关于无功概念的浅析(转贴)

由于部分同志对无功的概念较为混乱，现试对其作出浅析，希望对大家有帮助。

大家应建立一个概念，无功并不会被消耗，只会被补偿、平衡。

首先，大家应了解为什么要定义无功。无功是无功类设备（电感、电抗）与电网进行能量交换的速率。应强调的是交换的速率，而不是交换过程中的损耗，即在交换过程中由于漏磁、介质损耗等能量的损失并不属于无功，这些是因无功过程中引起的有功损耗。

再明白点说明无功的定义及与有功的分别。电网中存在电能，当电流通过负荷时，会产生机械运动、光、热能等其它能量的表现。这实际上电能转换成机械能、光成与热能等。这种转换速率我们称为有功，转换的结果就是电能的消耗，其主要特征是当电能通过负荷转换成其它型式的能量后，并不能立刻变回电能（一个周期内）。而有些特殊的设备（如电抗器、电容器），当电流流过它们时，在半个周期内，电能会转变成磁能或场能等形式，但在后半个周期内，这些能量会转变回电能并反送回电网，因此从整个周期来看，设备没有从电网中吸收任何电能，只是不断的作能量交换（是交换而不是转变）；为计算交换的速率，因此定义无功这个概念，这类设备就是无功负荷。虽要说明的是，实际上是没有纯无功负荷的，实际的无功设备在能量交换时一定有能量的损耗（如漏磁、介质损耗等），这部分丢失的损耗不能算入无功，这是因无功作用而产生的有功损耗。同理有些人把设备产生的不是需要的热能等能量损失称为无功是不对的，这是无用功，而不是无功，因其不能转回电能。

有些人可能会问，无功既然只是无能量交换，没有能量消耗（确切的说是转变为其它形式的能量），那为什么我们还要那么重视无功呢？下面用一个例子说明：电厂发电，煤送入工厂，会被消耗（相当于有功），工人每天上下班，在工厂进出，人数并不减小（相当于无功）。工人虽然不会损耗，但工人上下班必然占用道路，影响煤的输送（为了说明问题，只好认为他们是用同一道路的），这就相当于无功影响了设备的输电效率。同时，工人在上下班的过程中必然对路面产生损坏，路程越长则维护费用越大（这相当于无功引起的线路损耗，属有功）；为减小这个损耗，厂区内最好就建有工人住房（这相当于无功就地补偿、平衡）。

总结：无功是能量交换的速率，本身并不产生损耗。我们常说的无用功损耗能等，实际上很多是属于有功，因为它是把电能转为热能或机械能等。但无功负荷在能量交换过程中必然带来有功损耗，而且负荷与电源的距离越远则损耗越大，并且会占用大量的线路输送能力；为了减小这方面的损失，我们就要在无功负荷设备的旁边加装反性质的无功负荷，使其互相进行能量交换，减小对电源的依赖，达到提高线路输送能力及减小线损的目的。

以上是本人的一些对无功的观点，欢迎大家指正。

lizhenbao_jinan

2006年01月24日 16:46:30

2楼

无功补偿对电网的补偿效益
吴文卿　广西凌云县玉洪乡小洞电站
1　无功补偿概述
电网中的电力负荷如电动机、变压器等，大部分属于感性负荷，在运行过程中需向这些设备提供相应的无功功率。在电网中安装并联电容器等无功补偿设备以后，可以提供感性电抗所消耗的无功功率，减少了电网电源向感性负荷提供、由线路输送的无功功率，由于减少了无功功率在电网中的流动，因此可以降低线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗，这就是无功补偿。无功补偿可以提高功率因数，是一项投资少，收效快的降损节能措施。
电网中常用的无功补偿方式包括：①在变电所母线集中安装并联电容器组；②在高低压配电线路中分散安装并联电容器组；③在配电变压器低压侧和用户车间配电屏安装并联补偿电容器；④在单台电动机处安装并联电容器等。
装无功补偿设备，不仅可使功率消耗减小，功率因数提高，还可以充分挖掘设备输送功率的潜力。
确定无功补偿容量时，应注意以下两点：①在轻负荷时要避免过补偿，倒送无功造成功率损耗增加，也是不经济的。②功率因数越高，每千乏补偿容量减少损耗的作用将变小，通常情况下，将功率因数提高到0.95就是合理补偿。
2　无功补偿改善电能质量
电网中无功补偿设备的合理配置，与电网的供电电压质量关系十分密切。合理安装补偿设备可以改善电压质量。
负荷(P+JQ)电压损失ΔU简化计算如下：
ΔU=(PR+QX)/U(1)
式中:U-线路额定电压，kV
P-输送的有功功率，kW
Q-输送的无功功率，kvar
R-线路电阻，Ω
X-线路电抗，Ω

