滞相、迟相、进相、调相、功率因数、功角、失磁、失步、振荡、.doc

《滞相、迟相、进相、调相、功率因数、功角、失磁、失步、振荡、.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《滞相、迟相、进相、调相、功率因数、功角、失磁、失步、振荡、.doc（8页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、保持原动机输入转矩不变1）当正常励磁时，功率因数角 0 度，发电机只输出有功功率，不输出无功功率；2）当过励磁时，励磁电动势增大，输出的有功功率不变，而功率角 减小，增强了静态稳定能力，同时发电机输出感性无功功率，无功为正值，电枢电流增加了纯感性无功电流而变大，功率因数角 为正值，这种运行状态称为“迟相”运行；3）当欠励磁时，励磁电动势减小，输出的有功功率不变，功率角 向 90 度方向增大，发电机的静态稳定性下降，同时发电机向电网输出容性无功功率，无功为负值，电枢电流加入了纯容性无功电流而变大，功率因数角 为负值，这种运行状态称为“进相”运行。调节并网的同步发电机向电网输送无功功率大小和性质的

2、运行方式称为调相运行。空载不输出有功功率，专门来调节向电网输送无功功率的同步电机，称为调相机。功率因数角 ，指发电机端电压与电枢电流的相位差角。功率因数角 取决于负载的性质，当电流比电压滞后时，功率因数角 为正，当电流比电压超前时，功率因数角 为负。电枢反应作用的性质取决于励磁电动势和电枢电流之间的相位差角 ， 称为内功率因数角。功率角 是励磁电动势（即内电动势，是吗？）超前于发电机端电压的（时间）相位差。内电动势超前于端电压时， 为正值。其大小表示发电机输出功率的大小；有关系 。内电动势，是由励磁磁动势和感应出的电枢磁动势共同作用产生的电动势。提高发电机的功率因数对发电机的运行有什么影响？发

3、电机的功率因数提高后， 【cos 提高后，无功功率减小，有功功率增大，使得功率角 向90 度增大，降低了静态稳定性】根据功角特性，发电机的工作点将提高，发电机的静态稳定储备减少，发电机的稳定性降低。因此，在运行中不要使发电机的功率因数过高。如下图所示，功率角 ，当 00 ltlt900 时，发电机是静态稳定的；当 900 ltlt1800 时，发电机是静态不稳定的。 900 时为静态稳定极。发电机进相运行受哪些因素限制.当系统供给的感性无功功率多于需要时将引起系统电压升高要求发电机少发无功甚至吸收无功此时发电机可以由迟相运行转变为进相运行.制约发电机进相运行的主要因素有:1 系统稳定的限制2

4、发电机定子端部件温度的限制3 定子电流的限制4 厂用电电压的限制为什么汽轮发电机进相运行时定子端部铁芯严重发热汽轮发电机运行时定子绕组端部的漏磁场也是以同步转速对定子旋转的其漏磁场的一部分是经过定子绕组端部空间转子护环气陷及定子端部铁芯构成磁路的因此使定子端部铁芯平面上产生涡流而发热.此外励磁绕组紧靠护环因此它的漏磁场主要经护环闭合当进相运行时由于励磁电流减小励磁绕组端部漏磁场减弱于是护环的饱和程度下降减小了定子端部漏磁场所经过磁路的磁组从而使定子端部漏磁场增大铁笋加大致使定子端部铁芯严重受热.什么叫发电机的无功？交流电在通过纯电阻的时候电能都转成了热能而在通过纯容性或者纯感性负载的时候并不做

5、功.也就是说没有消耗电能即为无功功率.当然实际负载不可能为纯容性负载或者纯感性负载一般都是混合性负载这样电流在通过它们的时候就有部分电能不做功就是无功功率此时的功率因数小于 1为了提高电能的利用率就要提高功率因数容性负载就要用感性负载补偿反之亦然在电网的总负载中，即要求供给有功功率，又要求供给无功功率。困为电网的主要动力负载是功率因数比较低的三相异步电动机，如果发电机发出的无功功率不能满足电网对无功功率的要求，就会引起整个电网的电压下降，这对负载是不利的。调节发电机的励磁电流就可以调节发电机的无功功率。 当调节发电机的励磁电流时，输出的有功功率不能改变。而无功功率则可以调节。在过励状态下，励磁

