负载功率因数对效率和电压调整的影响是什么?


连接到电力系统的负载的功率因数会极大地影响输电线路的电压调整和效率。

负载功率因数对电压调整的影响

当连接到系统上的负载为滞后功率因数时,输电线路的电压调整百分比表达式为:

$$\mathrm{\%\:电压调整\:=\:\frac{\mathit{IR}\:cos\:\phi _{\mathit{R}}\:+\:\mathit{IX_{\mathit{L}}}cos\:\phi _{\mathit{R}} }{\mathit{V_{\mathit{R}}}}\:\times \:100\%\:\:\:...\left ( 1 \right )}$$

其中,后缀R表示接收端量。

此外,超前功率因数的电压调整百分比由下式给出:

$$\mathrm{\%\:电压调整\:=\:\frac{\mathit{IR}\:cos\:\phi _{\mathit{R}}\:-\:\mathit{IX_{\mathit{L}}}cos\:\phi _{\mathit{R}} }{\mathit{V_{\mathit{R}}}}\:\times \:100\%\:\:\:...\left ( 2 \right )}$$

因此,根据公式 (1) 和 (2),可以得出以下结论:

  • 当负载的功率因数 $\mathrm{\left ( cos\:\phi _{\mathit{R}} \right )}$ 为滞后或单位一或为 $\mathit{IR}\:cos\:\phi _{\mathit{R}}\:>\:\mathit{IX_{\mathit{L}}}\:cos\:\phi _{\mathit{R}}$ 时的超前时,输电线路的电压调整为正。这意味着接收端电压 $\mathrm{\left ( \mathit{V_{R}} \right )}$ 将小于发送端电压 $\mathrm{\left ( \mathit{V_{S}} \right )}$。

  • 当负载的功率因数为 $\mathit{IR}\:cos\:\phi _{\mathit{R}}\:<\:\mathit{IX_{\mathit{L}}}\:cos\:\phi _{\mathit{R}}$ 时的超前时,输电线路的电压调整为负,这意味着接收端电压 $\mathrm{\left ( \mathit{V_{R}} \right )}$ 大于发送端电压 $\mathrm{\left ( \mathit{V_{S}} \right )}$。

  • 对于给定的接收端电压 $\mathrm{\left ( \mathit{V_{R}} \right )}$ 和线路电流 $\left ( \mathit{I} \right )$,输电线路的电压调整随着滞后负载的负载功率因数的降低而增加。

  • 对于给定的接收端电压 $\mathrm{\left ( \mathit{V_{R}} \right )}$ 和线路电流 $\left ( \mathit{I} \right )$,输电线路的电压调整随着超前负载的负载功率因数的降低而降低。

负载功率因数对传输效率的影响

传递到负载的功率量取决于其功率因数。由于电功率的表达式由下式给出:

对于单相输电线路:

$$\mathrm{\mathit{P}\:=\:\mathit{V_{\mathit{R}}}\mathit{I}\:cos\:\phi _{\mathit{R}}}$$

$$\mathrm{\therefore \mathit{I}\:=\:\frac{\mathit{P}}{\mathit{V_{\mathit{R}}}cos\:\phi _{\mathit{R}}}\:\:\:...\mathrm{\left ( 3 \right )}}$$

对于三相输电线路:

$$\mathrm{\mathit{P}\:=\:3\mathit{V_{\mathit{R}}}\mathit{I}\:cos\:\phi _{\mathit{R}}}$$

$$\mathrm{\therefore \mathit{I}\:=\:\frac{\mathit{P}}{3\mathit{V_{\mathit{R}}}cos\:\phi _{\mathit{R}}}\:\:\:...\mathrm{\left ( 4 \right )}}$$

从公式 (3) 和 (4) 可以清楚地看出,对于要传输的给定电功率 (P) 和接收端电压 $\mathrm{\left ( \mathit{V_{R}} \right )}$,负载电流 $\left ( \mathit{I} \right )$ 与负载的功率因数 (cos $\phi _{\mathit{R}}$) 成反比。因此,随着负载功率因数的降低,负载电流以及输电线路中的功率损耗都会增加。因此,线路的传输效率随着负载功率因数的降低而降低,反之亦然。

更新于: 2022 年 2 月 11 日

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