为什么无功功率会影响电压？

为什么无功功率会影响电压？假设您有一个（大）无功负载的电力系统。如果突然断开负载，则电压会达到峰值。

是否有很好的解释为什么会发生这种情况？

对于那些对为什么电压水平和无功功率与可靠来源密切相关感兴趣的人，以下是描述快速解耦潮流算法（您需要使用IEEE）的原始论文：

“ Stott and O. Alsac，“快速解耦的潮流”，IEEE Transs on PAS，第93卷，第3期，第859-869页，1974年5月6日”

另请参见Wood / Wollenberg在books.google上本教科书中的第79页。

该电力系统教科书作者Roger C Dugan的语录：

需要无功功率（vars）来维持电压以通过传输线传输有功功率（watts）。电动机负载和其他负载需要无功功率才能将电子流转换为有用功。当无功功率不足时，电压会下降，并且无法将负载所需的功率推入线路。

_{我相信对于任何想知道编辑内容和所有评论内容的人来说，编辑历史都可能很有趣。}

为什么无功功率会影响电压？假设您有一个（大）无功负载的电力系统。如果突然断开负载，则电压会达到峰值。

首先，我们需要定义确切的要求。既然您已经说过，这是关于公用事业规模的电源系统，而不是运算放大器或类似产品的输出，我们知道“无功功率”的含义。这是电力行业中使用的快捷方式。理想情况下，系统上的负载将是电阻性的，但实际上是部分感性的。他们将此负载分为纯电阻性组件和纯电感性组件，并将传递给电阻的内容称为“有功功率”，将传递给电感的内容称为“无功功率”。

这引起了一些有趣的事情，例如跨过传输线的电容器是一个相对的发电机。是的，这听起来很有趣，但是如果您遵循上述无功功率的定义，那么这一切都是一致的，不会违反任何物理原理。实际上，电容器有时用于“产生”无功功率。

发电机发出的实际电流使电压滞后一个小相位角。与其将其视为幅度和相位角，不如将其视为具有不同幅度的两个单独的分量，一个分量处于0相，另一个滞后于90°相。前者是产生有功功率的电流，后者是产生无功功率的电流。在数学上，描述相对于电压的总电流的两种方式在数学上是等效的（每种方式都可以明确转换为另一种方式）。

因此问题归结为为什么发电机电流滞后于电压90°会导致电压下降？我认为对此有两个答案。

首先，任何电流，无论相位如何，仍然会在系统中不可避免的电阻上造成电压降。该电流在电压峰值处越过0，因此您可能会说它不会影响电压峰值。但是，电流恰好在电压峰值之前为负。实际上，这可能会导致在开路电压峰值之前不久出现更高的视在电压峰值（在串联电阻上的电压下降之后）。换句话说，由于源电阻非零，因此视在输出电压在不同位置的峰值与开路电压的峰值不同。

我认为，真正的答案与问题中未阐明的假设有关，该假设是发电机周围的控制系统。您真正看到的对消除无功负载的反应不是裸机，而是控制系统补偿负载变化的发电机。同样，系统中不可避免的电阻乘以无功电流会导致实际损耗。注意，某些“电阻”可能不是直接的电阻，而是机械问题投射到电气系统。这些实际损耗将增加发电机的实际负载，因此消除无功负载仍然可以减轻一些实际负载。

产生无功功率的“系统”越宽，该机制就越重要。如果系统包括传输线，则无功电流仍会在传输线中造成实际的I ² R损耗，从而在发电机上造成实际负载。

考虑弱电源系统的源阻抗同时具有电阻和电抗成分（即与RL组合串联的“理想”电压源）。就像电阻负载与电源形成“分压器”一样，无功负载也将这样做。通过将标准分压器规则应用于复数阻抗，可以清楚地看到观察到的结果（与纯电阻相比，感性负载的压降更大）。

换句话说，有两种方法可从无功源阻抗中获取更多电流-一种是增加电压降，第二种是增加电感组件的相移。添加具有相同“复数阻抗”符号的无功负载可减少相移（因为系统中产生的交流电流在负载处产生的电压与电源“理想”组件的电压同相），因此源阻抗两端的压降必须增加才能提供相同的负载电流。

我对这个问题做出的另一种解释与瞬态有关，当流经电感器的大电流（所有布线均具有电感性）被中断时，坍塌的磁场会在电感器中感应出与di / dt成正比的电压上升。这会在一个周期的一小部分周期内在负载处产生一个瞬态峰值，但是，如果系统中存在很大的电容，则会发生振铃（振荡），从而将瞬态扩展到几个周期内。这些瞬变使重电感负载的切换成为设计挑战。

“如果突然断开负载，电压将会达到峰值。” 我建议你查一下费兰蒂效应。当您删除负载时，实际上是在创建轻负载线。