如何理解有功功率与无功功率? 电力系统无功功率平衡和电压调整

时间:2021-11-28 19:46:03 作者:admin 38583
电力系统无功功率平衡和电压调整

如何理解有功功率与无功功率?

如何理解有功功率与无功功率?

答:在电网中电力设备大多是根据电磁感应原理工作的,它们在能量转换过程中建立交变磁场,在一个周期内吸收的功率和释放的功率相等。电源能量在通过纯电感或纯电容电路时并没有能量消耗,仅在用电负荷与电源之间往复交换,由于这种交换功率不对外做功,因此称为无功功率。无功功率反映了内部与外部往返能量交换的情况。

无功功率在电网中并不是没有任何作用的,反而它的作用很大,电动机需要从电源吸收无功功率来建立和维持旋转的磁场以使其正常运行,变压器需要无功功率通过一次绕组建立和维持交变磁场才能在二次绕组中感应出电压。因此,电感性用电设备不但需要从电源取得有功功率,还必须从电源取得无功功率才能满足运行需求。

而在电网中有功功率即为实际消耗掉的电源能量,用电设备将电源的能量通过各种方式转换成了光能、机械能、热能等其他形式的能源。

从微观波形上来讲交流电源的电压和电流都是正弦波形曲线,当电压和电流相位角不相等时在一个周期内的电压和电流的乘积有可能为正也有可能为负,电压和电流乘积为正即为吸收电网的功率,乘积为负即为对电网发出功率。

在这样的电路中电压或电流的一个周期中吸收电网的总功率视为有功功率,而对外发出的功率视为无功功率。当电压和电流相位角相差90°时,在电压或电流的一个周期内吸收的功率和发出的功率相等,也就是说周期内吸收的总功率为零,这种负载即视为纯感性或纯容性负载。


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电力系统中为什么需要无功功率?

并不是需要无功功率,而是电网中负荷存在大量感性负载,使得线路阻抗成感性,由于其两端的电压与流过的电流有90度角的相位差,所以不能做功,也不消耗有功功率,但它参与了与电源的能量交换,这就产生了无功功率,降低了发电机和电网的供电效率。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cosφ,其计算公式为:功率因数cosφ=有功功率P/视在功率S 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。

配电房为什么要使用电容补偿柜?

配电室加入电容补偿是为了进行无功补偿,提高功率因数。

电力系统的用电设备在使用时会产生有功功率和无功功率。有功功率把电能转变为机械能、热能、化学能或声能;无功功率把电能转换为另一种形式的能,如电磁元件建立磁场占用的电能。

无功功率过大,会导致功率因数降低,供电变压器及输送线路的损耗增大,供电效率变低。因而国家对各变电站、重要负荷等电网节点的无功功率和功率因数有严格的规定。

为了减少损耗,提高供电效率,改善供电环境,需要进行无功补偿。无功补偿通过把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路实现。电力系统用电设备通常是感性的,故适当地并联电容即可实现无功补偿。

电力系统中为什么需要无功功率?

电力系统的某一时间,负载“消耗”的无功是和发电机“发出”的无功平衡的。一台机多带了无功,其他机组的无功负荷就会下降。 当负载无功功率增大时,无功电流的增量就会在发电机的电枢反应中起到“去磁作用”,使发电机的感应电势降低,从而造成系统电压下降(严格说是在较低的电压下达到新的平衡),所以可以认为系统电压下降是因为发电机输出的无功功率不足造成的。

三相电的有功和无功有什么区别,提高功率因数意义在哪?

