配電網(wǎng)中幾種無功補(bǔ)償技術(shù)方案比較-畢業(yè)論文

1、戊上一記錄O返回O F載打印 Email 下一記錄【標(biāo)題】配電網(wǎng)中幾種無功補(bǔ)償技術(shù)方案比較【作者】李興亮【關(guān)鍵詞】配電網(wǎng)絡(luò)無功補(bǔ)償功率因數(shù)改善【指導(dǎo)老師】彭厚德【專業(yè)】物理學(xué)【正文】1. 緒言1.1研究背景及現(xiàn)狀隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和人民生活的不斷提高，人們對(duì)電力的需求日益增長(zhǎng)， 同時(shí)對(duì)供電的可靠性和供電質(zhì)量提出了更高的要求。 隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)步伐的不斷加快， 電力部門也希望提 高經(jīng)濟(jì)效益。而提高負(fù)載的功率因數(shù)是提高經(jīng)濟(jì)效益的方法之一。目前，針對(duì)不同的負(fù)載，采用不同的無功補(bǔ)償?shù)姆椒▉硖岣吖β室驍?shù)的文獻(xiàn)都不是很多，特別是討論眾多方法中， 哪些方法更加經(jīng)濟(jì)合理的就更不多。本文要解決的問題主要是對(duì)不同

2、的負(fù)載應(yīng)采用什么方法來提高功率因數(shù)，并且對(duì)哪些方法更加經(jīng)濟(jì)合理做出比較。提高功率因數(shù)的的方法很多，本文采用的是無功補(bǔ)償提高功率因數(shù)。那么功率因數(shù)有那一些優(yōu)點(diǎn)1（1）補(bǔ)償無功功率，可以增加電網(wǎng)中的有功功率的比例。（2）無功補(bǔ)償可以提高電能的利用率，從而減少投資。因此，對(duì)新建，改建工程，應(yīng)充分考慮無功補(bǔ)償。（3） 降低線損，在保證負(fù)載有功功率不變的情況下?；?，為補(bǔ)償后的功率因數(shù)，為補(bǔ)償前的功率因數(shù)，則，所以提高功率因數(shù)后，電路中的電流減小了，線損率也下降了。增加電網(wǎng)中的有功功率的輸送比例，以及降低線損都直接決定和影響著供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。在日常生活中，一般的用電設(shè)備都是電感性的， 如工廠里的電動(dòng)機(jī)

3、，它會(huì)產(chǎn)生感性無功功率， 不但使線路消耗電能，增加線路的負(fù)擔(dān)，更是占用電源變壓器的容量，是不好的。這時(shí)如果在電動(dòng)機(jī)上并聯(lián)電容器，使感性負(fù)載與容性負(fù)載的作用相互補(bǔ)償，這時(shí)對(duì)變壓器來說就增加了功率的利用率。無功補(bǔ)償裝置就是配套的電容器（由許多只電容器并聯(lián)而成），它由自動(dòng)控制設(shè)備自動(dòng)接入電路，既不會(huì)補(bǔ)償不足，也不會(huì)補(bǔ)償過頭。1.2研究?jī)?nèi)容及意義在交流電路中，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)換為其他形式能量（如機(jī)械能，光能，熱能）的電功率；無功功率就是不消耗電能的用電設(shè)備所占用的功率，它是用于 電路內(nèi)電場(chǎng)與磁場(chǎng)的

4、交換，并用來在電氣設(shè)備中建立和維持電場(chǎng)和磁場(chǎng)的電功率。它對(duì)外不做功，而是電磁能的相互轉(zhuǎn)換 2。若是把電容器接入交流電路中，電源就會(huì)對(duì)電容器進(jìn)行充放電，這樣就引起電流，充電時(shí)電容器儲(chǔ)存電能，放電時(shí)電容器把電能又還給電源，這樣電容器這個(gè)用電設(shè)備本身并不消耗電能，然而它卻有功率（功率等于電壓有效值乘以電流有效值），這就是容性無功功率。電容 器雖然不消耗電能，但是因?yàn)橛须娏?，所以輸電線路上會(huì)消耗電能（電線都有電阻），對(duì)供 電的電源變壓器來說更是一種負(fù)擔(dān)，因?yàn)樽儔浩鞯娜萘浚ㄋ芴峁┑墓β剩┦怯邢薜?，無功功率會(huì)占用變壓器的容量，使正常供電受到影響。 同樣， 把一只電感器接入交流電路， 也會(huì) 產(chǎn)生無功功率，

