如何正確理解有功功率與無功功率

有功功率和無功功率是電力系統(tǒng)中常常提到的兩個概念，它們是電力傳輸過程中兩種不同的功率形式，在交流系統(tǒng)中有功功率和無功功率相輔相成完成電能的傳輸變換。

本篇我們將對兩者之間的關(guān)系進(jìn)行詳細(xì)闡述，幫助大家更好的理解這兩種功率形式，快來一起學(xué)習(xí)吧。

一、定義闡述有功功率與無功功率01

有功功率：是指用電設(shè)備用于做功所需的電功率，其產(chǎn)生的電能將通過用電設(shè)備轉(zhuǎn)換為其他形式能量（機械能、光能、熱能、化學(xué)能等），有功功率與阻性元件直接相關(guān)。

我們把交流電源一個周期瞬時功率的平均值定義為有功功率。有功功率的單位是瓦特（W）/千瓦（kW），常用符號P表示。

無功功率：是指交流電路中電場與磁場交換所需的電功率，主要用于建立和維持電路的電場或磁場。

無功功率與電路中的感性與容性元件有關(guān)，元件周期性的進(jìn)行功率的存儲與回饋并在一個周期內(nèi)保持平衡，因此無功功率始終存在但不會被消耗。

無功功率的單位是乏（Var）/千乏（kVar），常用符號Q表示。

視在功率與功率因素02

視在功率是指電路中交流電源所能提供的總功率，一般用符號S表示，單位為伏安(VA)/千伏安(kVA)。

它通常用來表示交流電源設(shè)備的容量大小，包括：有功功率與無功功率兩種分量，S、P、Q之間的關(guān)系如下圖。

圖中視在功率與有功功率之間的相位角為Φ，相位的余弦cosΦ即為功率因數(shù)（cosΦ=P/S）。

功率因數(shù)越大，代表電力的有效利用率越高，為了提高用電設(shè)備的用電效率會對功率因數(shù)進(jìn)行校正（PFC）。

功率因素校正的目的是通過調(diào)理使得電網(wǎng)電壓和電流同相，通過減少高次諧波從而提高電網(wǎng)的利用率。

常用的PFC電路有：BoostPFC電路、無橋PFC電路、雙向開關(guān)型無橋PFC電路以及圖騰柱式無橋PFC電路。

有功功率與無功功率對電路的影響03

在電力系統(tǒng)中：

①有功功率過低，會導(dǎo)致線損增加、容量下降、設(shè)備使用率下降，從而導(dǎo)致電能浪費加大；

②無功功率過高，會導(dǎo)致線路電壓損失增大和電能損耗的增加，造成低功率因數(shù)和運行電壓下降，使電氣設(shè)備容量得不到充分發(fā)揮。

盡管無功功率過高會給系統(tǒng)帶來一些負(fù)面影響，但它是不可或缺的，它的存在對能量的傳輸和交換有著重要意義。

電感和電容負(fù)載如果沒有感性無功的勵磁將無法正常工作。為了保持有功功率與無功功率的平衡，我們國家對設(shè)備的功率因素進(jìn)行了相應(yīng)的規(guī)定。

▍功率因數(shù)標(biāo)準(zhǔn)0.90：適用于160千伏安以上的高壓供電工業(yè)用戶、裝有帶負(fù)荷調(diào)整電壓裝置的高壓供電電力用戶和3200千伏安及以上的高壓供電電力排灌站；

▍功率因數(shù)標(biāo)準(zhǔn)0.85：適用于100千伏安（千瓦）及以上的其他工業(yè)用戶，100千伏安（千瓦）及以上的非工業(yè)用戶和100千伏安（千瓦）及以上的電力排灌站；

▍功率因數(shù)標(biāo)準(zhǔn)0.80：適用于100千伏安（千瓦）及以上的農(nóng)業(yè)用戶和躉售用戶。但大工業(yè)用戶未劃由電業(yè)直接管理的躉售用戶，功率因數(shù)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)為0.85。

二、無功補償無功補償原理01

為了維持電力系統(tǒng)中無功負(fù)載的正常工作需要大量的無功，這些無功一般會從電網(wǎng)中獲取。當(dāng)需求量過大電網(wǎng)無法滿足無功供給時，就需要人為進(jìn)行無功補償。

無功補償：一般是把容性功率負(fù)荷與感性功率負(fù)荷并聯(lián)接在同一電路中，當(dāng)感性無功負(fù)載吸收能量時容性負(fù)載釋放能量，而感性負(fù)載釋放能量時容性負(fù)載吸收能量。

這樣無功功率就能實現(xiàn)就地平衡，以降低線路損失，提高帶載能力，緩解發(fā)電廠的供電壓力。

無功補償形式02

這里我們?yōu)榇蠹艺砹藢嶋H應(yīng)用中常用的無功補償形式，并對各種無功補償方式的補償原理、優(yōu)缺點以及適用場景為大家進(jìn)行了簡單總結(jié)。

在交流電路中，有功功率與無功功率一個負(fù)責(zé)對外做功，一個負(fù)責(zé)維持內(nèi)部電磁場建立，兩者各司其職缺一不可，它們的平衡穩(wěn)定輸出是保障電力系統(tǒng)正常運行的關(guān)鍵。

今天就分享到這里了，相信你也對有功功率與無功功率有了更清楚的了解。后續(xù)我們會繼續(xù)為大家分享更多電力干貨，歡迎感興趣的工程師們一起溝通交流！