功率分为三种:有功功率、无功功率、视在功率。

功率定义

有功功率:用电设备真正消耗的功率。有功功率用P表示,单位:W(瓦)、kw(千瓦)。我们常说“这个灯功率18W”就是指有功功率。

无功功率:用电设备并没有消耗,只是暂时储存起来的那部分功率。无功功率用Q表示,单位:var(乏)、Kvar(千乏)。

视在功率:电源提供的总功率。视在功率用S表示,单位:VA(伏安)、KVA(千伏安)。比如说这个变压器1250KVA,这个就是指它的视在功率。

举例说明

假设某个用电设备内不仅有电阻还有电容,那么可以把该用电设备看出电阻和电容的组合体,如图:

设备工作时,设备内的电阻会从电源取一部分电能用于发热,同时设备内的电容也会从电源取一部分电能用于本身充电。

由于电容取用的这部分电能并没有真正用掉,只是暂时以电场的形式把它存在电容里,所以把这部分功率叫做“无功功率”。由于电阻把电能转化成热量,并消耗掉的这一部分功率叫做“有功功率”。整个设备总共需要从电源取用的功率叫“视在功率”。

从理论上讲只要设备内有电感线圈和电容,那么这个设备就会需要无功功率。

注意:无功功率并不是无用的功率,它在电力系统中占有很重要的地位。因为电力系统中有许多设备是根据电磁感应原理工作的,他们必须依靠磁场来传送和转换能量,即这些设备必须要依靠无功功率来正常工作。

它们的计算公式

单相有功功率计算:

三相有功功率计算:

单相无功功率计算:

三相无功功率计算:

视在功率计算:

其中:P表示有功功率;Q表示无功功率;S表示视在功率,cosΦ表示功率因数。

我们必须需要注意的一点是:视在功率≠有功功率 无功功率。

功率因数

功率因数是指交流电路有功功率与视在功率的比值。即:

功率因数是电力系统中的一个重要参数,它可以衡量电气设备利用率的高低。功率因数越低说明电源的利用率越低。

功率因数的大小与设备的负荷性质有关。比如白炽灯、电阻炉等阻性负荷,由于它内部不含电感线圈和电容,所以不需要无功功率,那么它们的功率因数为1。而电机等感性负载的功率因数都小于1。

提高功率因数的意义

为了便于理解,先举个简单例子。

供电公司在某地区有一个变压器,假设该变压器的容量(视在功率)为1000KAV。我们来分析一下当功率因素分别为0.5和0.9时的经济效益。

解:根据功率计算公式可知:P=S*cosΦ

当功率因素为0.5时,电源可输出最大有功功率为:P=S*cosΦ=1000KVA*0.5=500KW。

当功率因素为0.9时,电源可输出最大有功功率为:P=S*cosΦ=1000KVA*0.9=900KW。

平时我们用电计费都是指有功功率,所以当功率因素为0.5时,该变压器1个小时可以输出500度电;当功率因素为0.9时,该变压器1个小时可以输出900度电。经济效益整整多80%!!!

当然,提高功率因数的作用远不止可以提升变压器输出能力,还有很多其他优点。比如:

  1. 提高设备利用率

  2. 降低线路损耗

  3. 改善供电质量

  4. 得到供电公司奖励


以上就是我的一些个人见解,如果还有其他观点,欢迎留言学习交流!

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变压器在电力系统中的主要作用是什么?

变压器在电力系统中的主要作用是什么?

答:变压器是一种静止电器,它利用电磁感应原理,把一种电压等级的交流电能变换为同频率的另种电压等级的交流电能。在生产输送、分配和使用电能的整个过程中,变压器是必不可少的主要没备。在电力系统中,要把发电厂发出的电能远距离输送到用电区。为了经济合理地输送电能,必须采用高压输送。因为输送一定功率的电能,电压越高,线路中的电流越小,则线路上电压损失和功率损耗也就越小;且线路中电流减小,可节省有色金属,减少线路投资。所以,输送线路越远或输送功率越大,则要求输电电压越高。我国常用的输配电压等级有10、35、110、220、500kV等。 但是,发电机发出的电压,由于受到绝缘结构、制造技术等方面的限制,一般为6~ 10kV;同样,为了绝缘问题易于解决和安全起见,用电设备的电压不宜太高,如动力设备的额定电压为220V或380V,家用电器的额定电压为220V等。为此在发电厂需要用升压变压器将发电机发出的电压升高到输电电压,把电能输送出去,力求输电经济;而在用电端,用降压变压器降低电压,将电能分配给用户,以满足用电设备的电压要求。由此可见,在发电厂发出的电能输送到用户的整个过程中,通常需要经过多次变压,所以变压器对电力系统的经济和安全运行,起着十分重要的作用。