6、电流愈大，发电机输出的感性无功功率愈大。在欠励状态下，励磁电流愈小，发电机输出的容性无功功率就愈大。什么叫滞相？电流滞后于电压什么叫负序电流？正序、负序、零序的出现是为了分析在系统电压、电流出现不对称现象时，把三相的不对称分量分解成对称分量（正、负序）及同向的零序分量。只要是三相系统，就能分解出上述三个分量（有点象力的合成与分解，但很多情况下某个分量的数值为零）。对于理想的电力系统，由于三相对称，因此负序和零序分量的数值都为零（这就是我们常说正常状态下只有正序分量的原因）。当系统出现故障时，三相变得不对称了，这时就能分解出有幅值的负序和零序分量度了功率因数编辑本段概述对于功率因数改善 电网中的

7、电力负荷如电动机、变压器、日光灯及电弧炉等，大多属于电感性负荷，这些电感性的设备在运行过程中不仅需要向电力系统吸收有功功率， 还同时吸收无功功率。 因此在电网中安装并联电容器无功补偿设备后， 将可以提供补偿感性负荷所消耗的无功功率， 减少了电网电源侧向感性负荷提供及由线路输送的无功功率。 由于减少了无功功率在电网中的流动， 因此可以降低输配电线路中变压器及母线因输送无功功率造成的电能损耗， 这就是无功补偿的效益。 无功补偿的主要目的就是提升补偿系统的功率因数。因为供电局发出来的电是以 KVA 或者 MVA 来计算的，但是收费却是以 KW，也就是实际所做的有用功来收费，两者之间有一个无效功率的差

8、值，一般而言就是以 KVAR 为单位的无功功率。大部分的无效功都是电感性，也就是一般所谓的电动机、变压器、日光灯，几乎所有的无效功都是电感性，电容性的非常少见。也就是因为这个电感性的存在，造成了系统里的一个 KVAR值，三者之间是一个三角函数的关系： K_va2K_w2K_var2 简单来讲，在上面的公式中，如果今天的 KVAR 的值为零的话， KVA 就会与 KW 相等，那么供电局发出来的 1KVA 的电就等于用户 1KW 的消耗，此时成本效益最高，所以功率因数是供电局非常在意的一个系数。 用户如果没有达到理想的功率因数， 相对地就是在消耗供电局的资源， 所以这也是为什么功率因数是一个法规的

9、限制。 目前就国内而言功率因数规定是必须介于电感性的 0.91 之间，低于 0.9 时需要接受处罚。 供电局为了提高他们的成本效益要求用户提高功率因数， 那提高功率因数对我们用户端有什么好处呢？ 通过改善功率因数，减少了线路中总电流和供电系统中的电气元件，如变压器、电器设备、导线等的容量，因此不但减少了投资费用，而且降低了本身电能的损耗。 藉由良好功因值的确保， 从而减少供电系统中的电压损失， 可以使负载电压更稳定，改善电能的质量。 可以增加系统的裕度，挖掘出了发供电设备的潜力。如果系统的功率因数低，那么在既有设备容量不变的情况下，装设电容器后，可以提高功率因数，增加负载的容量。 举例而言，将

10、 1000KVA 变压器之功率因数从 0.8 提高到 0.98 时： 补偿前：10000.8800KW 补偿后：10000.98980KW 同样一台 1000KVA 的变压器，功率因数改变后，它就可以多承担 180KW 的负载。 减少了用户的电费支出；透过上述各元件损失的减少及功率因数提高的电费优惠。 此外，有些电力电子设备如整流器、变频器、开关电源等；可饱和设备如变压器、电动机、发电机等；电弧设备及电光源设备如电弧炉、日光灯等，这些设备均是主要的谐波源，运行时将产生大量的谐波。谐波对发动机、变压器、电动机、电容器等所有连接于电网的电器设备都有大小不等的危害， 主要表现为产生谐波附加损耗，使得

11、设备过载过热以及谐波过电压加速设备的绝缘老化等。 并联到线路上进行无功补偿的电容器对谐波会有放大作用， 使得系统电压及电流的畸变更加严重。另外，谐波电流叠加在电容器的基波电流上，会使电容器的电流有效值增加，造成温度升高，减少电容器的使用寿命。 谐波电流使变压器的铜损耗增加，引起局部过热、振动、噪音增大、绕组附加发热等。 谐波污染也会增加电缆等输电线路的损耗。 而且谐波污染对通讯质量有影响。当电流谐波分量较高时，可能会引起继电保护的过电压保护、过电流保护的误动作。 因此，如果系统量测出谐波含量过高时，除了电容器端需要串联适宜的调谐（detuned）电抗外，并需针对负载特性专案研讨加装谐波改善装置

