一、无功功率的定义
无功功率是由电抗器(电感或电容)在交流电路中,由于其两端的电压与流过的电流有90度角的相位差,所以不能做功,也不消耗有功功率,但它参与了与电源的能量交换,这就产生了无功功率,降低了发电机和电网的供电效率。
在电网中,由电源供给负载的电功率有两种:一种是有功功率,另一种是无功功率。有功功率是保持用电设备正常运行所需的电功率,也就是将电能转换为其他形式能量(机械能、光能、热能)的电功率。无功功率比较抽象,它是用于电路内电场与磁场,并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。凡是有电磁线圈的电气设备,要建立磁场,就要消耗无功功率。比如40W的日光灯,除需40W有功功率(镇流器也需消耗一部分有功功率)来发光外,还需80var左右的无功功率供镇流器的线圈建立交变磁场用。由于它对外不做功,才被称之为"无功"。
二、无功功率的作用
无功功率决不是无用功率,它的用处很大。电动机需要建立和维持旋转磁场,使转子转动,从而带动机械运动,电动机的转子磁场就是靠从电源取得无功功率建立的。变压器也同样需要无功功率,才能使变压器的一次线圈产生磁场,在二次线圈感应出电压。因此,没有无功功率,电动机就不会转动,变压器也不能变压,交流接触器不会吸合。如果电网中的无功功率供不应求,用电设备就没有足够的无功功率来建立正常的电磁场,那么这些用电设备就不能维持在额定情况下工作,用电设备的端电压就要下降,从而影响用电设备的正常运行。
三、无功功率的不良影响
1.无功功率会降低发电机有功功率的输出。
2.视在功率一定时,增加无功功率就要降低输、变电设备的供电能力。
3.电网内无功功率的流动会造成线路电压损失增大和电能损耗的增加。
4.系统缺乏无功功率时就会造成系统功率因数低和电压下降,使电气设备容量得不到充分发挥。
四、功率因数
在交流电路中,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cosΦ=P/S。
功率因数的大小与电路的负荷性质有关,如白炽灯泡、电阻炉等电阻负荷的功率因数为1,一般具有电感性负载的电路功率因数都小于1。功率因数是衡量电气设备效率高低的一个系数。功率因数低,说明电路用于交变磁场转换的无功功率大, 从而降低了设备的利用率,增加了线路供电损失。
五、功率因数的标准值及其适用范围
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(包括社队工业用户)、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(包括社队工业用户),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。
高于或低于以上规定功率因数的,将按照物价局颁布的《功率因数调整办法》进行电费奖罚。
六、提高功率因数的好处
1. 可以降低电能损耗,减少电费支出。
2. 可以使负载电压更稳定,改善电能的质量。
3. 可以增加系统的裕度,挖掘出了发供电设备的潜力。
七、提高功率因数措施
1.提高自然功率因数:自然功率因数是在没有任何补偿情况下,用电设备的功率因数。提高自然功率因数的方法:合理选择异步电机;避免变压器空载运行;合理安排和调整工艺流程,改善机电设备的运行状况;在生产工艺允许条件下,采用同步电动机代替异步电动机。
2. 采用人工补偿无功功率。装用无功功率补偿设备进行人工补偿,电力用户常用的无功功率补偿设备是电力电容器。
当用户功率因数低时,不但电能损耗增加使电费增加,而且还要承担功率因数不达标时的调整电费,增加了总电费。而提高功率因数不但可以减小电能损耗,达到标准后还可以得到电费奖励,虽然用户增加无功补偿设备需要增加一次性投资,但长期减少的电费支出还是划算的。