為什麼我們公司明明沒開很多機器，電費還是這麼高？」結果一查帳單，才發現被罰了「低功率因數附加費」。電力公司憑什麼罰我錢？今天就來聊聊功率因數，讀完你就會明白台電的想法了。
功率因數就是你用電的「效率指標」。電力不是只分成「有沒有用電」，還分成「用得好不好」。我們花錢買的是實功率（有做功的電），但設備運作時常會產生虛功率（沒做功、但還是得傳輸的電）。
功率因數就是這兩者的比值：功率因數 = 實功率 ÷ 視在功率
理想值是 1，也就是「你買來的電全部都用在刀口上」。但現實中很多馬達、變壓器等等都會產生無功功率，害你明明沒多用電，卻還是被算錢。
實功率是你可以感受到的物理現象，電能轉換為動能(馬達運轉)、光能(照明)、聲能(喇叭)，虛功率則是電感性負載在電場和磁場相互轉換時所消耗的功率，它不實際做功，但對電壓穩定性和電力系統的平衡至關重要。即使電場和磁場之間有能量交換，但它們最終會返回到電源，沒有實際的能量被轉換成其他形式的能量（如熱能、機械能等）。
對於用電用戶而言，實功率才是主角，因為用戶付出電費之後就想買到物理層面上的感受(例如馬達轉動帶動產線運轉。) 但這並不代表虛功率沒有存在價值。在電力系統控制以及功率潮流等議題，虛功率就有它存在的必要性。這裡就不多談。
總之，要探討功率因數改善這個議題，核心重點仍然擺在實功率，希望虛功率越低越好，盡量讓實功率 ÷ 視在功率的比值接近1。
依據台電公司105年4月1日實施之新修正電價表有關功率因數相關規定，用戶每月用電之平均功率因數不及80%時，每低於1%，該月份電費應增加0.1%；超過80%時，每超過1%，該月份電費應減少0.1%；惟平均功率因數超過95%部分不予扣減，而超約罰款部份則不給與功因折扣。
為什麼台電要這樣訂立規則？一間工廠的功率因數太低，就意味著台電要以更大的電流輸送能量給工廠，以滿足它的實功率，換言之大部分的電流都在負責處理工廠的虛功率。而大電流的傳輸就會導致輸電線路損耗，增加台電負擔。若這間工廠改善功率因數，工廠降低自身的虛功率，對台電而言就可以專心輸送工廠所需的實功率，也就可以降低輸電線路電流。
台電訂立這個規則後，各用戶為了節省電費，就會想辦法改善自身功因，同時也能減輕台電負擔，算是雙贏局面。
為什麼要改善功率因數？
以下是幾個改善功率因數的好處：
- 降低電費成本：許多電力公司對功率因數低於標準的用戶收取附加費，改善後可明顯減少這部分開銷。
- 釋放變壓器與配電設備容量：減少無功電流，可讓原有設備承載更多實際負載。
- 減少電壓損失：減少虛功電流，降低輸電線路總電流值，就可以減少線路壓降。
- 延長設備壽命：總電流值減少後，減輕電氣設備負擔，減少發熱與老化。
常見的功率因數改善方法
1. 裝設電容器
最常見的方式是在系統中加裝「並聯電容器」，以提供所需的無功功率，降低電網負擔。電容器可單獨使用，也可安裝為「自動補償系統」，根據負載變化自動調整補償量。
2. 使用同步馬達
同步馬達在過激磁狀態下又稱同步調相機，此時行為就像電容器，能產生無功功率，適合應用於大型工廠中同時作為動力與功率補償來源。
3. 選用高功率因數設備
現代節能設備如高效率馬達、LED 照明等，通常內建功率因數校正功能，可減少系統無功負載。
4. 安裝主動式功率因數校正裝置（APFC）
這類裝置能根據負載即時進行動態補償，適用於變化頻繁或負載複雜的場合，如資料中心或自動化生產線。
接著讓我們用數學推導，為何改善功因可以降低電流？
實務上常見的作法是並聯電容器，並聯電容器之後就可以提升功因，減少線路電流。但要注意的是，並聯電容器在一個匯流排上，只會降低該匯流排上游的輸電電流，匯流排各分路負載電流依然不受影響。因此，並不是隨便找一個地點並聯電容器即可，而是要審慎思考，決定並聯位置。或是在各電壓階層的匯流排均設立並聯電容器。
當電容器並聯投入匯流排之後，可以減少上游輸電線路總電流，即減少上游輸電線路電壓降。因為上游電壓降減少了，該匯流排的電壓值就會比電容器投入之前大。
因此，改善功因後最大的好處就是減少輸電電流，降低線路電壓降，減少輸電損失並改善設備發熱程度。附加產物就是能稍微讓匯流排的電壓提升一些(但不多)。但若要大幅改善電壓降，不應該從功率因數改善下手，而是要重新檢討電壓降，例如線徑選用、變壓器選用等。
以上簡單介紹功率因數改善的觀念，更深入的分析就是電容器設計，欲將480V系統的功因從0.8落後改善至0.9落後，需要幾kVAR的電容器？若要避免共振問題，需要再串接多大的電抗器？關於這部分議題，之後會放在電機技師文章裡。
