来的0.7提高到0.9时,电力网的功率损耗可降低39.5%。
实际电力网中消耗无功功率较多的设备主要是异步电动机、变压器等。从电机学中知道,异步电动机所需要的无功功率Q与有功功率P之间有下列关系,即
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式中 Q0——电动机在空载时所需的无功功率;
QN——电动机在额定负荷时所需的无功功率;
PN——电动机在额定负荷时所需的有功功率。
β——负荷系数。
从式(6-23)可知,异步电动机所需的无功功率由两部分组成。一部分是用来建立磁场所需的空载无功功率,约占60%~70%,它与电动机所带负荷大小无关;另一部分是绕阻漏抗中消耗的无功功率,它与电动机负荷系数平方成正比。所以电动机的负荷系数越小,即所带负荷越小,电动机用户的功率因数越低。因此,在选择异步电动机时尽量做到异步电动机的容量与所拖动的机械功率相配套,避免“大马拉小车”的现象。另外,应尽量限制异步电动机的空载运行时间,避免大量消耗无功功率。在有条件的企业中,可用同步电动机来代替异步电动机运行,因为同步电动机不需要电网供给无功功率,在过励情况下,它反而能向电网送出无功功率,这就能显著提高用户的功率因数。
为了提高用户的功率因数,所选择的电动机容量应尽量接近它所带动的机械负载。在技术条件许可的情况下,可以采用同步电机代替异步电机,或者对异步机的线绕式转子通以直流励磁,使它同步化运行。工业企业中已经装设的同步电动机应运行在过励磁状态,以便减少电网的无功负荷。
另外,合理选择变压器及感应电炉和电焊机设备的容量,使之与实际负荷配套,避免过多消耗无功功率。特别是限制变压器空载运行时间和防止变压器轻载运行是提高功率因数的重要措施。
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