基波无功功率的影响
本节主要讨论的是基波无功功率的影响。至于谐波引起的无功功率的影响将在后一小节以后讨论。无功功率对公用电网的影响主要有以下几个方面:
(1)增加设备容量。无功功率的增加,会导致电流增大和视在功率增加,从而使发电机、变压器及其他电气设备容量和导线容量增加。同时,电力用户的起动及控制设备、测量仪表的尺寸和规格也要加大。
(2)设备及线路损耗增加。无功功率的增加,使总电流增大,因而使设备及线路的损耗增加,这是显而易见的。设线路总电流为I=Ip+Iq,线路电阻为R,则线路损耗ΔP为
(2-48)
式中,(Q2/U2)R这一部分损耗就是由无功功率引起的。
(3)使线路及变压器的电压降增大,如果是冲击性无功功率负载,还会使电压产生剧烈波动,使供电质量严重降低。
图2-10a是一电源系统和负载的等效电路,图2-10b是其相量图。
图2-10 电源系统和负载的等效电路及向量图
从图中可看出,Zs引起的电压降ΔU为
(2-49)
另外,负载电流I可由下式求得:
(2-50)
把上式带入式(2-49)可得
(2-51)
从图2-10b中可看出,E(•)和U(•)之间额夹角很小,因此
在一般公用电网中,Rs比Xs小得多,因此可以得出这样的结论:有功功率的波动一般对电网电压的影响较小,电网电压的波动主要是由无功功率的波动引起的。电动机在起动期间功率因数很低,这种冲击性无功功率会使电网电压剧烈波动,甚至使接在同一电网上的用户无法正常工作。电弧炉、轧钢机等大型设备会产生频繁的无功功率冲击,严重影响电网供电质量。