
现代生产和现代生活离不开电力。电力部门不仅要满足用户对电力数量不断增长的需要,而且也要满足对电能质量上的要求。所谓电能质量,主要是指所提供电能的电压、频率和波形是否合格,在合格的电能下工作,用电设备性能最好、效率最高,电压质量是电能质量的一个重要方面,同时,电压质量的高低对电网稳定、经济运行也起着至关重要的作用。
1 电压与无功补偿
电压顾名思义就是电(力)的压力。在电压的作用下电能从电源端传输到用户端,驱动用电设备工作。
交流电力系统需要电源供给两部分能量,一部分将用于作功而被消耗掉,这部分电能将转换为机械能、光能、热能或化学能,我们称为“有功功率”。另一部分能量是用来建立磁场,用于交换能量使用的,对于外部电路它并没有作功,由电能转换为磁能,再由磁能转换为电能,周而复始,并没有消耗,这部分能量我们称为“无功功率”,无功是相对于有功而言,不能说无功是无用之功,没有这部分功率,就不能建立感应磁场,电动机、变压器等设备就不能运转。在电力系统中,除了负荷无功功率外,变压器和线路的电抗上也需要大量无功功率。
国际电工委员会给出的无功功率的定义是:电压与无功电流的乘积为无功功率。其物理意义是:电路中电感元件与电容元件活动所需要的功率交换称为无功功率。


我们以电感元件和电容元件的并联回路来说明这个问题,见图1a,在电压的作用下,电感回路中电流滞后电压90海诘缛莼芈分械缌魅词浅暗缪 90海丛谕坏缪棺饔孟拢我凰彩保琁L和IC在时间轴对称。我们将每一瞬间电感上的电压与电感电流IL相乘得到电感的功率曲线PL(图1b),同样的,将电容上的电压与电容电流IC相乘得到电容的功率曲线PC(图1c)。
如图2a所示,功率在第二个和第四个1/4周期内电感在吸收功率,并把所吸收的能量转化为磁场能量;而在第一和第三个1/4周期内电感就放出功率,储存在磁场中的能量将全部放出。这时电感好象一个电源,把能量送回电网。磁场能量和外部能量的转化反复进行,电感的平均功率为零,所以电感是不消耗功率的。
如图2b所示,在电容中,在第一个1/4周期内,电容在吸收功率进行充电,把能量储存在电场中。在第二个1/4周期内电容则放出功率,原来储存在电场中的能量将全部送回给外部电路。第三和第四个1/4周期内各重复一次。
电容的充电和放电过程,实际上就是外部电路的能量和电容的电场能量之间的交换过程。在一个周期内,其平均功率为零,所以电容也是不消耗功率的。