为了适应国民经济各部门的不同使用目的和工作要求,种类型。

按用途分,电力变压器有升压变压器、降压变压器。电力变压器的作用;

变压器是由绕在同一铁芯上的两个或两个以上的线圈绕组组成,绕组之间是通过交变电→磁场→电而联系着并按电磁感应原理工作。变压器安装位置应考虑便于运行、检修和运输,同时应选择安全可靠的地方。在使用变压器时必须合理地选用变压器的额定容量。变压器空载运行时,需用较大的无功功率。这些无功功率要由供电系统供给。变压器的容量若选择过大,不但增加了初投资,而且使变压器长期处于空载或轻载运行,使空载损耗的比重增大,功率因数降低,网络损耗增加,这样运行既不经济又不合理。变压器容量选择过小,会使变压器长期过负荷,易损坏设备。因此,变压器的额定容量应根据用电负荷的需要进行选择,不宜过大或过小。

以上为个人观点,仅供提问者和头条上有类似需要的阅读者们参考。希望对大家有一点帮助。

知足常乐2019.2.25日于上海

电力系统为什么要进行无功补偿?

因为在电力系统中,由于无功功率不足,会使系统电压及功率因数降低,从而损坏用电设备,严重时会造成电压崩溃,使系统瓦解,造成大面积停电。另外,功率因数和电压的降低,还会使电气设备得不到充分利用,造成电能损耗增加,效率降低,限制了线路的送电能力,影响电网的安全运行及用户的正常用电。

  在电力系统中除发电机是无功功率的电源外,线路的电容也产生部分无功功率。在上述两种电源不能满足电网无功功率的要求时,需要加装无功补偿设备。

如何进行无功补偿?

答:电容电路与电感电路相似,在电容元件与电源之间也有无功功率在进行交换,只是时间上差半个周期,即当电感电路从电源吸收能量的半个周期,恰为电容放电过程,另半个周期则是电感元件向电源送还能量,而电容电路恰为充电过程。将电容与电感并联起来,电容元件就可以取代电源,与电感进行这部分无功功率的交换。交流电源是必须有的,它是提供有功功率的。其实无功功率也是很难做到完全补偿的。

注释:绝大部分电气设备的等效电路可看作电阻R与电感L串联的电路。

电力网采取的无功补偿方式都有哪些?

答:电力网常用的无功补偿方式包括:集中补偿方式、分散就地补偿方式和单机就地补偿方式。

为什么电力系统无功功率不足会导致电压下降?

无功功率实际上是在电源和负载间进行了能量交换而没有被转换成其他形式的能量而实际消耗掉的那一部分功率。 负载分为线性负载和非线性负载两类。而线性负载又包括电阻,电感和电容。(非线性负载会导致谐波的产生,考虑了谐波之后的无功功率比较难定义。所以下面的解释只考虑线性负载,即电压电流的波形都是正弦波时的情况。)当负载中具有储能元件,如电感,电容,就会有无功功率产生。电阻负载消耗的有功功率将电能转换成为热能,或者进一步转换成其他形式。而电感和电容并不实际消耗能量。在一个周期内电感元件先将电能转换成磁场能储存起来,再释放出来,返回电源;同样,电容元件先将电能转换成电场能储存,再释放回电源。 工业和实际生活中的负载,阻感负载很多。电炉,变压器,异步电机,荧光灯都是。架空线本身也具有一定电感。这类负载要求电源必须吸收无功功率才能工作。 一方面,与只需要提供有功功率相比,负载对无功功率的需求导致电源与负载之间的电流增加,设备及线路损耗增加。另一方面,无功功率会导致线路压降增加。当无功负载波动较大时,如电机启动或某些大型设备工作,会造成电网电压波动很大,影响供电质量。 所以,由发电机提供无功,并经过长距离传输,给负载所需要的无功功率是不现实的。需要在对无功有要求的负载处,就近提供无功补偿。补偿之后,无功能量只在负载和近处的补偿器之间流动,电网不需要提供这一部分的能量,降低了对电网的容量的要求,也避免了引起线路压降的问题。 补偿方式一种是在负载处并联电容器,可以是固定式也可以是晶闸管投切,另一种是利用电力电子装置,使其按照负载需求的大小发出无功或吸收无功。

无功功率是如何产生的?