5、叫感性無功功率。如電感元件建立磁場(chǎng)占用的電能 , 電流通過電感元件中 時(shí)，電壓超前于電流90 C。若是電流通過電容元件中時(shí)，電壓滯后電流90 C。在同一并聯(lián)電路中（電感與電容并聯(lián)補(bǔ)償），電感電流與電容電流方向不同，互差180C。如果在含有電感元件的電路中有比例地安裝電容元件 ， 使電感無功功率與電容無功功率相互補(bǔ)償 ， 使電 流的矢量與電壓矢量之間的夾角減小 ， 從而提高電能利用率 ， 這就是無功補(bǔ)償?shù)牡览怼?我們了 解了無功補(bǔ)償?shù)牡览?，那無功補(bǔ)償?shù)慕?jīng)濟(jì)效益在那里 3（ 1 ）減少電能損耗及增加供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。（2）可以增加發(fā)電容量。（3）可以增加輸電容量。（4）可以增加配電容量。（ 5）

6、減少了各元件及線路的損耗。（6）改善電壓的質(zhì)量。2. 提高功率因數(shù) 在電力系統(tǒng)中， 電動(dòng)機(jī)及其它帶有線圈的設(shè)備很多， 這類設(shè)備除了從電源取一部分電功率外， 還將耗用一部分電功率用來建立線圈磁場(chǎng)。 這就額外地加了供電設(shè)備的負(fù)擔(dān)， 功率因數(shù) （也 稱力率）就是反映視在功率中有功功率所占的比例大小 4 。在供電系統(tǒng)中， 希望是功率因數(shù)越大越好， 即電路中的視在功率將大部分用來供給有功功率， 以減少無功功率的消耗。 負(fù)載功率因數(shù)的高低， 對(duì)于電力系統(tǒng)供電設(shè)備的充分利用， 有著顯 著的影響。 適當(dāng)提高負(fù)載的功率因數(shù)，可以充分的發(fā)揮供配電設(shè)備的能力， 減少線損， 改善 電壓質(zhì)量， 進(jìn)而可以提高供配電設(shè)備的

7、工作效率。 電力系統(tǒng)中，不但有功功率平衡，無功功 率也要平衡。有功功率、無功功率、視在功率之間的關(guān)系如圖2.1 。圖 2.1 功率三角圖則有：（ 叫視在功率； 叫有功功率； 叫無功功率） （ 2.1 ）理論公式上，有功功率表達(dá)式中的中的 為功率因數(shù)，功率因數(shù)小于或等于1 ，功率因數(shù)的大小說明有功功率在視在功率的比例。功率因數(shù)決定于電路端電壓和電流之間的相位 差。 小于 1 電路中就發(fā)生能量互換出現(xiàn)無功功率 ，所以在計(jì)算過程中， ，（ 稱為 有功功率 ， 稱無功功率 ， 稱為視在功率 在實(shí)際中，可用電能值代替相應(yīng)的功率 5 。2.1 提高負(fù)載的功率因數(shù)是提高經(jīng)濟(jì)效益的方法之一 提高功率因數(shù)常用的

8、方法就是在保證負(fù)載功率不變的情況下，采用無功補(bǔ)償來減小無功功 率，從而提高功率因數(shù)。 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)， 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。 用電設(shè)備在消耗有功功率的同 時(shí)，還需一定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。 比如對(duì)于居民用電負(fù)荷來說， 其特點(diǎn)是主要由一些家用電器及照 明負(fù)載構(gòu)成， 其中大部分用電設(shè)備為感性負(fù)載， 導(dǎo)致其功率因數(shù)都很低， 影響了線路及配電 變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。 只有通過合理配置無功功率補(bǔ)償設(shè)備， 提高系統(tǒng) （容性負(fù)載對(duì)感性負(fù)載 的并聯(lián)無功補(bǔ)償）的

