無功功率為何不能遠距離傳輸?


個人覺得張工的回答是不準確的。

所謂無功功率,是指由於系統中電壓電流相位不一致導致的能量傳輸,更進一步是指能量在電源端和負荷端的往複傳輸,而本身不做功,本質上是由電路中的電感電容引起的,可以分為感性無功功率和容性無功功率。由於這種往複電流的存在,會帶來系統元件發熱等損耗,所以一般要求減少這種電流遠距離傳輸。

而系統中負荷端由於非同步電機的大量存在,多呈現感性無功功率特徵,因此需要補償相應的容性無功功率,也就是無功就地補償,避免無功功率的遠距離傳輸。潮流計算結果表明,無功就地補償對電壓影響是明顯的,一般要求無功實現就地平衡。


我們看下圖:

此圖中,我們看到位於低壓主進線處有無功補償,而配電箱的負載則是電機。電機當然是感性負載,它的電流會落後於電壓,也即產生無功功率。

我們很容易想到,不管電機的電流如何變化,它的無功功率是需要和電源變壓器交換的,這種交換當然要通過圖中的那條電纜。於是這條電纜即要承擔有功電流,也要承擔無功電流。就是這個原因,無功功率不可能遠傳,更何況系統採取了各種措施去消除無功功率。

雖然無功功率本身似乎與電阻無關,但無功電流會對傳輸介質(電纜、母線等等)產生髮熱,也即有功損耗。理解這一點很重要。許多人對無功功率會產生有功損耗很不理解,其原因就在於此。


快畢業的大四doge 來回答這個問題,如有不足請指正。

穩態分析的基礎問題……

簡單來說就是傳輸無功功率不經濟。

電力系統中的感性元件都會消耗感性無功,其中尤以變壓器為甚,基本遠距離傳送無功的效率不到50%,比起有功差遠了。

當然線路的電容效應也會提供一部分無功,超高壓特高壓線路中甚至需要並聯電抗器來抵償這部分無功。不過在高壓線路,負載情況下,一般不會出現這種情況,是否出現與自然功率有關。

另一個方面,無功電源很多,就地補償很方便,成本也可以接受,不像有功電源只有發電機。

看了張工的話來添加一點自己的理解,傳輸無功也是需要佔用導線載流量的,也是有線損的。傳輸的無功越多,功率因數越低,也就是說輸送容量中的有功反而變少了——經濟性很差。

想了想,這個問題從電路開始,一直陪我走過了整個大學啊……從電路里的如何提高功率因數,到穩態分析的無功和電壓調整,到均勻傳輸線的波阻抗自然功率……


有點像一輛電動汽車翻山越嶺(假設這輛車制動能量可以回收)。上山時消耗能量,下山時釋放回收能量,假設能量轉化率都是百分百。

1.佔用傳輸線路的傳輸能力。假設空車十塊電瓶可以走十公里。為了實現到達目的地的任務,爬山時可能要佔用一部分電瓶能量將電能轉化成勢能以便先爬上山,下山後才能釋放回收。當十公里的山路有很多山或者山很高時,這十塊電瓶可能就到達不了目的地,因為需要一塊甚至更多塊電瓶要給爬山用。剩下九塊電瓶就走不了十公里(指的是水平距離不是路面長度)。同理,傳輸線路的載流量是一定的,傳輸的無功成分越多,其傳輸有功的能力越小。

2.增加線路損耗。同樣是電動汽車。電能消耗主要用來克服各種阻力(風阻路面摩擦等)。當爬的山越高,中間山路越多時,雖然表面上能量回收了,但是在上下山的過程中卻比平路多消耗了一些能量。同理,由於線路電阻的存在,傳輸無功也會消耗一部分能量。

3.佔用電源端電能輸出能力。通常一個電源的輸出用能力是一定的。電力系統要保障系統始終有一定的功率因數。當某些終端需要的無功越多時,電源端勢必要降低有功的輸出,造成系統能力的浪費,白白多開幾台發電機多燒幾車煤。

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無功補償就是在用戶端安裝無功補償設備,讓原本由電源端提供的無功,改由補償裝置提供,避免無功在線路上傳輸。

所以在用戶端進行無功補償:

1.可以增大線路傳輸能力。

2.減小線路損耗,順便還可以減小壓降或者電壓波動。

3.增大電源端輸出能力,

其他的忘記了。不正之處敬請批評指正,請勿人蔘公雞,謝謝!!


不是不能,而是不用,因為你自己就可以就地發出無功,但是有功只能通過電力系統獲得,無功要是也通過長長的輸電線路獲得,白白浪費電能,換句話假如太陽能發電技術很厲害的話,有功也不用遠距離傳輸了


前面的前輩和學長都已經分析的很到位了。我再補充一張圖吧。

這就是所謂的理論依據吧。


先看一下電流流過時傳輸線產生的消耗: Delta S =frac{P^{2}+Q^{2}}{U^{2}}ullet (R+jX) 。可見在P、U、R、X都確定的前提下,線路中輸送的無功越多,線路上的損耗也就越大。電網公司當然不想這樣啊,所以無功負載的基本思想就是分級分區,就地補償。


無功功率可以遠傳,但會增加線路損耗,因此一般都要求就地補償並在終端的變壓器用戶處,補償效果(無功功率大小)與電費或罰款相關。

根據整個電網質量的需要,有時候某些電廠也需要承擔無功發電的任務。


無功功率可以遠傳,但是由於有損耗,不經濟。

無功功率可以直接由電容器和電抗器產生,在需要無功補償的地方直接上補償設備更經濟。


無功功率從某種意義上來說不是能量,而是一種傳輸方式。


無功功率是一種功率,就有負載電流,就要在傳輸的時候產生損耗。

形象地說,一輛油罐車裝了油在路上跑,有功是油罐車把油加給加油站的部分油,無功是送過去又送回來的那部分油。

你帶的油越多車重越大耗油也越大。

因此儘可能減少每次帶過去又帶回來的部分。


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