无功功率是如何产生的?

在交流电路中,由于感性或容性元件被引入电路中,于是出现了功率因素。从而又以有功功率、无功功率、视在功率等功率形式存在。无功功率简单的理解就是电源与负载或负载与负载之间的能量交换。

在正弦交流电流电路中,可以认为该电路中就只有三种功率,有功功率、无功功率、视在功率。有功功率;负载能够得到的功率。无功功率;电源输出功率传输到负载而减少的功率。视在功率;电源输出功率。

无功功率的产生;在交流电路中,负载不是纯电阻负载,那么负载不能完全得到电源输出功率,但必定有功率减少。减少的这部分功率而是用在感性负载或容性负载的能量交换。可是减少这部分功率实际上没有消耗,只是电源与感性负载或容性负载之间能量交换。因此,把减少这部分参与能量交换而不消耗的功率就叫做无功功率。

例如电源输出的视在功率为100%,在交流电路中设备的功率因素低,那么设备获得的有功功率少,而参与能量交换的功率多。虽然没有消耗,但确实减少了,不仅造成巨大经济损失,还会导致电网供电质量差。

电容器为什么可以补充无功功率?

因为电容器有贮能的功能,无功功率是不消耗能量的功率,只是在交流电的半个周期内暂时将电能以磁场(感性无功)或电场(容性无功)的形式储存起来,然后再另外半个周期内将所储存的能量返还给电网。

把具有容性功率负荷的装置(电容器)与感性功率负荷(电机等线圈)并连接在同一电路,能量在两种负荷之间相互交换。这样,感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的无功功率补偿。

谁能帮我详细分析一下电力系统中无功功率的感性无功和容性无功的区别以及在电力系统中的影响?

电力系统的主要负载包括感性、容性、纯电阻性负载,感性负载需要感性无功功率(例如电机),容性负载需要容性无功功率(例如变频器,大功率晶体管灯具),纯电阻性负载只消耗有功功率(例如白炽灯,电炉)。感性无功和容性无功功率是和有功功率伴随存在的,即没有纯粹的无功功率。而无功功率顾名思义不做功,不转化为其他的能量。感性无功和容性无功功率的区别在于负载的性质不同,感性负载需要感性无功,容性负载需要容性无功。根本就在于电流与电压的相位滞后与超前的问题:感性负载使得电流滞后于电压相位,需要感性无功做“支撑”;容性负载使得电流超前于电压相位,需要容性无功做“支撑”。由于无功功率的存在,其副作用使得电能做功效率降低,负载容量增大,所以需要做无功补偿,纠正电压与电流的相位差,使变压器输出容量由有功功率加无功功率部分减小到只输出有功功率部分。

电力系统无功功率平衡的重要性?

电力系统无功功率总是平衡的,俗话说:发多少用多少。当无功用的多发的多时,系统电压就会下降,电压降低负载的无功就会降低,发与用就会在较低的电压下取得平衡。当无功用的比发的少时,系统电压就会升高,电压升高负载的无功就会增大,发与用就会在较高的电压下取得平衡。发电厂无功调节的任务就是保持系统电压在额定(允许)范围。

电力系统无功调压的原理。为什么说系统电压降低就是因为无功功率不足呢?谢谢?

当发电厂供给线路的无功功率过剩时就会造成线路电压和升高,无功功率不足时又会造成线路电压降低,因此,电力系统要求“无功功率平衡”如果无功功率不平衡,则电网供出的电压波动就会很大,无论电压过高还是过低,都会对电气设备和电力系统自身的安全产生很大的危害。所以要进行无功平衡。

单位无功高为什么要被供电局每月罚款?