12、。编辑本段改善电能质量的理由 为什么说提高用户的功率因数可以改善电压质量？ 电力系统向用户供电的电压，是随着线路所输送的有功功率和无功功率变化而变化的。当线路输送一定数量的有功功率是，如输送的无功功率越多，线路的电压损失越大。即送至用户端的电压就越低。如果 110KV 以下的线路，其电压损失可近似为：UPRQX/Ue 其中：U线路的电压损失，KV Ue线路的额定电压，KV P线路输送的有功功率，KW Q线路输送的无功功率，KVAR R线路电阻，欧姆 X线路电抗，欧姆 由上式可见，当用户功率因数提高以后，它向电力系统吸取的无功功率就要减少，因此电压损失也要减少，从而改善了用户的电压质量。 - 在

13、直流电路里，电压乘电流就是有功功率。但在交流电路里，电压乘电流是视在功率，而能起到作功的一部分功率（即有功功率）将小于视在功率。有功功率与视在功率之比叫做功率因数，以 COS 表示，其实最简单的测量方式就是测量电压与电流之间的相位差，得出的结果就是功率因数。许多用电设备均是根据电磁感应原理工作的，如配电变压器、电动机等，它们都是依靠建立交变磁场才能进行能量的转换和传递。 为建立交变磁场和感应磁通而需要的电功率称为无功功率，因此，所谓的quot无功quot并不是quot无用quot的电功率，只不过它的功率并不转化为机械能、热能而已；因此在供用电系统中除了需要有功电源外，还需要无功电源，两者缺一不

14、可。在功率三角形中，有功功率 P 与视在功率 S 的比值，称为功率因数 cos，其计算公式为：cosP/SP/P2Q21/2P 为有功功率，Q 为无功功率。在电力网的运行中， 功率因数反映了电源输出的视在功率被有效利用的程度， 我们希望的是功率因数越大越好。 这样电路中的无功功率可以降到最小，视在功率将大部分用来供给有功功率，从而提高电能输送的功率。1 影响功率因数的主要因素1大量的电感性设备，如异步电动机、感应电炉、交流电焊机等设备是无功功率的主要消耗者。据有关的统计，在工矿企业所消耗的全部无功功率中，异步电动机的无功消耗占了6070； 而在异步电动机空载时所消耗的无功又占到电动机总无功消耗

15、的 6070。所以要改善异步电动机的功率因数就要防止电动机的空载运行并尽可能提高负载率。2变压器消耗的无功功率一般约为其额定容量的 1015，它的空载无功功率约为满载时的 1/3。因而，为了改善电力系统和企业的功率因数，变压器不应空载运行或长期处于低负载运行状态。3供电电压超出规定范围也会对功率因数造成很大的影响。当供电电压高于额定值的 10时，由于磁路饱和的影响，无功功率将增长得很快，据有关资料统计，当供电电压为额定值的 110时，一般无功将增加 35左右。当供电电压低于额定值时， 无功功率也相应减少而使它们的功率因数有所提高。但供电电压降低会影响电气设备的正常工作。所以，应当采取措施使电力

16、系统的供电电压尽可能保持稳定。无功补偿通常采用的方法主要有 3 种：低压个别补偿、低压集中补偿、高压集中补偿。下面简单介绍这 3 种补偿方式的适用范围及使用该种补偿方式的优缺点。1低压个别补偿:低压个别补偿就是根据个别用电设备对无功的需要量将单台或多台低压电容器组分散地与用电设备并接，它与用电设备共用一套断路器。通过控制、保护装置与电机同时投切。随机补偿适用于补偿个别大容量且连续运行如大中型异步电动机的无功消耗，以补励磁无功为主。低压个别补偿的优点是：用电设备运行时，无功补偿投入，用电设备停运时，补偿设备也退出，因此不会造成无功倒送。具有投资少、占位小、安装容易、配置方便灵活、维护简单、事故率

17、低等优点。2低压集中补偿：低压集中补偿是指将低压电容器通过低压开关接在配电变压器低压母线侧， 以无功补偿投切装置作为控制保护装置， 根据低压母线上的无功负荷而直接控制电容器的投切。电容器的投切是整组进行，做不到平滑的调节。低压补偿的优点：接线简单、运行维护工作量小，使无功就地平衡，从而提高配变利用率，降低网损，具有较高的经济性，是目前无功补偿中常用的手段之一。3高压集中补偿：高压集中补偿是指将并联电容器组直接装在变电所的 610kV 高压母线上的补偿方式。适用于用户远离变电所或在供电线路的末端， 用户本身又有一定的高压负荷时，可以减少对电力系统无功的消耗并可以起到一定的补偿作用； 补偿装置根据

