無功功率在電力系統(tǒng)中的重要作用

1、無功功率在電力系統(tǒng)中的重要作用隨著工業(yè)的發(fā)展，電能成為現(xiàn)代工業(yè)的主要能源，電能質量的好壞，直接影響到工業(yè)設備的運行及企業(yè)的經(jīng)濟效益、社會效益等，為用戶提供安全、可靠、穩(wěn)定、高效的電能是十分重要的。在電力系統(tǒng)的運行過程中，通常用功率因數(shù)來衡量電網(wǎng)運行的效率，功率因數(shù)的大小，反映了電網(wǎng)系統(tǒng)中電源輸出的視在功率中有功功率的有效利用的程度。為了提高電網(wǎng)系統(tǒng)中電能輸送質量，希望功率因數(shù)越大越好,卻往往忽視了無功功率在電網(wǎng)中的重要作用。 無功功率 在電網(wǎng)對用戶輸電的過程中，電網(wǎng)要提供給負載的電功率有兩種：有功功率和無功功率。有功功率（p)是指保持設備運轉所需要的電功率，也就是將電能轉化為其它形式的能量（機

2、械能，光能，熱能等）的電功率；而無功功率（Q）是指電氣設備中電感、電容等元件工作時建立磁場所需的電功率。 無功功率比較抽象，它主要用于電氣設備內電場與磁場的能量交換，在電氣設備（電路系統(tǒng)）中建立和維護磁場的功率。它不表現(xiàn)對外做功，由電能轉化為磁能，又由磁場轉化為電能，周而復始，并無能量損耗。特別指出的是無功功率并不是無用功，只是它不直接轉化為機械能、熱能為外界提供能量，作用卻十分重要。 電機運行需要旋轉磁場，就是靠無功功率來建立和維護的，有了璇轉的磁場，才能使轉子轉動，從而帶動機械的運行。變壓器也需要無功功率，才能使一次線圈產(chǎn)生磁場，二次線圈感應出電壓，凡是有電磁線圈的電氣設備運行都需要建立磁

3、場，然而建立及維護磁場消耗的能量都來自無功功率，沒有無功功率電機不能轉動、變壓器不能運行、電抗器不能工作、繼電器不會動作，所有設備中的磁場無法建立，電氣設備也就不會運行。因此供電系統(tǒng)中除了對用戶提供有功功率，還要提供無功功率，兩者缺一不可，否則電氣設備將無法運行。 功率因數(shù) 電網(wǎng)的電力負荷中的電氣設備都是由電感、電容、電阻等元件組合而成，既有感性負載又有容性負載如電機、變壓器、電抗器等，感性負載的電壓與電流的相量間存在一個相位差，通常用相位角的余弦cos來表示，cos稱為功率因數(shù) 式中 cos-功率因數(shù)，P-有功功率，KW; Q-無功功率，KVar; s-視在功率，KVA; 功率因數(shù)的大小，反

4、映了電網(wǎng)系統(tǒng)中電源輸出的視在功率的有效利用程度，為了提高電網(wǎng)系統(tǒng)中電能輸送質量，希望功率因數(shù)越大越好。如功率因數(shù)過小，會降低發(fā)電機有功功率的輸出、降低變電設備有功功率的供電能力、使輸電線損耗變大，同時還會造成電氣設備容量得不到充分發(fā)揮。但電氣設備運行建立磁場需要大量的無功功率，我們通常用無功補償?shù)姆绞絹頋M足上述條件，只有這樣才能即為設備提供足夠的無功功率，又能保持較高的功率因數(shù)。 無功補償原理 電氣設備的運行即要從電源取得有功功率，同時還需要取得無功功率。如果電網(wǎng)中的無功功率供不應求，用電設備就沒有足夠的無功功率來建立正常的電磁場，因此電氣設備就無法維持在額定磁場狀態(tài)下工作，用電設備兩端電壓就

5、會下降，影響到電氣設備的運轉。如果從發(fā)電機和高壓輸電線路來供給設備大量的無功功率，則使功率因數(shù)變得很小，有功功率供給也會遠遠滿足不了負荷的需要。同時還會造成供電質量的下降，所以從發(fā)電機和高壓輸電線路來供給設備的無功功率是不合理的。這就需要在電網(wǎng)增加無功補償設備來補償無功率，以保證電氣設備的運行，可見在電網(wǎng)中進行無功補償是十分必要的。 無功補償?shù)幕驹硎前丫哂腥菪怨β实呢摵稍O備與感性功率的負荷的設備并聯(lián)在同一電路中，當感性設備吸收能量時，容性設備就放出能量，能量就在這兩種負荷間轉換，這樣感性負荷所需要的無功功率可由容性負荷輸出的無功功率來補償。 無功功率的補償方式主要有以下幾種：低壓個別補償、

6、低壓集中補償、高壓集中補償這三種補償方式各有各的特點，可根據(jù)補償要求及經(jīng)濟的合理性來進行選擇補償方式。同時電機的空載運行、變壓器的空載運行和低負荷運行及電網(wǎng)中輸送的電壓過高都會消耗過多的無功功率，直接影響到功率因數(shù)。在電氣設備的運行時要盡量避免在上述狀態(tài)下運行。 無功電源 無功功率在感性電路中和容性電路工作都必需的，在電路系統(tǒng)中，當電路表現(xiàn)為感性時，電路吸收無功功率，電流滯后于電壓，當電路表現(xiàn)為容性時，電路放出無功功率，電流超前于電壓。因此電網(wǎng)系統(tǒng)中有感性無功功率和容性無功功率，而電力系統(tǒng)中最大的負荷是感性的，所以我們通常將吸收感性無功功率的負荷稱為“無功負荷”；而將吸收容性無功功率的功率設備稱為“無功電源，也就是在電力系統(tǒng)中能提供容性無功功率負荷的設備，通常說的無功補償設備。無論是感性無功功率還是容性無功功率，他們僅在電流與電壓超前和滯后，性質是相同的都是建立的維護磁場。從無功補償原理我們可以看出感性負荷所需要的無功功率可由容性負荷輸出的無功功率來補償。 在電力系統(tǒng)中通常應用的無