无功功率的产生、作用与影响
什么是无功功率及作用
无功功率在电力系统中的重要作用随着工业的发展，电能成为现代工业的主要能源，电能质量的好坏，直接影响到工业设备的运行及企业的经济效益、社会效益等，为用户提供安全、可靠、稳定、、高效的电能是十分重要的。
在电力系统的运行过程中，通常用功率因数来衡量电网运行的效率，功率因数的大小，反映了电网系统中电源输出的视在功率中有功功率的有效利用的程度。
为了提高电网系统中电能输送质量，希望功率因数越大越好,却往往忽视了无功功率在电网中的重要作用。
无功功率在电网对用户输电的过程中，电网要提供给负载的电功率有两种：有功功率和无功功率。
有功功率（p)是指保持设备运转所需要的电功率，也就是将电能转化为其它形式的能量（机械能，光能，热能等）的电功率；而无功功率（Q）是指电气设备中电感、电容等元件工作时建立磁场所需的电功率。
无功功率比较抽象，它主要用于电气设备内电场与磁场的能量交换，在电气设备（电路系统）中建立和维护磁场的功率。
它不表现对外做功，由电能转化为磁能，又由磁场转化为电能，周而复始，并无能量损耗。
特别指出的是无功功率并不是无用功，只是它不直接转化为机械能、热能为外界提供能量，作用却十分重要。
电机运行需要旋转磁场，就是靠无功功率来建立和维护的，有了璇转的磁场，才能使转子转动，从而带动机械的运行。
变压器也需要无功功率，才能使一次线圈产生磁场，二次线圈感应出电压，凡是有电磁线圈的电气设备运行都需要建立磁场，然而建立及维护磁场消耗的能量都来自无功功率，没有无功功率电机不能转动、变压器不能运行、电抗器不能工作、继电器不会动作，所有设备中的磁场无法建立，电气设备也就不会运行。
因此供电系统中除了对用户提供有功功率，还要提供无功功率，两者缺一不可，否则电气设备将无法运行。
功率因数电网的电力负荷中的电气设备都是由电感、电容、电阻等元件组合而成，既有感性负载又有容性负载如电机、变压器、电抗器等，感性负载的电压与电流的相量间存在一个相位差，通常用相位角的余弦cosφ来表示，cosφ称为功率因数式中 cosφ-功率因数，P-有功功率，KW; Q-无功功率，KVar; s-视在功率，KVA; 功率因数的大小，反映了电网系统中电源输出的视在功率的有效利用程度，为了提高电网系统中电能输送质量，希望功率因数越大越好。
无功功率 标准
无功功率标准无功功率在交流电路中起着重要的作用，它直接影响到电压质量、频率质量、波形质量、相位平衡、交流电路的功率因数、减少谐波干扰、抑制浪涌电流、防止电压闪变、保持三相平衡以及降低启动电流等方面。
下面将对每个方面进行详细介绍。
1. 电压质量无功功率对电压质量有着重要的影响。
在电力系统中，无功功率的不足会导致电压下降，影响设备的正常运行。
而当系统中存在过多的无功功率时，会导致电压升高，对设备产生过电压威胁。
因此，无功功率的平衡可以保证电压在正常范围内波动。
2. 频率质量无功功率与频率质量也有密切的关系。
在电力系统中，频率的稳定是保证电能质量的重要因素之一。
当系统中的无功功率不足时，有功功率的传输将受到影响，导致频率下降。
反之，当系统中存在过多的无功功率时，频率会上升。
因此，无功功率的平衡对维持频率稳定具有重要意义。
3. 波形质量无功功率对波形质量也有影响。
在交流电路中，电流的波形应该是完美的正弦波。
但是，当系统中存在无功功率的波动时，电流波形会出现畸变，产生谐波干扰。
因此，为了保持电流波形的质量，需要采取措施控制无功功率的波动。
4. 相位平衡无功功率与相位平衡也有关系。
在交流电路中，相位差会影响到设备的正常运行。
当相位差过大时，会导致设备无法正常工作。
而无功功率的平衡可以有助于减小相位差，提高设备的运行效率。
5. 交流电路的功率因数无功功率与交流电路的功率因数密切相关。
功率因数是衡量电气设备使用效率的一个重要指标。
当无功功率过大时，会导致功率因数下降，增加电力系统的能耗。
因此，通过控制无功功率的大小和平衡度可以提高功率因数，降低能耗。
6. 减少谐波干扰无功功率的波动会产生谐波干扰，对电力系统造成不良影响。
为了减少谐波干扰，需要对无功功率进行控制和滤波处理。
通过采用专门的滤波设备和滤波技术，可以有效地抑制谐波的产生和传播。
7. 抑制浪涌电流浪涌电流是指短时间内电流突然增大或减小的现象，它会对电力系统造成很大的冲击和危害。
无功功率的影响的危害
2023《无功功率的影响的危害》CATALOGUE 目录•无功功率的概念•无功功率的影响•无功功率的危害•无功补偿技术•无功功率的治理措施•无功功率的未来发展01无功功率的概念无功功率是指在交流电路中，电源输出与负载之间的能量交换，但并不消耗功率的一种现象。