9、功率因數(shù)， 才能達(dá)到降低損耗的目的，得到經(jīng)濟(jì)利益。 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)。例如，電 機(jī)并入電容 ， 產(chǎn)生容性無功 ， 可以補(bǔ)償感性無功。 當(dāng) 時(shí)，功率因數(shù) （ 表示視在功率） ， 即從電力系統(tǒng)吸收的無功功率等于 06 。好多電器都涉及到功率因數(shù)的問題， 比如電冰箱， 它的功率因數(shù)高固然好， 但那并不意味著 它一定省電， 因?yàn)檫€得考慮輸入的電在其它方面的損耗， 例如電能轉(zhuǎn)化為其它無用的形式的 功的能量。我們將從提高功率因數(shù)的物理意義和實(shí)際意義來說明

10、1 。2.2 提高功率因數(shù)的物理意義 當(dāng)電源的視在功率一定時(shí)， 越大， 用電器中有功功率與無功功率的比就越高， 用于轉(zhuǎn)換為 其它形式能量的電能就越多，電能所發(fā)揮的效能就越大。由于有功率因數(shù)的存在， 傳輸 的電功率，要求電路中通過 的電流就夠了， 越大，傳 輸線上通過的電流就越遠(yuǎn)離于 ，傳輸線的焦耳損耗就越大， 這樣就增加了傳輸線的能量損 耗7 。提高功率因數(shù)， 可以減小電流， 可以減小輸電線和電源內(nèi)阻上的電勢(shì)降落， 從而可以保證用 戶電器得到一定的電壓。功率因數(shù) 限制了供電設(shè)備所能輸出的實(shí)際電功率： 供電設(shè)備的容量 是一定的， 而它輸出 的實(shí)際功率為 ，可見 越大，供電設(shè)備實(shí)際輸出的有功功率就

11、越小。2.3 提高功率因數(shù)的實(shí)際意義對(duì)于電力系統(tǒng)中的供電部分， 提供電能的發(fā)電機(jī)是按要求的額定電壓和額定電流設(shè)計(jì)的， 發(fā) 電機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)行中， 電壓和電流都不能超過額定值， 否則會(huì)縮短其使用壽命， 甚至損壞發(fā)電機(jī)。 這意味著當(dāng)其接入負(fù)載為電阻時(shí)， 理論上發(fā)電機(jī)得到完全的利用， 因?yàn)?中的 ；但是當(dāng)負(fù) 載為感性或容性時(shí)，, 發(fā)電機(jī)就得不到充分利用。為了最大程度利用發(fā)電機(jī)的容量，就必須提高其功率因數(shù)。對(duì)于電力系統(tǒng)中的輸電部分，輸電線上的損耗： ，負(fù)載吸收的平均功率： ，因?yàn)?， 所以 （ 是負(fù)載端電壓的有效值）。由以上各式可以看出，在 和 都不變的情況下，提 高功率因數(shù) 會(huì)降低輸電線上的功率損耗！在實(shí)

12、際中，提高功率因數(shù)意味著 8 ：（1）提高用電質(zhì)量，改善設(shè)備運(yùn)行條件，可保證設(shè)備在正常條件下工作，這就有利于安全 生產(chǎn)。（2）可節(jié)約電能，降低生產(chǎn)成本，增加電站的經(jīng)濟(jì)效益。例如：當(dāng)時(shí)的損耗是 時(shí)的 4倍。（3）能提高有功功率與視在功率中的比值，充分提高電能的利用率。（4）可減少線路的功率損失，提高電網(wǎng)輸電效率。（5）因發(fā)電機(jī)的發(fā)電容量的限定， 當(dāng)提高 也就使發(fā)電機(jī)發(fā)出有功功率無功功率比值較高。2.4 本章小結(jié)在實(shí)際用電過程中， 提高負(fù)載的功率因數(shù)是最有效地提高電力資源利用率的方式。 在現(xiàn)今可 用資源接近匱乏的情況下， 除了盡快開發(fā)新能源外， 更好利用現(xiàn)有資源是我們解決燃眉之急 的唯一辦法， 而

