如何正确理解有功功率与无功功率

 

有功功率和无功功率是电力系统中常常提到的两个概念，它们是电力传输过程中两种不同的功率形式，在交流系统中有功功率和无功功率相辅相成完成电能的传输变换。

本篇我们将对两者之间的关系进行详细阐述，帮助大家更好的理解这两种功率形式，快来一起学习吧。

一、定义阐述有功功率与无功功率01

有功功率：是指用电设备用于做功所需的电功率，其产生的电能将通过用电设备转换为其他形式能量（机械能、光能、热能、化学能等），有功功率与阻性元件直接相关。

我们把交流电源一个周期瞬时功率的平均值定义为有功功率。有功功率的单位是瓦特（W）/千瓦（kW），常用符号P表示。

无功功率：是指交流电路中电场与磁场交换所需的电功率，主要用于建立和维持电路的电场或磁场。

无功功率与电路中的感性与容性元件有关，元件周期性的进行功率的存储与回馈并在一个周期内保持平衡，因此无功功率始终存在但不会被消耗。

无功功率的单位是乏（Var）/千乏（kVar），常用符号Q表示。

视在功率与功率因素02

视在功率是指电路中交流电源所能提供的总功率，一般用符号S表示，单位为伏安(VA)/千伏安(kVA)。

它通常用来表示交流电源设备的容量大小，包括：有功功率与无功功率两种分量，S、P、Q之间的关系如下图。

图中视在功率与有功功率之间的相位角为Φ，相位的余弦cosΦ即为功率因数（cosΦ=P/S）。

功率因数越大，代表电力的有效利用率越高，为了提高用电设备的用电效率会对功率因数进行校正（PFC）。

功率因素校正的目的是通过调理使得电网电压和电流同相，通过减少高次谐波从而提高电网的利用率。

常用的PFC电路有：BoostPFC电路、无桥PFC电路、双向开关型无桥PFC电路以及图腾柱式无桥PFC电路。

有功功率与无功功率对电路的影响03

在电力系统中：

①有功功率过低，会导致线损增加、容量下降、设备使用率下降，从而导致电能浪费加大；

②无功功率过高，会导致线路电压损失增大和电能损耗的增加，造成低功率因数和运行电压下降，使电气设备容量得不到充分发挥。

尽管无功功率过高会给系统带来一些负面影响，但它是不可或缺的，它的存在对能量的传输和交换有着重要意义。

电感和电容负载如果没有感性无功的励磁将无法正常工作。为了保持有功功率与无功功率的平衡，我们国家对设备的功率因素进行了相应的规定。

▍功率因数标准0.90：适用于160千伏安以上的高压供电工业用户、装有带负荷调整电压装置的高压供电电力用户和3200千伏安及以上的高压供电电力排灌站；

▍功率因数标准0.85：适用于100千伏安（千瓦）及以上的其他工业用户，100千伏安（千瓦）及以上的非工业用户和100千伏安（千瓦）及以上的电力排灌站；

▍功率因数标准0.80：适用于100千伏安（千瓦）及以上的农业用户和趸售用户。但大工业用户未划由电业直接管理的趸售用户，功率因数标准应为0.85。

二、无功补偿无功补偿原理01

为了维持电力系统中无功负载的正常工作需要大量的无功，这些无功一般会从电网中获取。当需求量过大电网无法满足无功供给时，就需要人为进行无功补偿。

无功补偿：一般是把容性功率负荷与感性功率负荷并联接在同一电路中，当感性无功负载吸收能量时容性负载释放能量，而感性负载释放能量时容性负载吸收能量。

这样无功功率就能实现就地平衡，以降低线路损失，提高带载能力，缓解发电厂的供电压力。

无功补偿形式02

这里我们为大家整理了实际应用中常用的无功补偿形式，并对各种无功补偿方式的补偿原理、优缺点以及适用场景为大家进行了简单总结。

在交流电路中，有功功率与无功功率一个负责对外做功，一个负责维持内部电磁场建立，两者各司其职缺一不可，它们的平衡稳定输出是保障电力系统正常运行的关键。

今天就分享到这里了，相信你也对有功功率与无功功率有了更清楚的了解。后续我们会继续为大家分享更多电力干货，欢迎感兴趣的工程师们一起沟通交流！