无功功率终极解释

天狼晓月

容性电流：流过电容的电流，电容使电流超前90度。
感性电流：流过电感的电流，电感使电流超前-90度，即滞后90度。
       为建立交变磁场和感应磁通而需要的电功率称为无功功率，因此，所谓的“无功”并不是“无用”的电功率，只不过它的功率并不转化为机械能、热能而已；因此在供用电系统中除了需要有功电源外，还需要无功电源，两者缺一不可。无功功率单位为乏(Var)。无功功率和功率因数是直接有关联的。在交流电路中，针对电网中某个原件来说，其电压与电流之间的相位差(Φ)的余弦叫做功率因数，用符号cosΦ表示，在数值上，功率因数是有功功率和视在功率的比值，即λ=cosΦ=P/S   ， S=√(P^2+Q^2 ) (阻抗为电感性时Φ＞0)。在电力网的运行中，功率因数反映了电源输出的视在功率被有效利用的程度，若功率因数低,电网的电压下降,电压质量也就降低，所以我们希望功率因数越大越好，这样电路中的无功功率可以降到最小，视在功率将大部分用来供给有功功率，从而提高电能输送的功率。
       电力系统中的负载大多是电感性电气设备（有电磁线圈结构），线圈内要建立磁场，就要消耗滞后（感性）无功功率。如40W的日光灯，除了需要40多瓦（镇流器也需要消耗部分有功功率）的有功功率来发光外，还需要40乏左右的无功功率供镇流器的线圈建立交变磁场，这就使得负载电流相位滞后于电压，相角差越大，对滞后无功功率需求越大。虽然无功功率不消耗电能，但要供给固定的有功功率时，无功功率越大，视在功率也越大，供电线路和变压器的容量也就越大，势必要提高电流而增加线路损耗。所谓提高功率因数，是指提高电源或电网的功率因数，而不是指提高某个电感性负载的功率因数。所以电业局供电时，无功功率对民用不收费，工业使用时若功率因数达不到0.9就要罚款，增收这部分费用作为线路损耗和其他因此造成的费用。
       对于变压器，由于二次侧输出的无功功率可以是滞后性的，也可以是超前性的，视负载性质而定，但变压器内部吸收的无功功率都是滞后性的。
       无功功率从电力网络中哪个地方获得？显然，若果要由发电机提供并经过长距离传送是不合理的。合理方法是在需要无功功率的地方产生无功功率。怎样产生？工程上认为电容发出无功功率，电感吸收无功功率。由于电容器这个用电设备本身并不消耗电能，然而它却有功率（直流电路的功率等于电压乘以电流强度，交流电路的平均功率P=VIcosΦ,当电压与电流之间有相位差时，电路中发生能量交换，出现无功功率Q= VIsinΦ），这就是无功功率。电路系统中，电感和电容的无功功率有互补作用。因此在配电系统里几乎都使用补偿电容器，即采用无功就地补偿法提高用电设备的功率因数。无功补偿的基本原理是：把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路，能量在两种负荷之间相互交换。接入电容后不会改变原负载的工作状态，感性负荷所需要的无功功率也可由容性负荷输出的无功功率补偿，从而减轻电源和传输系统的无功功率负担。无功补偿的意义：
1、补偿无功功率，可以增加电网中有功功率的比例常数。
2、减少发、供电设备的设计容量，减少投资，例如当功率因数cosΦ=0.8增加到cosΦ=0.95时，装1Kvar电容器可节省设备容量0.52KW；反之，增加0.52KW对原有设备而言，相当于增大了发、供电设备容量。因此，对新建、改建工程，应充分考虑无功补偿，便可以减少设计容量，从而减少投资。
3、降低线损，由降低线损百分数公式ΔP%=[1-(cosΦ1/cosΦ2 )^2]×100%得出其中cosΦ2为补偿后的功率因数，cosΦ1为补偿前的功率因数，因为cosΦ2>cosΦ1，所以提高功率因数后，线损率也下降了。
       减少设计容量、减少投资，增加电网中有功功率的输送比例，以及降低线损都直接决定和影响着供电企业的经济效益。所以，功率因数是考核经济效益的重要指标，规划、实施无功补偿势在必行。
超前功率因数：电流相位超前电压相位。
滞后功率因数：电压相位超前电流相位。（区分滞后功率）
     功率因数不论超前还是滞后都是小于1的，都有损耗，只是形式不同而已。线性电阻负载的功率因数为1。
     常用的异步电机是感性负载，功率因数滞后；同步电机通过控制励磁电流，使它呈现容性负载特性。当超前与滞后相等时，功率因数为1。同步电机作为同步调相机（或称同步补偿机），实际上就是一台并联在电网上空转的同步电机，向电网发出或吸收无功功率，对电网无功功率进行调节。