13、對(duì)于目前人類所大量使用和無比依賴的電能使用， 功率因數(shù)將是非常重要的。3. 無功補(bǔ)償有那幾種方法 在交流電路中，純電阻電路中的電流與電壓同相位，純電感負(fù)載中的電流滯后于電壓90o，而純電容的電流則超前于電壓 90o。電容中的電流與電感中的電流相差1800,能相互補(bǔ)償。在后面我們將對(duì)單獨(dú)的各種電路 （電感電路中電容的并或串聯(lián)補(bǔ)償； 電容電路中電感的串聯(lián) 或并聯(lián)補(bǔ)償） 作了簡(jiǎn)單的介紹。 在這里我們主要介紹在交流電路中的感性負(fù)載與容性負(fù)載怎 么補(bǔ)償。 就是用容性負(fù)載無功功率來補(bǔ)償感性負(fù)載的無功功率, 從而減少甚至消除感性負(fù)載 與電源之間原有的能量交換。本文主要講的就是在感性負(fù)載中串聯(lián)或并聯(lián)容性負(fù)載對(duì)

14、無功功率的補(bǔ)償,電力系統(tǒng)中的負(fù)載大部分是感性的, 因此總電流將滯后電壓一個(gè)角度, 將電容器與負(fù)載并聯(lián)或串聯(lián), 使容性負(fù) 載與感性負(fù)載相互的補(bǔ)償。 一般多采用電容器補(bǔ)償無功, 即在感性負(fù)載上串聯(lián)或并聯(lián)容性負(fù)載，其理論解釋是： 電容的一部分電流將抵消一部分電感電流，從而使總電流減小，功率因 數(shù)將提高。 再就是在容性負(fù)載中串聯(lián)或并聯(lián)感性負(fù)載補(bǔ)償。 在我們?nèi)粘Ｉ钪泻苌僖姷降娜?性電路，應(yīng)該怎么補(bǔ)償也是本文要講述的。3.1 提高自然功率因數(shù) 9（1）恰當(dāng)選擇負(fù)載的大小，減少負(fù)載無功消耗。（2）避免電機(jī)或設(shè)備空載運(yùn)行。（3）合理配置變壓器，恰當(dāng)?shù)剡x擇其容量。（4）改善配電線路布局，避免曲折迂回等。3.2

15、 在感性負(fù)載上串聯(lián)電容補(bǔ)償 在日常生活中，感性負(fù)載有很多的。那么我們用串聯(lián)容性負(fù)載做無功補(bǔ)償是不是可行的？ 設(shè)負(fù)載原有功率因數(shù)為 ，現(xiàn)要達(dá)到的功率因數(shù)為 ，則電路中所需要串聯(lián)的電容 的大小 為多少，可從下面的推導(dǎo)得出。串聯(lián)電容器后負(fù)載所消耗的有功功率不變，負(fù)載的電壓不變 10 。圖 3.1 RL 電路 圖 3.2RL阻抗三角未加串聯(lián)電容做無功補(bǔ)償時(shí)的線路阻抗為：（3.1） 從上面的向量圖我們可以知道：（3.2 ）圖 3.3 RLC 串聯(lián)電路點(diǎn)圖3.4 RLC阻抗三角加串聯(lián)電容做無功補(bǔ)償時(shí)的線路阻抗為：（3.3）（3.4）則有：（3.5）（3.6）（3.7）當(dāng) 時(shí)：（3.8）（3.9） （3.1

16、0）（3.11 ） 討論：當(dāng) 時(shí)，負(fù)載的功率因數(shù)不變，但電路由感性變?yōu)槿菪?。?dāng) 時(shí)，負(fù)載的功率因數(shù)降低，電路由感性變?yōu)槿菪?。?dāng) 時(shí)，負(fù)載的功率因數(shù)提高，電路一直是容性電路。由上面的式子我們可以看出：當(dāng)頻率 增大時(shí)，所需要的電容值將減小。 當(dāng)電源 增大時(shí)，所需要的電容值不變。 在上面討論的電路中，為了保證負(fù)載的功率不變，一般應(yīng)改變輸入電壓。 在具有電感和電容元件的電路中， 電路兩端的電壓與其中的電流一般是不同相的。 如果我們 調(diào)節(jié)電路的參數(shù)或電源的頻率而使它們同相，這時(shí)電路中就發(fā)生諧振相像。如 電路中， 當(dāng) 時(shí)，則（ 3.12 ）即電源電壓 與電路中的電流 同相。 這時(shí)電路中就發(fā)生了串聯(lián)諧振。

