雷神電氣減少無功功率的解決方案-無功補償柜

2020-06-15 10:06

無功功率
首先，讓我們談談系統中無功功率的基本知識。無功電流出現在每個電氣系統中。不僅大負載，而且小負載也需要無功功率。發電機和電動機產生無功功率，這會給線路造成不必要的負擔并造成功率損耗。
無功補償被定義為無功功率的管理，以改善交流（AC）電力系統的性能。通常，無功補償柜問題與負載和電壓支持有關。在負載支持中，目標是增加系統功率因數的值，以平衡從交流電源汲取的有功功率，增強電壓調節，并消除由較大且波動的非線性工業負載產生的電流諧波分量。通常需要電壓支持以減少傳輸線給定端子上的電壓波動。傳輸系統中的無功功率補償柜還通過增加可傳輸的MAX有功功率來提高交流系統的穩定性。
無功功率：不必要的負擔和成本
對電氣安裝效率有負面影響
如今，許多裝置中都存在無功功率。它給安裝，設備和運輸基礎設施（例如電纜和管道）造成了額外的負擔。無功功率可能會在外部網絡和本地網絡中產生，并且可能由能源供應商以及最終用戶引起。它對效率和容量有負面影響，并帶來不必要的（能源）損失和成本。解決方案：安裝無功電容補償柜和/或無源或有源諧波濾波器。

過多的無功功率可能導致：

• 電氣設備和連接的組件（電纜，變壓器……）的過載和過熱
• 安裝中的容量問題
• 意外關閉已安裝的機器和相關業務流程
• 由于能量損失而產生不必要的高能源費用
• 能源供應商的罰款

此外，無功功率會影響電壓和電流質量（功率質量）。

有功功率與無功功率

電負載中的電能部分轉換為其他形式的能量。在電動機中，這可能是機械能，也可能是熱量。在一定時間段內從其電形式轉換為任何其他種類的能量的所有能量稱為有功功率（kW）。
但是，電能也可以朝負載傳輸，但不能轉換為另一種形式的能量。在一定時間段內傳輸的這種能量稱為無功功率（kVAr）。無功能量將被輸送回源頭。這種額外的能量傳輸會導致電纜中的額外能量損失，并需要電氣設備和電纜增加容量。
下一個合乎邏輯的問題是：為什么傳輸這種能量卻不轉換呢？我們可以區分三種類型的電氣負載：線性，電容性和電感性。線性負載將完全轉換傳遞給負載的所有能量：這將具有100％的有功功率和0％的無功功率。
一定比例的電能總是被有效地利用。這稱為有功功率或實際功率（kW）。在安裝中，實際功率被轉換為機械能（電動機），光（燈）或熱能（加熱或冷卻）。但是，部分功率始終會丟失。這稱為無功功率（kVAr）。該功率是產生磁場和電場所必需的，這對于諸如變壓器，控制裝置和氣體放電燈等設備的正常運行是必需的?？偣β驶蛞曉诠β适菍嶋H（有功）功率和無功功率之和。
由于無功功率，視在功率增加，電氣基礎設施的負載和MIN所需容量也增加。需要更大的連接容量，以及更多（功能強大的）變壓器，較粗的電纜和更多的銅纜等。無功功率還導致更高的能源費用，這是因為設備內的能量損失更高。另外，能源供應商越來越多地向最終用戶收取所包含的無功功率的成本。這個“罰款”可以在電費單上找到。
總功率（kVA）=實際（有功）功率（kW）+無功功率（kVAr）
 
上圖將功率與一整杯啤酒（總功率或視在功率）進行了比較。液體（您喝的）代表實際功率，泡沫（多余的產品）代表無功功率。

在哪些情況下沒有無功功率？

對于歐姆/電阻負載，設備中的可用功率直接轉換為可用能量。示例包括電烤箱，燈泡和散熱器。在這種情況下，電流與電壓同相。

在哪些情況下有無功功率？

在每個電氣裝置中或多或少存在無功功率。這種存在與不斷增加的電子設備和電感負載的使用密切相關。
我們可以區分以下幾種無功功率

1. 無功功率轉移：由感性和/或容性負載引起。這些可確保電流“滯后/滯后”于電壓（電感性），或確保電流“滯后/滯后”于電壓（電容性）。
2. 失真無功功率：這是視在功率的“有害”部分，與非線性負載引起的諧波污染相關。

這些類型的組合也可能發生。某些負載會同時產生感性和失真的無功功率。需要專業知識才能找到正確的解決方案或解決方案組合。雷神電氣具有知識，經驗和高質量的產品來支持這一點。
感應無功功率
 

• 由于感性負載而上升。
• 特別是在具有許多感性負載的裝置（包括變壓器和焊接設備）中發生。
• 例如：工業裝置。
• 電流和電壓同相；電流在電壓之后“滯后”。

電容無功功率補償柜
 

• 由于容性負載而出現。
• 特別是在電子設備比例很高的設備中。在帶有超大型電容器的裝置中也可以找到。
• 例如：數據中心，醫院，隧道。
• 電流和電壓同相；電流在電壓上“超前/超前”。

失真無功功率
 

• 由于電氣設備中的諧波分量而引起。
• 特別是在帶有（許多）非線性負載（整流器，變頻器，UPS）的安裝中發生。
  也可在低壓設備中找到。
• 諧波電流會導致電流變形，從而導致電壓失真。

無功功率與功率因數有關

功率因數是交流電壓設備中實際（有功）功率與視在（總）功率之比。在理想情況下，功率因數等于1。電壓和電流同相；功率因數等于1。在這種情況下，有功功率等于視在功率。由于存在感性和/或容性無功功率，視在功率增加，功率因數變得小于1。
功率因數是功率因數（cosφ）和總諧波污染（THD或總諧波失真）的組合。在非線性負載的安裝中會發生諧波。這會扭曲電流的正弦形狀。所有諧波電流的總和可能導致電壓失真。
隨著功率因數的減小，需要越來越大的電流以相同的電壓提供相同的實際功率。功率因數過低可能會導致不必要的電網負載，運輸電纜的額外損耗以及危險情況。

減少無功功率的解決方案

無功電容補償柜補償

無功電容補償柜可以用來補償感性無功功率和優化功率因數。電容器組可提供感性負載所需的功率。不再從電網提取無功功率。電流不再在電壓上延遲。電壓和電流同相。避免對無功功率處以罰款有助于在1-2年內收回對電容器組的投資。

有源或無源諧波濾波器

一個有源諧波濾波器或無源諧波濾波器提高電能質量減少諧波污染。

雷神電氣幫助您減少無功功率和成本

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