理论教育 无功负荷在电力系统中的消耗

无功负荷在电力系统中的消耗

时间:2023-06-16 理论教育 版权反馈
【摘要】:7.2.2.1异步电动机异步电动机是电力系统主要的无功负荷。7.2.2.2变压器变压器是电力系统的又一无功功率消耗大户。7.2.2.3输电线路电力线路的无功损耗由两部分组成,分别是并联导纳中的无功损耗(容性)和串联阻抗中的无功损耗(感性)。7.2.2.4用电设备各种用电设备中,除相对很小的白炽灯照明负载只消耗有功功率和为数不多的同步电动机可发出一部分无功功率外,大多数都要消耗无功功率。

无功负荷在电力系统中的消耗

电力系统中的无功负荷仅完成电磁能量的相互转换,并不做功,因而称为“无功”,只在感性负载中才消耗无功功率,即定子线圈为产生磁场所需要消耗的无功功率,所以在发电机输出有功功率的同时,还需要提供无功功率。无功功率不能满足电网时,系统的电压将会下降。因此,电力系统正常运行时的电压变化主要是由负荷无功功率的变化所引起的。无功功率负荷是以滞后功率因数运行的用电设备(主要是异步电动机)所吸收的无功部分。

7.2.2.1 异步电动机

异步电动机是电力系统主要的无功负荷。据有关统计,在工矿企业所消耗的全部无功功率中,异步电动机的无功功率消耗占60%~70%,异步电动机空载时所消耗的无功功率占电动机总无功功率消耗的60%~70%。图7-4a所示为异步电动机消耗的无功功率和所受端电压的关系,图7-4b所示为系统综合负荷(P、Q)和所受端电压的关系。

图7-4 负荷无功功率与其端电压关系曲线

a—满载,即ß=1时;b—ß=0.75时;c—ß=0.5时

图7-4a中ß是电动机的受载系数,即实际拖带的机械负荷与其额定负荷之比。由图7-4可见,在额定电压附近,异步电动机所消耗的无功功率随端电压上升而增加,随端电压下降而减少;但当端电压下降到额定电压70%~80%后,异步电动机所消耗的无功功率反而增加。这一特点对电力系统的电压稳定性有较大的负面影响。

7.2.2.2 变压器(www.daowen.com)

变压器是电力系统的又一无功功率消耗大户。变压器的无功功率损耗包括励磁损耗和漏抗损耗两部分:励磁损耗基本上等于空载损耗电流的百分值,约为1%~2%;绕组漏抗损耗在变压器满载时基本上等于短路电压的百分值,约为10%。因此,从电源到用户需要经过好几级变压的情形,其无功功率消耗的数值是相当可观的。

7.2.2.3 输电线路

电力线路的无功损耗由两部分组成,分别是并联导纳中的无功损耗(容性)和串联阻抗中的无功损耗(感性)。电网中对于一定电压等级的电力线路,电力线路越长,电力线路参数越大,无功功率损耗也越大,电力线路上电压降也越大。

一般来说,对于电压等级为35 k V及以下的电力线路,其充电功率小,电力线路主要是消耗无功功率;电压等级为330 k V及以上的线路,无功损耗为负,为无功电源;但对于电压等级为110 V及220 k V的电力线路,其情况较为复杂,一般需通过具体计算确定。

当电力线路的传输功率较大时,电力线路中电抗消耗的无功功率将大于电纳中产生的无功功率,则电力线路为无功负荷,消耗无功功率;当电力线路的传输功率较小时,电力线路中电纳产生的无功功率,除了抵消电抗中的无功功率损耗以外还有剩余,电力线路为无功电源,发出无功功率。

7.2.2.4 用电设备

各种用电设备中,除相对很小的白炽灯照明负载只消耗有功功率和为数不多的同步电动机可发出一部分无功功率外,大多数都要消耗无功功率。因此,无论工业或农业用户都以滞后功率因数运行,其值约为0.6~0.9,其中较大的数值对应于使用大容量同步电动机的场合。

通常,电力系统无功负荷的变化可分为两种:一种是周期长、波及面大,主要由生产、生活社会气象等变化引起的负荷变化,此类无功负荷的变化可以根据经验和统计规律进行预测;另一种是冲击性或间歇性负荷变化,此类无功负荷的变化周期短、频率不等且变化具有随机性,故不能进行预测。

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