17、串聯(lián)諧振在電力傳輸 中有很多危害的。結(jié)論： 在感性負(fù)載中串聯(lián)電容無功補(bǔ)償所需的電容值， 與電源的頻率有關(guān)， 與電源的電壓無 關(guān)，與電路中電流無關(guān)。 在電力工程中一般應(yīng)避免發(fā)生串聯(lián)諧振。 雖然在輸電線路中， 電容 的串聯(lián)補(bǔ)償， 能提高線路輸送能力， 但是串聯(lián)電容補(bǔ)償是在線路上串聯(lián)接入電容器， 利用串 聯(lián)電容組形成集中性容抗補(bǔ)償線路上分散性感抗。 這樣功率因數(shù)雖然提高了， 但線路中的總 電阻減小， 導(dǎo)致電路中電流增大，線路中的損耗增加。另外電網(wǎng)運(yùn)行條件多變，對(duì)在許多簡(jiǎn) 化假設(shè)之上的等值系統(tǒng)進(jìn)行理論計(jì)算，很難準(zhǔn)確計(jì)算電網(wǎng)的次同步諧振頻率, 但因串聯(lián)線路輸電距離長(zhǎng)， 路經(jīng)的地形環(huán)境復(fù)雜， 發(fā)生故障是不

18、可避免的。 所以串聯(lián)電容不是最好的補(bǔ)償 方 法。3.3 在感性負(fù)載上并聯(lián)電容補(bǔ)償公式 可知，當(dāng)電源 和負(fù)載輸送所需有功功率 不變的條件下， 功率因數(shù) 值越?。?角 越大），則電路上通的電流 就越大。 由于輸電線路總是具有一定的電阻， 較大電流通過時(shí)， 產(chǎn)生的熱功率損耗也就越大。 所以， 要想法提高功率因數(shù)來減小電流。 設(shè)負(fù)載原有功率因數(shù)為 ，現(xiàn)要達(dá)到的功率因數(shù)為 下面的推導(dǎo)得出 1 。以電壓 載的電壓不變 11 。，則負(fù)載需要并聯(lián)做無功補(bǔ)償?shù)碾娙?大小的計(jì)算式， 可從為正弦參考量并聯(lián)電容器后負(fù)載所消耗的有功功率不變，負(fù)設(shè)負(fù)載原有功率因數(shù)為 ，現(xiàn)要達(dá)到的功率因數(shù)為圖 3.5 感性電路并聯(lián)電容補(bǔ)

19、償電路 償中電壓與電流的矢量圖為沒有并聯(lián)電容前電流：.13 ）為并聯(lián)電容后的電流：（3.14 ）由上圖可得：由于：所以：所需并聯(lián)電容的計(jì)算式為：圖 3.6 RL 并聯(lián) C 補(bǔ)（3（3.15 ）（3.16 ）（ 3.17 ）（3.18 ）（ 3.19 ）（ 3.20 ）（ 3.21 ）討論：由上面的式子我們可以看出：當(dāng) 時(shí)，提高的功率因數(shù)小于。當(dāng) 時(shí)，提高的功率因數(shù)大于。當(dāng)頻率 增大時(shí)，所需要補(bǔ)償?shù)碾娙葜祵p小。當(dāng)電源 增大時(shí)，所需要補(bǔ)償?shù)碾娙葜挡蛔?。在并?lián)電容來做無功補(bǔ)償?shù)臅r(shí)候， 不是將電容直接并在電源的兩端就可以的， 應(yīng)該考慮電容 器耐壓值。 如果直接將電容器并聯(lián)在電源上， 有時(shí)可能將電容擊