它通常用视在功率的平方减去有功功率的平方来计算。
无功功率的主要特点是在电路中不进行能量转换，即无功功率不会导致能量的损失，但它会影响电流和电压的波形，从而影响电气设备的正常运行。
定义与特点无功功率的产生主要来自于电动机、变压器等感性负载。
这些设备在运行过程中需要不断改变电流的幅度和频率，以适应不同的负载需求。
这个过程中产生的电流和电压波动即为无功功率。
此外，一些电子设备如电视机、电脑等也会产生无功功率，这是由于它们在工作过程中需要不断进行开关操作，导致电流频繁波动。
无功功率在电力系统中有着重要的作用。
它能够维持电压水平，确保电力系统的稳定运行。
同时，无功功率也是实现电能质量管理和节能的关键因素之一。
在电力系统中，无功功率的平衡是保证系统稳定运行的重要条件。
如果无功功率不平衡，会导致系统电压波动、谐波干扰等问题，严重时甚至会导致系统崩溃。
因此，对无功功率进行合理的管理和补偿对于电力系统的安全和经济运行至关重要。
02无功功率的影响1 2 3无功功率的缺失可能导致电力系统电压波动，影响电力系统的稳定性和可靠性。
电压波动无功功率的不足将导致电力系统的功率因数下降，影响电力系统的电能质量。
功率因数下降无功功率的缺乏可能导致电力设备容量不足，限制了电力系统的供电能力和运行效率。
设备容量不足03线路损耗增加无功功率的缺乏将增加电力线路的损耗，导致电能浪费和运行成本增加。
01变压器过载无功功率的缺失可能导致变压器过载，增加变压器的损耗和故障风险。
02电机启动困难无功功率的不足可能导致电机启动困难，影响电机的正常运行。
无功功率的缺失将增加电力线路的损耗，降低电力线路的传输效率。
有功功率和无功功率的作用
无功功率怎么理解，在电力系统中有什么作用电力系统中的电源是由发电机产生的三相正弦交流电，在交流电路中，由电源供给负载的电功率有两种；一种是有功功率，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。
比如：千瓦的电动机就是把千瓦的电能转换为机械能，带动水泵抽水或脱粒机脱粒；各种照明设备将电能转换为光能，供人们生活和工作照明。
有功功率的符号用P表示，单位有瓦(W)、千瓦(kW)、兆瓦(MW)。
无功功率比较抽象，它是用于电路内电场与磁场的交换，并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。
它不对外作功，而是转变为其他形式的能量。
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40瓦的日光灯，除需40多瓦有功功率(镇流器也需消耗一部分有功功率)来发光外，还需80乏左右的无功功率供镇流器的线圈建立交变磁场用。
由于它不对外做功，才被称之为“无功”。
无功功率的符号用Q表示，单位为乏(Var)或千乏(kVar)。
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。
为了形象地说明这个问题，举一个例子：农村修水利需要开挖土方运土，运土时用竹筐装满土，挑走的土好比是有功功率，挑空竹筐就好比是无功功率，竹筐并不是没用，没有竹筐泥土怎么运走呢？在正常情况下，用电设备不但要从电源取得有功功率，同时还需要从电源取得无功功率。
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。
无功功率对供、用电可能产生的不良影响主要有：①降低发电机有功功率的输出；②降低输、变电设备的供电能力；③造成线路电压损失增大和电能损耗的增加；④造成低功率因数运行和电压下降，使电气设备容量得不到充分发挥。
时代—无功功率及功率因数
2.典型工业负载无功补偿容量的确定 2.典型工业负载无功补偿容量的确定
2.2交流电动机负载 2.2交流电动机负载 (1).补偿电机的空载无功 取空载无功的90%, 补偿电机的空载无功, 90%,以 (1).补偿电机的空载无功,取空载无功的90%,以 防止电动机产生过高的自励磁电压； 防止电动机产生过高的自励磁电压；
2.典型工业负载无功补偿容量的确定 2.典型工业负载无功补偿容量的确定
2.1供电系统变电站及企业配变 2.1供电系统变电站及企业配变 北京市通州区供电公司━35kV站 北京市通州区供电公司━35kV站
2.典型工业负载无功补偿容量的确定 2.典型工业负载无功补偿容量的确定
