第七期电源电器擂台 已结束 (电源类电赛)

功率因数是衡量企业供电系统电能利用程度及电气设备使用状况的一个具有代表性的重要指标之一，通常使用 cosφ 表示。

有功功率和无功功率

企业的用电设备大部分都用电磁感应原理来工作的，比如：变压器、电焊机、电磁感应式电动机等等，它们都是靠电能转化成电磁能再转化为电能或机械能来实现的能量转换，这样，用电设备就必须从电网上吸收两种能量，一部分能量用于做功，即前边提到得机械能或热能，这部分能量大部分是为了满足生产和生活的需要，称为有功功率。

另一部分能量用来产生交变磁场，它是变压器、电焊机或电感线圈形成能量转换和传输的介质，没有了磁场，就没有了传输能量的介质，从而使能量只能在电源或用电设备内部消耗，而不能对外传输，不能对外做功，这部分功率叫做无功功率。

无功，顾名思义就是无用功，其实它并不是没有用，没有它，任何能量都只能自己消耗，不能传输，然而它确实在能量转换的过程中没有转换成其它能量，所以叫作无功功率。

有功功率和无功功率都是电能运用所必须的，若有功功率不足，就不能满足用电负荷的需要，会将电网电压拉低，系统发电机的转速变慢，发电频率降低，影响用电质量，威胁发电厂和各用电设备的安全。若无功功率不足，系统电压也会降低，电流将会升高，电机过流过热，会导致用电设备绝缘破坏，甚至烧毁。

功率因数

功率因数是衡量企业供电系统电能利用程度及电气设备使用状况的一个具有代表性的重要指标之一，通常使用 cosφ 表示。一个供电设备的供电容量通常是用视在功率表示，字面意思就是我们所能看到的功率，即表见功率，但不是真实功率，它的真实功率是由视在功率和功率因数的乘积决定的。所以说功率因数是一个非常重要的供电指标，而视在功率是由有功功率的平方与无功功率的平方和，开跟号得到的。

视在功率确定后，有功功率分量高就称为功率因数高，有功功率分量低就称为功率因数低，有功功率和无功功率都是靠发电机发出的，然而用电设备所需要的功率会因设备的感性和容性不同而不同，当用电设备是感性时，用电设备的电压会超前电流 90°；当用电设备是容性时，电流超前电压 90°，两个分量将在一条直线上，但方向相反，用电设备中感性的居多，所以这就需要一个容性的负荷进行无功补偿了。

有功功率和无功功率的三角关系

上述讲的有功功率和无功功率可以用直角三角形的关系来描述：三角形的两条直角边，一个表示有功功率，一个表示无功功率，它们的斜边就是视在功率，有功功率和视在功率之间的夹角就是功率因数角，功率因数角的余弦值就是功率因数。无功功率越少，功率因数角就越小，它的余弦值就越大，有功功率和视在功率就越接近，也就是说，能量的转换效率也就越高。

这就提出了一个问题，怎样减少发电机的无功输出？或者说怎样减少感性负荷的无功吸收？

提高功率因数的意义

要使发电厂和供电所更有效利用资源进行电能的转换和传输，就必须合理的进行有功功率和无功功率的分配，在无功功率配置合理的情况下，尽量的多发有功，减少无功功率的输出。那就要提高用电设备的功率因数。

当供电系统中输送的有功功率维持恒定的情况下，无功功率增大即功率因数的降低，就会引起：

1. 系统中输送的总电流增大，使电气元件，如变压器、电抗器、导线等容量增大，从而扩大了企业投资；
2. 由于无功功率增大，造成输电电流增大，从而也会增大供电设备的有功损耗；
3. 因为系统中的总电流增大，所以电压损失增大，造成调压困难；
4. 对发电机来说，转子温度升高，发电机达不到预期出力；
5. 由于系统电流增大，系统电压降低，会造成其他设备不能正常出力。

所以，我们必须提高供电系统的功率因数。

提高功率因数和无功补偿

企业的感性负荷大部分是异步电动机，运行时要消耗一定的无功功率，使得电动机和输电线路的电流增大，如果给电动机增加一个电容器组，就能产生容性无功功率，与感性无功功率相抵消，减小系统无功功率，提高功率因数。

无功补偿的方式有多种，包括以下几种：

1. 同步电动机补偿：同步电动机既可以提供有功功率，也可以提供无功功率，通过调节同步电动机的励磁电流，可以改变其无功功率的输出；
2. 电容器补偿：电容器是容性元件，可以产生容性无功功率，通过并联电容器到电网中，可以增加系统无功功率；
3. 电抗器补偿：电抗器是感性元件，可以产生感性无功功率，通过串联电抗器到电网中，可以减少系统无功功率；
4. SVC （静止无功发生器）补偿：SVC 是可控的无功发生器，可以根据系统的无功功率需要自动调节其输出；
5. STATCOM （静止同步补偿器）补偿：STATCOM 也是可控的无功发生器，但其采用电压源换流器技术，具有更快的响应速度和更稳定的特性。

通过提高功率因数，企业可以有效降低供电系统的无功损耗，提高电力设备的利用率，改善供电质量，降低用电成本，提高经济效益。