20、穿， 這時(shí)可以串聯(lián)一個(gè)恰當(dāng) 阻值的電阻 13 。結(jié)論 :感性負(fù)載中用容性負(fù)載并聯(lián)做無功補(bǔ)償，電容的大小與電源的頻率有關(guān)，與電源的電 壓無關(guān)， 與電路中電流無關(guān)。 在感性負(fù)載上并聯(lián)容性負(fù)載的方法可用電容器的無功功率來補(bǔ) 償感性負(fù)載的無功功率，從而減少甚至消除感性負(fù)載與電源之間原有的能量交換。3.4 在容性負(fù)載上串聯(lián)電感補(bǔ)償設(shè)負(fù)載原有功率因數(shù)為 ，現(xiàn)要達(dá)到的功率因數(shù)為 ，則負(fù)載所需要串聯(lián)的電感 的計(jì)算式， 可從下面的推導(dǎo)得出。圖 3.7 RC 電路3.8 RC 阻抗三角 設(shè)負(fù)載所消耗的有功功率不變，負(fù)載的電壓不變。未加電感時(shí)的線路阻抗為：3.22 )從上面的向量圖我們可以知道：（ 3.23 ）（

21、3.24 ）（3.25 ）圖 3.9 RLC 串聯(lián)電路 圖 3.10 RLC 阻抗三角 加入電容后線路阻抗為：（3.26 ）（ 3.27 ）（ 3.28 ）（ 3.29 ）則有：（3.30 ）（ 3.31 ）（ 3.32 ）（3.33 ）（3.34 ）（ 3.35 ）討論：由上面的式子我們可以看出：當(dāng) 時(shí)，功率因數(shù)低于 。當(dāng) 時(shí)，功率因數(shù)大于 。當(dāng)頻率 增大時(shí)，所需要補(bǔ)償?shù)碾姼兄祵p小。當(dāng)電源 增大時(shí)，所需要補(bǔ)償?shù)碾姼兄挡蛔儭?在上面討論的電路中，為了保證負(fù)載的功率不變，一般應(yīng)改變輸入電壓。當(dāng)在接入電感 時(shí)，要考慮電感是不是能承受所加載的電壓， 如果不考慮這個(gè)因素， 只管接 入電感大小， 有可

22、能將電感損壞。 在接入電感的時(shí)候， 在電感的這條支路上串聯(lián)一個(gè)電阻就 不容易將電感損壞了。在具有電感和電容元件的電路中， 電路兩端的電壓與其中的電流一般是不同相的。 如果我們 調(diào)節(jié)電路的參數(shù)或電源的頻率而使它們同相，這時(shí)電路中就發(fā)生諧振相像。在 電路中， 當(dāng) 時(shí)，則 1（3.36 ） 即電源電壓 與電路中的電流 同相。 這時(shí)電路中就發(fā)生了串聯(lián)諧振。 串聯(lián)諧振有很多危害 的12 。結(jié)論： 無功補(bǔ)償與電源的頻率有關(guān)， 與電源的電壓無關(guān)， 與電路中電流無關(guān)。在電力工程中 一般應(yīng)避免發(fā)生串聯(lián)諧振。雖然在容性電路中，電感的串聯(lián)補(bǔ)償， 能提高線路輸送能力，但 是串聯(lián)電感補(bǔ)償是在線路上串聯(lián)接入電感器， 利用

23、串聯(lián)電感組形成集中性感抗補(bǔ)償線路上分 散性容抗。 以提高線路末端的電壓水平， 減少網(wǎng)絡(luò)的功率損失，提高輸送能力。但是電網(wǎng)運(yùn) 行條件多變， 對(duì)在許多簡(jiǎn)化假設(shè)之上的等值系統(tǒng)進(jìn)行理論計(jì)算， 很難準(zhǔn)確計(jì)算電網(wǎng)的次同步 諧振頻率 , 但因串聯(lián)線路輸電距離長(zhǎng)，路經(jīng)的地形環(huán)境復(fù)雜，發(fā)生故障是不可避免的。所以 串聯(lián)電感不是最好的補(bǔ)償方法。3.5 在容性負(fù)載上并聯(lián)電感補(bǔ)償設(shè)負(fù)載原有功率因數(shù)為也， 現(xiàn)要達(dá)到的功率因數(shù)為 ，則負(fù)載所需要并聯(lián)的電感 L 的計(jì)算式， 可從下面的推導(dǎo)得出。設(shè)負(fù)載所消耗的有功功率不變，負(fù)載的電壓不變。圖 3.11 容性電路并聯(lián)電感補(bǔ)償 圖3.12 RC并聯(lián)L補(bǔ)償中電壓與電流的矢量圖以電壓