(1).变电所补偿安装容量的确定: (1).变电所补偿安装容量的确定: 变电所补偿安装容量的确定 变电所安装电容器， 变电所安装电容器，其主要作用是补偿变 压器的无功损耗及配电线路前段的无功负荷及 无功损耗，同时可以进行调压。 无功损耗，同时可以进行调压。变电所电容器 的补偿容量按主变压器额定容量的10% 15%来 10%～ 的补偿容量按主变压器额定容量的10%～15%来 配置，对于变电站集中补偿时, 配置，对于变电站集中补偿时, 补偿容量可增 加至变压器容量的30%左右,根据变电所的负荷 加至变压器容量的30%左右, 30%左右 性质和运行方式和调压要求， 性质和运行方式和调压要求，确定合理的无功 补偿容量。 补偿容量。
2.典型工业负载无功补偿容量的确定 2是削弱输 入电路的高次谐波电流，因此， 入电路的高次谐波电流，因此，不能用补偿电 容的方法，目前较多使用的是电抗器法。 容的方法，目前较多使用的是电抗器法。 (1).交流电抗器法 (1).交流电抗器法 在变频器交流输入侧串入 三相交流电抗器AL AL， 三相交流电抗器AL，高次谐波电流的含有率可 降低为38% 功率因数PF可提高至0.8∽0.85 38%， PF可提高至0.8∽0.85。 降低为38%，功率因数PF可提高至0.8∽0.85。 (2).直流电抗器法 加直流电抗器后， (2).直流电抗器法 加直流电抗器后，高次谐 波电流的含有率可降低为33% 功率因数PF 33%， PF可 波电流的含有率可降低为33%，功率因数PF可 以提高到0.90以上，由于其体积较小， 0.90以上 以提高到0.90以上，由于其体积较小，不少变 频器已将直流电抗器直接配置在变频器内。 频器已将直流电抗器直接配置在变频器内。
无功功率的影响及危害
SVC是一种灵活的无功补偿装置，通过晶闸管控制电抗器和电容器 的投切，可以快速地调节无功功率。
静止无功发生器（SVG）
SVG是一种基于电力电子技术的无功补偿装置，可以实现动态无功Байду номын сангаас补偿，并且响应速度快，调节精度高。
合理配置无功补偿设备容量
根据电力系统的需求合理配置无功补偿设备的容量，可以有效地提高电力系统的功率因数，减少无功 损耗，提高电网的供电效率。
提高电力系统的稳定性
无功功率的平衡使得电力系统在受到扰动时能够迅速恢复稳定运行 。
降低线损
无功功率的传输减少了线路中的电压降，从而降低了线损。
无功功率的单位
乏（var）
乏是无功功率的单位，表示电感或电 容元件与电源之间进行能量交换的量 。
千乏（kvar）
千乏是乏的千倍，表示无功功率的单 位。
02
VS
详细描述
无功功率补偿是电力系统中的重要技术， 对于提高电力系统的稳定性和效率具有重 要意义。当前，无功功率补偿技术仍存在 一些问题，如补偿效率、稳定性和可靠性 等。因此，需要进一步研究和发展高效、 稳定的无功功率补偿技术，以满足电力系 统的高效、稳定运行需求。
研究无功功率的管理策略
总结词
制定科学、有效的无功功率管理策略
降低线路容量
无功功率的增加会使线路 容量利用率降低，不能满 足负荷需求时，会导致电 压波动和闪烁。
增加线路谐波
无功功率的增加可能会引 起线路谐波问题，导致电 流波形畸变和设备损坏。
04
无功功率的危害
增加电力系统的能耗
1
无功功率的增加会使电力系统的有功损耗增加， 因为无功功率的传输需要消耗有功功率。
电力系统无功功率平衡和电压调整
无功补偿装置的应用场景和效果
高峰负荷时段
提高电压稳定性，减少电压波动和闪变现象。
电网故障时
快速响应无功功率变化，维持系统电压稳定。
风电、光伏等新能源接入
平滑新能源发电的功率输出波动，提高并网性能。
工业园区和大型建筑物
降低能耗，提高供电质量。
电力系统无功功率平衡和电 压调整
目 录
• 电力系统无功功率平衡 • 电压调整的原理和方法 • 电力系统无功补偿装置 • 电力系统无功管理和优化 • 电力系统电压稳定性和控制 • 电力系统无功功率平衡和电压调整的未来发展
01
电力系统无功功率平衡
无功功率的产生和影响
无功功率的产生
在电力系统中，电动机、变压器等感 性负载需要消耗无功功率来建立磁场 ，以实现能量的转换和传输。
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THANKS
06
电力系统无功功率平衡和 电压调整的未来发展
新能源并网对无功功率平衡和电压调整的影响
01
新能源并网将增加电力系统的复杂性和不确定性，对无功功率 平衡和电压调整带来挑战。
02
新能源并网将促进无功功率平衡和电压调整技术的发展，推动
电力系统向更加智能化、高效化的方向发展。
新能源并网将促进电力系统的优化配置，提高电力系统的可靠
电压波动可能导致电力设备过载或欠载，影响 其正常运行和寿命。
对用户设备的影响
电压波动可能导致用户设备工作异常，影响生 产和生活。
对系统稳定性的影响