无功功率一般来说是提供电动机、变压器建立磁场所需的能量。

在电力系统中,发电机发出有功和无功,有功供大于求,会导致系统频率升高,反之频率降低;无功供大于求,会导致系统电压升高,反之电压降低。频率和电压变化范围超过一定值,严重情况会造成电力网失稳。供电局对贵单位的无功高进行罚款,一方面是出于供电稳定性的考虑,另一方面,发电厂每周期发出的电量,除有功功率按上网电价卖给电网公司外,电网公司还要按一定价格购买发电厂发出的无功功率,以保证供电的稳定性。也就是说,收电费一般都指有功电费,一定范围内的无功是免费使用的,超过规定的范围就要交钱了。另,无功也是有电流流过线路等供电设备的,过量的无功会对送电设备造成危害。

怎样理解无功补偿和功率因数?为什么要无功补偿,怎么补偿?

电网电源供给负载的功率有三种,第一种视在功率,也就是常说的功率容量。第二种是有功功率,有功功率是用电设备将电能转换为机械能、光能、热能产生的电功率。第三种无功功率,是用于电路系统内电感设备电场励磁磁场,励磁过程消耗无功功率。用电设备工作不但要从电源获取有功功率,同时更需要获取足额的无功功率。

???? 功率因数,电源中的三种功率,构成内在的三角函数关系,有功功率P与视在功率S的比值,称为功率因数cosφ,计算公式为: cosφ=P/S,功率因数是恒量电网供电效率优劣的重要指标,在电网供电中功率因数一般控制在0.8~0.9范围,当功率因数cosφ过低,应及时进行无功功率补偿,以提高供电质量减少电压电能损耗。

???? 无功功率的补偿,分集中补偿分散补偿和随机补偿。在供电系统发电厂采同步发电机调节补偿,变电所和终端用户采用电力电容投入补偿。有时终端用户采用大功率同步电动机空载运行,也是一种比较经济的无功功率补偿措施。无功功率的补偿过程,实质上都是向电网输送容性电流,抵消电网中的电感电流提高cosφ相位角,最终提高电网的功率因数。

为什么要尽量减少无功功率的长距离和跨电压传送?

无功功率是直接与系统电压挂钩的,而有功功率是和系统频率挂钩的

在电力系统中,有功功率是根据用户的需求决定的,而无功功率是为了补偿给发电设备减轻线路负荷的,就好比杠杆通过增加无功功率来提高电压过补偿的时候系统电压也就升高了

电力系统的有功功率、无功功率在任何瞬间都要达到平衡是什么含义?

达到平衡是指系统中所要用的有功和无功功率与系统电源提供的有功和无功功率达到平衡,也就是常说的你要多少我给多少,既要避免供不应求也不能供大于求而发生浪费。供不应求的话有些用电设备得不到充足的功率就不能正常工作,而供大于求时多余的功率只能增加线路的负担和损耗,尤其无功功率如果太多的话会使系统功率因数降低,影响正常运行

电力系统无功功率的大小和什么有关?

电力系统的无功电源有发电机,同步调相机,电力电容器和静止补偿器,必须保持电力系统无功功率的平衡,当无功功率不足时,电压下降,其实电力系统中有功和无功的调节就是为了维持电压的大小和频率在一定的范围内

电力系统中为什么有功功率是从相位超前的流向相位滞后的?无功功率是从电压高的流向电压低的吗?

1、电力系统网络元件的阻抗主要是电感性的,并联系统中各单元的输出电压的相位差主要造成有功功率的差异,使得在各并联单元之间形成有功环流。

2、而输出电压的幅值差则主要导致无功功率的差异,使各并联单元之间形成无功环流。可以近似认为有功功率差与相位差成正比,无功功率差与幅值差成正比。3、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。当线路输送固定数量的有功功率时,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,这就导致送电端和受电端的电压有一幅值差。电力系统是由发电厂、送变电线路、供配电所和用电等环节组成的电能生产与消费系统。它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置转化成电能,再经输电、变电和配电将电能供应到各用户。为实现这一功能,电力系统在各个环节和不同层次还具有相应的信息与控制系统,对电能的生产过程进行测量、调节、控制、保护、通信和调度,以保证用户获得安全、优质的电能。

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