無功功率

功率因數

電網中的電力負荷如電動機、變壓器等，大部分屬于感性負荷，在運行過(guò)程中需向(xiàng)這(zhè)些設備提供相應的無功功率。在電網中安裝并聯電容器等無功補償設備以後(hòu)，可以提供感性負載所消耗的無功功率，減少了電網電源向(xiàng)感性負荷提供、由線路輸送的無功功率，由于減少了無功功率在電網中的流動，因此可以降低線路和變壓器因輸送無功功率造成(chéng)的電能(néng)損耗，這(zhè)就是無功補償。

基本原理

電網輸出的功率包括兩(liǎng)部分：一是有功功率：直接消耗電能(néng)，把電能(néng)轉變爲機械能(néng)、熱能(néng)、化學(xué)能(néng)或聲能(néng)，利用這(zhè)些能(néng)作功，這(zhè)部分功率稱爲有功功率；二是無功功率：消耗電能(néng)，但隻是把電能(néng)轉換爲另一種(zhǒng)形式的能(néng)，這(zhè)種(zhǒng)能(néng)作爲電氣設備能(néng)夠作功的必備條件，并且，這(zhè)種(zhǒng)能(néng)是在電網中與電能(néng)進(jìn)行周期性轉換，這(zhè)部分功率稱爲無功功率（如電磁元件建立磁場占用的電能(néng)，電容器建立電場所占的電能(néng)）。

無功補償原理（小白版）

１．補償無功功率，可以增加電網中有功功率的比例常數。

２．減少發(fā)、供電設備的設計容量，減少投資，例如當功率因數ｃｏｓΦ＝０．８增加到ｃｏｓΦ＝０．９５時，裝１Ｋｖａｒ電容器可節省設備容量０．５２ＫＷ；反之，增加０．５２ＫＷ對(duì)原有設備而言，相當于增大了發(fā)、供電設備容量。因此，對(duì)新建、改建工程，應充分考慮無功補償，便可以減少設計容量，從而減少投資。

３．降低線損，由公式ΔΡ％＝（１－ｃｏｓθ／ｃｏｓΦ）×１００％得出其中ｃｏｓΦ爲補償後(hòu)的功率因數，ｃｏｓθ爲補償前的功率因數則：

４．ｃｏｓΦ＞ｃｏｓθ，所以提高功率因數後(hòu)，線損率也下降了，減少設計容量、減少投資，增加電網中有功功率的輸送比例，以及降低線損都(dōu)直接決定和影響着供電企業的經(jīng)濟效益。所以，功率因數是考核經(jīng)濟效益的重要指标，規劃、實施無功補償勢在必行。

無功補償原理（進(jìn)階版）

相關公式：

Ｐ＝Ｕ×Ｉ

Ｃｏｓｆ＝Ｐ／Ｓ

ｃｏｓφ＝　Ｐ／　（Ｐ＾２　＋　（ＱＬ－Ｑｃ）＾２）＾１／２

Ｑｃ　＝　Ｐ（ｔａｎｆ１－　ｔａｎｆ２）＝Ｐ〔（１／ｃｏｓ２ｆ１－１）１／２－（１／ｃｏｓ２ｆ２－１）１／２〕

　　當電網電壓的波形爲正弦波，且電壓與電流同相位時，電阻性電氣設備如白熾燈、電熱器等從電網上獲得的功率Ｐ等于電壓Ｕ和電流Ｉ的乘積，即：Ｐ＝Ｕ×Ｉ。

電感性電氣設備如電動機和變壓器等由于在運行時需要建立磁場，此時所消耗的能(néng)量不能(néng)轉化爲有功功率，故被稱爲無功功率Ｑ。此時電流滞後(hòu)電壓一個角度φ。在選擇變配電設備時所根據的是視在功率Ｓ，即有功功率和無功功率的矢量和

無功功率爲：有功功率與視在功率的比值爲功率因數

　　ｃｏｓｆ＝Ｐ／Ｓ

　　無功功率的傳輸加重了電網負荷，使電網損耗增加，系統電壓下降。故需對(duì)其進(jìn)行就近和就地補償。并聯電容器可補償或平衡電氣設備的感性無功功率。當容性無功功率ＱＣ等于感性無功功率ＱＬ時，電網隻傳輸有功功率Ｐ。根據國(guó)家有關規定，高壓用戶的功率因數應達到０．９以上，低壓用戶的功率因數應達到０．８５以上。

　　如果選擇電容器功率爲Ｑｃ，則功率因數爲：

　　ｃｏｓφ＝Ｐ／　（Ｐ＾２＋（ＱＬ－Ｑｃ）＾２）＾１／２

在實際工程中首先應根據負荷情況和供電部門的要求确定補償後(hòu)所需達到的功率因數值，然後(hòu)再計算電容器的安裝容量：

　　Ｑｃ＝Ｐ（ｔａｎｆ１－ｔａｎｆ２）＝Ｐ〔（１／ｃｏｓ２ｆ１－１）１／２－（１／ｃｏｓ２ｆ２－１）１／２〕

　　式中：

　　Ｑｃ一電容器的安裝容量，ｋｖａｒ

　　Ｐ一系統的有功功率，ｋＷ

　　ｔａｎφ１－－補償前的功率因數角，ｃｏｓｆ１－－補償前的功率因數

　　ｔａｎφ２－－補償後(hòu)的功率因數角，ｃｏｓｆ２－－補償後(hòu)的功率因數　　

在大系統中，無功補償還(hái)用于調整電網的電壓，提高電網的穩定性。

在小系統中，通過(guò)恰當的無功補償方法還(hái)可以調整三相不平衡電流。按照ｗａｎｇｓ定理：在相與相之間跨接的電感或者電容可以在相間轉移有功電流。因此，對(duì)于三相電流不平衡的系統，隻要恰當地在各相與相之間以及各相與零線之間接入不同容量的電容器，不但可以將(jiāng)各相的功率因數均補償至接近１，而且可以使各相的有功電流達到平衡狀态。