电压波动可能导致电力系统不稳定，甚至引发系统崩溃。
电压调整的原理
根据电力系统的无功功率平衡原理， 电压水平取决于无功功率的分布和平 衡情况。
无功功率的基本知识
无功功率的基本知识1.1什么是电力系统中的无功功率？1、电力系统从源头发电机到终端设备都是由非纯阻性元件组成的，因此必然存在无功功率的交换。
2、电感元件或电容元件虽然不消耗功率，但功率P瞬时值按正弦规律正负交替变化，这说明元件与外电路在不断的进行着能量交换。
因此电感电容元件的瞬时功率又称为交换功率。
元件交换功率的幅值越大，表面同样时间内“吞吐”的能量就越多，也即能量交换的规模越大。
基于上面的分析，可得如下结论：电感元件的瞬时功率的幅值，可以作为衡量电感或电容元件与外电路能量交规模的指标，并称之为电感或电容元件的无功功率，用符号Q表示。
则Q=UI无功功率的单位为var。
3、然而电力系统中大部分的无功功率并非无用的功率，相反在电力传输当中起着什么重要的作用。
许多用电设备均是根据电磁感应原理工作的，如配电变压器、电动机等，它们都是依靠建立交变磁场才能进行能量的转换和传递，磁场交变就需要与电源进行能量交换。
为建立交变磁场和感应磁通而需要的电功率称为无功功率，因此，所谓的"无功"并不是"无用"的电功率，只不过它的功率并不转化为机械能、热能而已；因此在供用电系统中除了需要有功电源外，还需要无功电源，两者缺一不可。
1.2为什么要进行无功补偿？一、减低电力系统网络损耗。
当电力系统运行时，在线路和变压器中将要产生功率损耗和电能损耗。
通常配电网的损耗是由两部分组成的：一部分是与传输功率有关的损耗。
它产生在输电线路和变压器的串联阻抗上，传输功率愈大则损耗愈大，这种损耗叫变动损耗，在总损耗中所占比重较大；另一部分损耗则仅与电压有关，它产生在输电线路和变压器的并联导纳上，如输电线路的电晕损耗、变压器的励磁损耗等，这种损耗叫固定损耗。
电力系统的有功功率损耗不仅大大增加了发电厂和变电所的设备容量，同时也是对动力资源的额外浪费。
电能损耗还密切影响到电能成本，从而影响整个国民经济的效益。
电力系统各元件中的无功功率损耗相对来说较有功功率损耗还大，由于无功功率损耗要有发电机或其他无功电源来供给，因此在众多发、输电设备视在容量为一定的条件下，无功功率的增大势必相应减少发、输电的有功功率，即减少发、输电容量。
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无功功率的产生、作用与影响
在交流电路中，由电源供给负载的电功率有两种；一种是有功功率，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。
比如：5.5千瓦的电动机就是把5.5千瓦的电能转换为机械能，带动水泵抽水或脱粒机脱粒；各种照明设备将电能转换为光能，供人们生活和工作照明。
有功功率的符号用P表示，单位有瓦(W)、千瓦(kW)、兆瓦(MW)。
无功功率比较抽象，它是用于电路内电场与磁场的交换，并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。
它不对外作功，而是转变为其他形式的能量。
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40瓦的日光灯，除需40多瓦有功功率(镇流器也需消耗一部分有功功率)来发光外，还需80乏左右的无功功率供镇流器的线圈建立交变磁场用。
由于它不对外做功，才被称之为“无功”。
无功功率的符号用Q表示，单位为乏(Var)或千乏(kVar)。
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。
为了形象地说明这个问题，现举一个例子：农村修水利需要开挖土方运土，运土时用竹筐装满土，挑走的土好比是有功功率，挑空竹筐就好比是无功功率，竹筐并不是没用，没有竹筐泥土怎么运到堤上呢?
在正常情况下，用电设备不但要从电源取得有功功率，同时还需要从电源取得无功功率。
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。
无功功率对供、用电产生一定的不良影响，主要表现在： (1)降低发电机有功功率的输出。
(2)降低输、变电设备的供电能力。
(3)造成线路电压损失增大和电能损耗的增加。
(4)造成低功率因数运行和电压下降，使电气设备容量得不到充分发挥。
从发电机和高压输电线供给的无功功率，远远满足不了负荷的需要，所以在电网中要设置一些无功补偿装置来补充无功功率，以保证用户对无功功率的需要，这样用电设备才能在额定电压下工作。
这就是电网需要装设无功补偿装置的道理。