安装补偿设备容量Qc后，线路电压降为ΔU1，计算如下：
ΔU1=[PR＋(Q－Qc)X]/U(2)
很明显，ΔU1＜ΔU，即安装补偿电容后电压损失减小了。由式(1)、(2)可得出接入无功补偿容量Qc后电压升高计算如下：
ΔU-ΔU1=QcX/U(3)

由于越靠近线路末端，线路的电抗X越大，因此从(3)式可以看出，越靠近线路末端装设无功补偿装置效果越好。
3　无功补偿降低电能损耗
安装无功补偿主要是为了降损节能，如输送的有功P为定值，加装无功补偿设备后功率因数由cosφ提高到cosφ1，因为P＝UIcosφ，负荷电流I与cosφ成反比，又由于P＝I2R，线路的有功损失与电流I的平方成正比。当cosφ升高，负荷电流I降低，即电流I降低，线路有功损耗就成倍降低。反之当负荷的功率因数从1降低到cosφ时，电网元件中功率损耗将增加的百分数为ΔPL%，计算如下：
ΔPL%＝(1/cos2φ-1)·100%(4)
功率因数降低与功率损耗增加的百分数之间的关系如表1。
表1
功率因数从1降低到左列数值 0.95 0.9 0.85 0.8 0.75 0.7 0.65
电网元件中有功损耗增加百分数△% 11 23 38 56 78 104 136
功率因数提高对降低有功功率损耗的影响见表2。
表2
功率因数由右列数值提高到0.95 0.6 0.65 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9
可变有功功率损耗降低的百分数 60 53 46 38 29 20 10
4　无功补偿挖掘发供电设备潜力
(1)　在设备容量不变的条件下，由于提高了功率因数可以少送无功功率，因此可以多送有功功率。可多送的有功功率ΔP计算如下：
ΔP=P1-P=S(cosφ1-cosφ)(5)
(2)　如需要的有功不变，则由于需要的无功减少，因此所需要的配变容量也相应地减少ΔS计算如下：
ΔS＝S-S1＝P(1/cosφ-1/cosφ1)(6)

可以减少供电设备容量占原容量的百分比为ΔS/S计算如下：
ΔS/S=(cosφ1-cosφ)/cosφ1=(1-cosφ/cosφ1) (7)

(3)　安装无功补偿设备，可使发电机多发有功功率。系统采取无功补偿后，使无功负荷降低，发电机就可少发无功，多发有功，充分达到铭牌出力。

5　无功补偿减少用户电费支出
(1)　可以避免因功率因数低于规定值而受罚。
(2)　可以减少用户内部因传输和分配无功功率造成的有功功率损耗，因而相应可以减少电费的支出。
综上所述，采用无功补偿可以提高功率因数，是一项投资少，收效快的节能措施。并联补偿电容器原理简单、使用方便、运行经济、投资省、可以分组投切保证电压合格率和合理的功率因数。我国各地区配网和农网很多地方平均功率因数偏低，有降低线损的潜力。通过计算，采用补偿电容器进行合理的补偿一定能取得显著的经济效益。

zhaohong1979

2006年02月25日 16:49:15

3楼

同志:无功最终是被消耗掉的.在电力系统,异步电动机需要的无功功率占了电网供给的总无功的70%,变压器占20%,其它设备占10%.他的消耗主要也在以下设备1)异步电动机2)变压器3)输电线路
.因为电力系统内消耗了无功所以才要补偿无功.无功平衡是从改善电压质量和降低网络功率损耗考虑,分地区分电压等级地进行增减无功功率.相关概念可以在<<电机学>>和<<电力系统分析>>找到.