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Lecture 11

Lecture 11. Power factor correction. Power factor :. 綜合功率因數計算 :. What is the total power factor ?. 表 7-1 各種負載之功率因數. 功率因數改善原因 :. 由於工業用電之負載以電動機等電感性負載居多，因之在電力系統中會產生滯後之無效電力，無效電力是一種電力損失，依據台電公司之統計資料，電力用戶功率因數低於 80% 之用戶約 67,420 戶以上，如能提高功率因數至 95% ，估計每年可減少無效電力損失達 2.3 億度以上。

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Presentation Transcript

  1. Lecture 11 Power factor correction

  2. Power factor :

  3. 綜合功率因數計算: What is the total power factor ?

  4. 表7-1 各種負載之功率因數

  5. 功率因數改善原因: 由於工業用電之負載以電動機等電感性負載居多，因之在電力系統中會產生滯後之無效電力，無效電力是一種電力損失，依據台電公司之統計資料，電力用戶功率因數低於80%之用戶約67,420戶以上，如能提高功率因數至95%，估計每年可減少無效電力損失達2.3億度以上。 裝設電容器(1)提高功率因數除可獲得減少電源供給之無效電流的主要好處外，尚可得到(2)改善電壓、(3)減少線路損失、(4)增加系統容量等多項益處。另外在電費負擔上因功率因數條款，當功率因數低於百分之八十時，每低1% ，當月份電費增加千分之3 。當功率因數超過百分之八十時，每超過1% ，當月份電費減少千分之1.5，可使(5)電費支出減少。 裝置契約容量在20瓩以上及需量契約容量在30瓩以上用戶，每月用電之平均功率因數不及百分之八十時，每低百分之一，該月份電費應增加千分之三；超過百分之八十時，每超過百分之一，該月份電費應減少千分之一‧五。

  6. [例7-5] 某用戶使用三相11.4KV電源，改善功率因數前之電 流為100A，功率因數為0.8，改善功率因數至0.95，試 求改善後電流為若干？ 解： 由此結果可知功率因數提高可減少線路電流。

  7. [例7-7] 某用戶在功率因數為0.8時之線路電力損失10KW， 若將功率因數改善至0.95，試求改善後之線路電力損 失為若干？ 解： 故改善後線路之電路損失

  8. [例7-8] 有一11.4KV線路，負載為三相4,000KVA，功率因數為0.8，加裝1﹐200KVAR的並聯電容器組，線路的電抗為0.26+j0.72Ω，試求(1)原有的電力損失？(2)減少的電力損失？(3)裝並聯電容器後的損失為原有的多少％？ 解： 負載電流 負載有效電流 IR=IL1cosθL=203×0.8=162Α 負載無效電流 IX=IL1sinθL=203×0.6=122Α 電容器無效電流

  9. (1) 原有電路損失 (2) 並聯電容器後線路電流 IL2=162-j122+j61=162-j61 並聯電容器後之電路損失 故減少電路損失=32143-23345=8798W (3) (4) 並聯電容器後的電力損失為原有損失的72.6%

  10. 變壓器 斷路器 及導線之容量

  11. [例7-9] 某用戶功率因數為0.8，滿載時負載總功率為1000KVA ，若將功率因數提高至0.95時，試求改善功率因數後之總 功率為若干？改善功率因數前後之負載總功率差為若干？ 解： 由此結果可知，若原導線之線徑不變，提 高功率後能增加157.9KVA之供電能力。

  12. [例7-10] 某用戶在未改善功因前，每月之電表指示，有效功率量為10000KWH，無效功率量為10000 KVARH。改善功因後之電表指示，有效功率量為10000KWH，無效功率量為5000KVARH，試求改善前後之平均功率因數各 為若干？每月在改善功因後可節省電費百分之幾？ 改善功因前之平均功率因數 改善功因後之平均功率因數 即改善功率因數後每月可節省電費4.2%

  13. 裝設電容器以提高功率因數主要係因無效電力(KVAR)減少而獲得利益，因此電容器裝設之位置應儘量靠近負載處，才能得到實際效果，如上圖所示為電容器可能裝設之四個位置，最理想的位置為C1其次為C2、 C3 、C4依次排列。

  14. example 某工廠契約容量300KW， 每月用電量72000度，經測量其功率因數為0.7，主變容量 11.4KV/220v 400KVA 阻抗 5.5%，經檢討後加裝低壓電容器150KVAR，改善後之功率因數提高至0.9，分析所獲得之利益如下： • 節省電費 • PF＝0.7 提高為 PF＝0.9 每月節省電費7200元 • 2. 增加釋放容量 • 釋放容量＝300×﹝(0.9－0.7)／0.7﹞＝85KW • 3. 減少線路損失 • 原線路損失=5kW • 減少線路損失率＝1－(0.7／0.9)2=0.395 • 3600KWH × 0.395＝1442KWH • 省1442 ×1.37=1975元 • 4. 提高電壓 • v%=（150 × 5.5）／400＝2.1 • 220＋220 × 2.1%＝224.5v • 本案投資金額 25000元 • 投資回收年限＝25000／9175＝2.72月，值得投資改善。

  15. 如何計算電容量: Active power Reactive power Apparent power

  16. example A 3/4 HP electric motor has a power factor of .85. The nameplate current is 10 Amps at 115 Volts, or 1150 Volt Amps. Apparent power = 1150 Volt Amps Active power = .85 * 1150 = 977.5 Watts Reactive Power = sqrt(1150^2 - 977.5^2) = 605 VAR So, we need 605 var of power factor correction. Calculating the required impedance from Q = E^2/X 605 = 115^2/X => X = 115^2/605 = 21 ohms C = 1 /( 2 * pi * f *X) = 1/ (377 * 21) = 126 uF

  17. example 某單相負載為500KW， 功率因數為0.8，改善後之功率因數提高至0.95，應裝置電容器之kVAR及 各為多少?設頻率為60hz額定電壓為220v.

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