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1、什么是无功什么是无功 在平稳直流状态下，功率等于电压与电流的乘积，即：P=UI。 在交流状态下，由于电压与电流均为时间的周期函数，则功率由下式来进行计算： P=uidt(t)(t) 0式中T为周期。 当电网中的负荷含有电抗成分或者负荷具有非线性特性时，电压与电流就会有相位差或者电流含有谐波成分，此时电网传输能量的能力下降，功率的计算值小于电压有效值与电流有效值的乘积，于是就引入了功率因数的概念。功率因数的英文全称是Power factor，简称PF。PF是一个无量纲的小于1的实数。 鉴于谐波问题的复杂性，本文的内容均不考虑谐波。 当电压与电流用有效值表示并引入功率因数时，则功率由下式来进行计算
2、： P = UIPF 当系统中没有谐波时，功率因数就是电压与电流相位差的余弦函数即：PF = cos。于是功率的表达式可写为： P = UIcos 引入了功率因数的概念以后，我们就可以利用向量的方法将电流分解为有功电流和无功电流： TIR=IcosFIL=IsinFI=IR+I22L式中IR为有功电流，IL为无功电流，I为视在电流。 同样的方法，我们可以将功率分解为有功功率和无功功率： P=PScosFPL=PSsinFPS=P+P22L式中P为有功功率，PL为无功功率，PS为视在功率。 有功功率代表着能量的传递，而无功功率是一种交流电网中特有的不传递能量的伴生量。 在电网系统计量过程中，还经
3、常使用有功电量与无功电量来计算功率因数，由于有功电量相当于有功功率对时间的积分，无功电量相当于无功功率对时间的积分，因此这样的计算结果相当于功率因数在一个计量周期的平均值。 需要注意的是： 1， 只有无功电流与无功功率的概念，没有无功电压的概念。因此通常所说的无功可以指无功电流，也可以指无功功率。 2， 当系统中含有谐波时，用cos来表达功率因数会产生较大的误差。谐波含量越大，误差越大。 由于无功电流的存在，在传送同样能量的情况下，电流比没有无功的情况下增加，会大量增加系统的铜损，降低线路与变压器的利用率，这是显而易见的事情。 在一个交流连接的电网中，无功电流在任何瞬间都是平衡的，也就是说，无
4、功电流的发出量与吸收量在任何瞬间都是相等的，这就是无功平衡原理。 当电网中没有补偿装置时，负荷吸收的无功功率就全部要由发电机来提供。 由于无功平衡原理的存在，无功电流虽然不传递能量，但是却会影响电网的电压，这是由电网中的设备性质决定的。电网中绝大部分发电机均为同步发电机。同步发电机在激磁电流不变时输出的无功电流与输出电压成反比，即：随着输出电压的减少而输出无功电流增加，反之，随着输出电压的增加而输出无功电流减少。而电网中大部分负荷所吸收的无功电流与电压成正比。因此，如果系统的无功不足，电压就会下降，电压下降以后，负荷吸收的无功减少，发电机发出的无功增加，从而保持无功的平衡。反之，如果系统的无功过剩，电压就会升高，电压升高以后，负荷吸收的无功增加，发电机发出的无功减少，从而保持无功的平衡。也就是说，电网可以依靠电压的变化来自动保持无功平衡。 如果系统中的无功严重不足，就会导致电压急剧下降，电压下降导致发电机发出的无功电流急剧增加，这时，如果某一台发电机由于电流过载而解列退出电网，则无功更加不足，如此连锁反应，会导致电网崩溃的大事故。 由于无功的不良作用，在电网中，总是希望尽量减少无功的传递，减少无功传递的方法就是无功补偿。所谓无功补偿可以理解为在电网中安装一些可以发出无功的设备，从而使负荷所吸收的无功被就地平衡，避免大量无功电流的远距离传输。