24、為正弦參考量（3.37） 為沒有并聯(lián)電容前電流：（3.38） 為并聯(lián)電容后的電流：（3.39）由上圖可得：（3.40 ）（3.41 ）由于：（3.42） （3.43 ）所需并聯(lián)電感的計(jì)算式為：（3.44）（3.45）（3.46）（3.47 ）討論： 由上面的式子我們可以看出： 當(dāng) 時(shí)，功率因數(shù)大于。當(dāng) 時(shí)，功率因數(shù)低于。當(dāng)頻率 增大時(shí)，所需要補(bǔ)償?shù)碾姼兄祵p小。當(dāng)電源 增大時(shí)，所需要補(bǔ)償?shù)碾姼兄挡蛔?。在并?lián)電感來做無功補(bǔ)償?shù)臅r(shí)候， 不是將電感直接并在電源的兩端就可以的， 應(yīng)該考慮電感 器耐壓值。 如果直接將電感器并聯(lián)在電源上， 有時(shí)可能將電感損壞， 這時(shí)可以串聯(lián)一個(gè)恰當(dāng) 阻值的電阻 13 。結(jié)

25、論 :容感性負(fù)載中用感性負(fù)載并聯(lián)做無功補(bǔ)償，電感的大小與電源的頻率有關(guān)，與電路中 電流無關(guān)。在容性負(fù)載上并聯(lián)感容性負(fù)載的方法可用電感器的無功功率來補(bǔ)償容性負(fù)載的無 功功率，從而減少甚至消除容性負(fù)載與電源之間原有的能量交換。當(dāng)在接入電感 時(shí)，要考慮電感在與負(fù)載并聯(lián)時(shí)所加載的電壓， 如果不考慮這個(gè)因素， 只管 接入電感量大小來提高功率因數(shù)， 有可能將電感損壞。 在接入電感的時(shí)候在電感的這條支路 上串聯(lián)一個(gè)電阻就不容易將電感損壞了。3.6 當(dāng)元件的參數(shù)不變而電源頻率的變化對(duì)功率因數(shù)的影響（1 ）在 電路中從公式 中可以得出：3.48 )從上面的式子我們可以得出：當(dāng)元件的參數(shù)不變，電源的頻率增高時(shí)，功

26、率因數(shù)一定減小。 當(dāng)元件的參數(shù)不變，電源的頻率降低時(shí)，功率因數(shù)一定增加。（2）在 電路中從公式 中可以得出：（ 3.49 ） 從上面的式子我們可以得出：當(dāng)元件參數(shù)不變，電源的頻率增高時(shí)，功率因數(shù)一定增加。 當(dāng)元件的參數(shù)不變，電源的頻率增高時(shí)，功率因數(shù)一定減小。3.7 本章小結(jié)具有電感和電容元件的電路中， 電路兩端的電壓與其中的電流一般是不同相的。 如果我們調(diào) 節(jié)電路的參數(shù)或電源的頻率而使它們同相， 這時(shí)電路中就發(fā)生諧振相像。 在前面本文已經(jīng)作 了詳細(xì)的分析。 從上面我們可以看出， 我們可以用兩種方法來提高功率因數(shù) （在感性負(fù)載電 路中并聯(lián)容性負(fù)載做無功補(bǔ)償來提高功率因數(shù)， 在容性負(fù)載電路中并聯(lián)

27、感性負(fù)載做無功補(bǔ)償 來提高功率因數(shù)） ，當(dāng)我們要從相同的功率因數(shù)提高到相同的功率因數(shù)， 哪一個(gè)更加經(jīng)濟(jì)有 效。我們?cè)谶@一章作了理論的分析和討論。其中那一種方法更加可行。4. 幾種方案的比較用本文講到的四種方案來提高功率因數(shù)， 哪一種更加經(jīng)濟(jì)合理？本文將四種不同的方法對(duì)相 同的負(fù)載提高相同的功率因數(shù)所要補(bǔ)償元件的大小和元件的價(jià)格聯(lián)系，比較哪一種方法最 好。其中我們已經(jīng)知道在感性負(fù)載中串聯(lián)電容是不好的， 前面我們已經(jīng)作了詳細(xì)的分析。 這 里我們要計(jì)算的就是在感性負(fù)載中的并聯(lián)容性負(fù)載的無功補(bǔ)償方法來提高功率因數(shù)和在容 性負(fù)載中并聯(lián)感性負(fù)載的無功補(bǔ)償來提高功率因數(shù) 14 。例：在電壓有效值為 時(shí)，負(fù)載