18、负荷的大小自动投切，从而合理地提高了用户的功率因数，避免功率因数降低导致电费的增加。同时便于运行维护，补偿效益高。提高自然功率因数是不需要任何补偿设备投资，仅采取各种管理上或技术上的手段来减少各种用电设备所消耗的无功功率，这是一种最经济的提高功率因数的方法。1合理使用电动机；2提高异步电动机的检修质量；3采用同步电动机：同步电动机消耗的有功功率取决于电动机上所带机械负荷的大小，而无功功率取决于转子中的励磁电流大小，在欠励状态时，定子绕组向电网quot吸取quot无功，在过励状态时，定子绕组向电网quot送出quot无功。因此，对于恒速长期运行的大型机构设备可以采用同步电动机作为动力。异步电动机

19、同步运行就是将异步电动机三相转子绕组适当连接并通入直流励磁电流，使其呈同步电动机运行，这就是quot异步电动机同步化quot。4合理选择配变容量，改善配变的运行方式：对负载率比较低的配变，一般采取quot撤、换、并、停quot等方法，使其负载率提高到最佳值，从而改善电网的自然功率因数。电力系统的无功电源除了同步电机外， 还有静电电容器、静止无功补偿器以及静止无功发生器，这 4 种装置又称为无功补偿装置。除电容器外，其余几种既能吸收容性无功又能吸收感性无功。1同步电机：同步电机中有发电机、电动机及调相机 3 种。同步发电机：同步发电机是唯一的有功电源，同时又是最基本的无功电源，当其在额定状态下运

20、行时，可以发出无功功率：QSsinPtg其中:Q、S、P、 是相对应的无功功率、视在功率、有功功率和功率因数角。发电机正常运行时以滞后功率因数运行为主向系统提供无功， 但必要时也可以减小励磁电流使功率因数超前即所谓的quot进相运行quot，以吸收系统多余的无功。同步调相机:同步调相机是空载运行的同步电机， 它能在欠励或过励的情况下向系统吸收或供出无功， 装有自励装置的同步电机能根据电压平滑地调节输入或输出的无功功率， 这是其优点。 但它的有功损耗大、运行维护复杂、响应速度慢，近来已逐渐退出电网运行。并联电容器：并联电容器补偿是目前使用最广泛的一种无功电源， 由于通过电容器的交变电流在相位上正

21、好超前于电容器极板上的电压， 相反于电感中的滞后，由此可视为向电网quot发quot无功功率：QU2/Xc其中：Q、U、Xc 分别为无功功率、电压、电容器容抗。并联电容器本身功耗很小，装设灵活，节省投资；由它向系统提供无功可以改善功率因数，减少由发电机提供的无功功率。静止无功补偿器：静止无功补偿器是由晶闸管所控制投切电抗器和电容器组成， 由于晶闸管对于控制信号反应极为迅速，而且通断次数也可以不受限制。当电压变化时静止补偿器能快速、平滑地调节，以满足动态无功补偿的需要， 同时还能做到分相补偿；对于三相不平衡负荷及冲击负荷有较强的适应性； 但由于晶闸管控制对电抗器的投切过程中会产生高次谐波， 为此

22、需加装专门的滤波器。静止无功发生器：它的主体是一个电压源型逆变器， 由可关断晶闸管适当的通断，将电容上的直流电压转换成为与电力系统电压同步的三相交流电压， 再通过电抗器和变压器并联接入电网。 适当控制逆变器的输出电压，就可以灵活地改变其运行工况，使其处于容性、感性或零负荷状态。与静止无功补偿器相比，静止无功发生器响应速度更快，谐波电流更少，而且在系统电压较低时仍能向系统注入较大的无功。编辑本段功率因数补偿概述 在交流电路中，电压与电流之间的相位差的余弦叫做功率因数，用符号 cos 表示，在数值上，功率因数是有功功率和视在功率的比值，即 cosP/S。 电网中的电力负荷如电动机、变压器、日光灯及

23、电弧炉等，大多属于电感性负荷，这些电感性的设备在运行过程中不仅需要向电力系统吸收有功功率，还同时吸收无功功率。因此在电网中安装并联电容器无功补偿设备后，将可以提供补偿感性负荷所消耗的无功功率，减少了电网电源侧向感性负荷提供及由线路输送的无功功率。减少了无功功率在电网中的流动，可以降低输配电线路中变压器及母线因输送无功功率造成的电能损耗，这种措施称作功率因数补偿。编辑本段功率因数补偿方法 无功补偿的主要目的就是提升补偿系统的功率因数。因为供电局发出来的电是以 KVA 或者 MVA 来计算的，但是收费却是以 KW，也就是实际所做的有用功来收费，两者之间有一个无效功率的差值，一般而言就是以 KVAR

