【每日一问】容性负载和感性负载有什么区别？

一、感性负载和容性负载

1.感性负载：电流相位滞后于电压相位。核心元件是电感线圈，如电机、变压器、继电器等。它会将电能转化为磁场能储存起来，然后再释放。
2.容性负载：电流相位超前于电压相位。核心元件是电容，如补偿电容柜、开关电源的输入滤波电路、长电缆线路等。它会将电能转化为电场能储存起来，然后再释放。

这两种特性都会导致一个共同的核心问题——功率因数降低。

二、感性负载和容性负载的影响

感性负载对电网的影响：

1. 线路损耗增加：需要更大的电流来传输相同的有功功率，导致线损（I²R）加大。

2. 变压器和线路利用率下降：设备容量（kVA）被无功分量占用，能输送的实际有功功率（kW）减少。

3. 电压下降：滞后电流在输电线路上产生压降，导致负载端电压降低。

容性负载对电网的影响：

1. 电压升高（容升效应）：特别是在轻负载时，超前电流可能使线路电压升高，超过额定电压，危及设备绝缘。

2. 与系统感性阻抗可能发生谐振

为什么会产生这些危害呢？

三、 感性负载的深度危害分析

1. 功率因数低下的经济代价：
（1）对于供电公司（或大型企业的内部电网），低功率因数意味着变压器、电缆、开关等设备必须为无功电流预留容量，造成了基础设施投资的浪费。
（2）对于用电企业，供电公司通常会征收 “功率因数调整电费” ，如果功率因数低于标准值，电费会大幅增加。
2. 操作过电压（以电机为例）：
（1）原理：当切断电机（感性负载）的电流时，电流变化率（di/dt）极大。根据法拉第电磁感应定律（），电感会产生一个极高的反向电动势来维持电流。
（2）危害：这个瞬间高压可能达到电源电压的几倍甚至十几倍，极易击穿电机绕组、电缆或开关触头的绝缘，造成设备损坏。

四、 容性负载的深度危害分析

1. 合闸涌流：
（1）原理：电容在初始充电瞬间，电压不能突变，相当于短路状态（$I_C = C dV/dt$，dV/dt 初始时极大）。因此会产生仅受线路阻抗限制的巨大冲击电流。
（2）危害：频繁的合闸操作会烧蚀开关触头，导致其接触电阻增大、过热损坏；也可能引起保护装置（如熔断器）误动作。
2. 谐振过电压（最危险的危害之一）：
（1）原理：当电网中的容性负载（如补偿电容）的容抗与系统固有的感性负载（如变压器）的感抗相等时，就会发生串联谐振或并联谐振。
（2）危害：谐振时，系统的阻抗变得极小（串联谐振）或极大（并联谐振），会导致电压和电流急剧放大，严重时可摧毁电容器、变压器、互感器等大量设备。这是电力系统设计和运行时必须极力避免的情况。