28、的有功功率為 ，頻率為 時(shí)，電感為 ，電容為 ，計(jì)算 功率因數(shù)從 提高到 ，各要多大的電容或電感？4.1 電容的并聯(lián)補(bǔ)償所要電容的大小根據(jù)式子 帶入數(shù)據(jù)4.2 電感的并聯(lián)補(bǔ)償所要的電感的大小 根據(jù)式子 帶入數(shù)據(jù)在容性電路中并聯(lián)或串聯(lián)電感也可以提高功率因數(shù)， 對(duì)同一負(fù)載， 提高相同的功率因數(shù)到相 同的數(shù)值時(shí)， 串聯(lián)電感補(bǔ)償所要的電感比并聯(lián)補(bǔ)償?shù)碾姼幸蟆?由上面的數(shù)據(jù)我們可以得出。 但所要的電感都比較大。 如果要用我們也會(huì)用并聯(lián)電感， 因?yàn)樵诖?lián)的電路 中，有很多因 素對(duì)電能的輸送不是那么的理想。 我們與實(shí)際生活聯(lián)系時(shí)， 就會(huì)發(fā)現(xiàn)我們?nèi)粘Ｉ钪泻苌僖?到容性電路。所以也很少有對(duì)容性電路的補(bǔ)償?shù)那?/p>

29、況 15 。在感性電路中， 串聯(lián)電容補(bǔ)償并不是最好的方法， 那么并聯(lián)電容補(bǔ)償又是怎么樣呢？我們從 上面可以看出， 我們要提高相同的功率因數(shù)所要的電容是不相同的。 在確定了我們所需要電 容的大小時(shí)， 我們可以將很多小的電容并聯(lián)在一起形成一個(gè)較大的電容器。 這是根據(jù)電容并 聯(lián)的特性 16 。（ ）例如上面我們計(jì)算的電容的大小 ，根據(jù)市場(chǎng)調(diào)查，一個(gè) 的電容只 要 1 元錢，一個(gè) 的電容要 4 元錢，一個(gè) 的要 10 元錢。從市場(chǎng)調(diào)查我們可以看出，電容 的價(jià)格與他的容量有關(guān)。 電容的容量越大，價(jià)格就越高。 如果我們要一個(gè) 的電容，用不同 的容量電容，那一個(gè)比較合算。表 1市場(chǎng)調(diào)查電容元件的價(jià)格元件大小

30、2 5 8元件數(shù)量（個(gè)） 15 6 4 元件價(jià)格（元） 1 4 10 總額（元） 15 24 40 從上表我們可以看出， 用小的電容來補(bǔ)償可以得到更多的經(jīng)濟(jì)效益。 所以在無功補(bǔ)償?shù)臅r(shí)候， 不但要考慮我們要補(bǔ)償?shù)姆桨福?還要考慮我們補(bǔ)償時(shí)，電容的用法。比如，直接用大的電容 也可以補(bǔ)償， 可那樣在設(shè)備的投入上就增加資金。 不管是對(duì)負(fù)載的無功補(bǔ)償還是用什么樣的 電容，最終的目的只有一個(gè)就是要增加經(jīng)濟(jì)效益。 我們選擇的電容并聯(lián)形成一個(gè)較大的電 容來對(duì)電感元件做并聯(lián)補(bǔ)償 17 。再聯(lián)系我們實(shí)際生活， 在我們?nèi)粘Ｉ钪懈行噪娐泛芏啵?例如我們最常見的電動(dòng)機(jī)， 變壓器 等。這些電器設(shè)備是我們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚模?也是用得最普遍的。 這么多的電器是感性 的，所占的無功功率比視在功率中比例就