24、 为单位的无功功率。大部分的无效功都是电感性，也就是一般所谓的电动机、变压器、日光灯，几乎所有的无效功都是电感性，电容性的非常少见。也就是因为这个电感性的存在，造成了系统里的一个 KVAR 值，三者之间是一个三角函数的关系 KVA 的平方KW 的平方KVAR 的平方 简单来讲，在上面的公式中，如果今天的 KVAR 的值为零的话，KVA 就会与 KW 相等，那么供电局发出来的 1KVA 的电就等于用户 1KW 的消耗，此时成本效益最高，所以功率因数是供电局非常在意的一个系数。用户如果没有达到理想的功率因数，相对地就是在消耗供电局的资源，所以这也是为什么功率因数是一个法规的限制。目前就国内而言功率

25、因数规定是必须介于电感性的 0.91 之间，低于 0.9，或高于 1.0 都需要接受处罚。这就是为什么我们必须要把功率因数控制在一个非常精密的范围，过多过少都不行。 供电局为了提高他们的成本效益要求用户提高功率因数，那提高功率因数对我们用户端有什么好处呢？ 通过改善功率因数，减少了线路中总电流和供电系统中的电气元件，如变压器、电器设备、导线等的容量，因此不但减少了投资费用，而且降低了本身电能的损耗。 藉由良好功因值的确保，从而减少供电系统中的电压损失，可以使负载电压更稳定，改善电能的质量。 可以增加系统的裕度，挖掘出了发供电设备的潜力。如果系统的功率因数低，那么在既有设备容量不变的情况下，装设

26、电容器后，可以提高功率因数，增加负载的容量。 举例而言，将 1000KVA 变压器之功率因数从 0.8 提高到 0.98 时： 补偿前：10000.8800KW 本文章来自：博研联盟论坛 补偿后：10000.98980KW 本文章来自：博研联盟论坛 同样一台 1000KVA 的变压器，功率因数改变后，它就可以多承担 180KW 的负载。 减少了用户的电费支出；透过上述各元件损失的减少及功率因数提高的电费优惠。 此外，有些电力电子设备如整流器、变频器、开关电源等；可饱和设备如变压器、电动机、发电机等；电弧设备及电光源设备如电弧炉、日光灯等，这些设备均是主要的谐波源，运行时将产生大量的谐波。谐波对

27、发动机、变压器、电动机、电容器等所有连接于电网的电器设备都有大小不等的危害，主要表现为产生谐波附加损耗，使得设备过载过热以及谐波过电压加速设备的绝缘老化等。本文章来自：博研联盟论坛 并联到线路上进行无功补偿的电容器对谐波会有放大作用，使得系统电压及电流的畸变更加严重。另外，谐波电流叠加在电容器的基波电流上，会使电容器的电流有效值增加，造成温度升高，减少电容器的使用寿命。 谐波电流使变压器的铜损耗增加，引起局部过热、振动、噪音增大、绕组附加发热等。 谐波污染也会增加电缆等输电线路的损耗。而且谐波污染对通讯质量有影响。当电流谐波分量较高时，可能会引起继电保护的过电压保护、过电流保护的误动作。 因此

28、，如果系统量测出谐波含量过高时，除了电容器端需要串联适宜的调谐（detuned）电抗外，并需针对负载特性专案研讨加装谐波改善装置。编辑本段功率因数补偿的意义 功率因数是交流电路的重要技术数据之一。功率因数的高低，对于电气设备的利用率和分析、研究电能消耗等问题都有十分重要的意义。 所谓功率因数，是指任意二端网络（与外界有二个接点的电路）两端电压 U 与其中电流 I 之间的位相差的余弦。在二端网络中消耗的功率是指平均功率，也称为有功功率，它等于 由此可以看出，电路中消耗的功率 P，不仅取决于电压 V 与电流 I 的大小，还与功率因数有关。而功率因数的大小，取决于电路中负载的性质。对于电阻性负载，其电压与电流的位相差为 0，因此，电路的功率因数最大（）；而纯电感电路，电压与电流的位相差为 2，并且是电压超前电流；在纯电容电路中，电压与电流的位相差则为（2），即电流超前电压。在后两种电路中，功率因数都为 0。对于一般性负载的电路，功率因数就介于 0 与 .