無功補(bǔ)償與電能計(jì)量差異探討

摘要：根據(jù)無功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量的定義，結(jié)合對(duì)蘭州石化公司動(dòng)力廠無功補(bǔ)償方式分析，從補(bǔ)償效果中找出差異所在，計(jì)算出消耗的有功損耗，從而得出電能計(jì)量的差異。通過運(yùn)行方式的調(diào)整，對(duì)低壓電容器適當(dāng)投退，從低壓開始，依據(jù)自下而上的原則進(jìn)行補(bǔ)償，就可以很好地減少損耗，降低計(jì)量誤差。

關(guān)鍵詞：無功補(bǔ)償；電能計(jì)量；差異；計(jì)量誤差；補(bǔ)償效果 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM761 文章編號(hào)：1009-2374（2015）04-0127-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0344

1 問題的提出

我廠目前采用中變變電后送往各分變電所，全廠總用電量是采用進(jìn)線端計(jì)量方式計(jì)量的，供電部門收費(fèi)依據(jù)就是進(jìn)線端電度表的讀數(shù)。而由于我企業(yè)近年實(shí)施內(nèi)部能耗對(duì)標(biāo)管理，需每月對(duì)各生產(chǎn)裝置電耗情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，依此計(jì)算各二級(jí)單位電單耗，并進(jìn)行相關(guān)考核。

在我單位供電方式方面，我們采用的是：對(duì)于高壓電機(jī)直接由就近的6kV分變電所直接供電，對(duì)于低壓（0.4kV）用電設(shè)備，通過該高壓室變壓器后送至低壓變電所，再由低壓配分別送至用電設(shè)備及動(dòng)力箱，我廠對(duì)其他二級(jí)單位考核的計(jì)量點(diǎn)大多設(shè)置在6kV饋出線上，以此作為饋線月電量的計(jì)量依據(jù)。這種計(jì)量方式下存在支路電量總和小于總計(jì)量的問題，通過統(tǒng)計(jì)得出，每月少計(jì)量2000000kW·h左右（按照每月80000000kW·h計(jì)算），占總用電量的2.5%。這就意味著約有200萬kW·h電能損耗在每月的統(tǒng)計(jì)中無處落賬，為了使計(jì)量報(bào)表總量平衡，將此處損失記為系統(tǒng)損耗。

我們通過計(jì)算變壓器、線路損耗，分析電能表的誤差之后，仍有月總量0.7%損耗無法落實(shí)出處，其損耗大約為60萬kW·h。

2 從無功補(bǔ)償分析中找出原因

電網(wǎng)輸出的功率包括有功和無功兩部分：有功功率，簡(jiǎn)單說就是將電能直接消耗，將其轉(zhuǎn)換為其他形式的能量（如機(jī)械能、熱能等），并通過轉(zhuǎn)換后的能量做功；無功功率則是通過根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作，實(shí)際并不去消耗電能，是為電氣設(shè)備正常運(yùn)行建立交變磁場(chǎng)和感應(yīng)磁通而需要的電功率，無功并不代表是無用功，它只是沒有像有功那樣直接參與能量的轉(zhuǎn)換。

直接消耗電能，并且電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能、熱能、化學(xué)能等，利用這些能作功，這部分功率稱為有功功率；無功功率并不是無用功，它只是不消耗電能，只是把電能轉(zhuǎn)換為另一種形式的能，而這種能又是電氣設(shè)備作功的必備條件，并且這種能是在電網(wǎng)中與電能進(jìn)行周期性轉(zhuǎn)換，這部分功率稱為無功功率。

電力系統(tǒng)通過無功補(bǔ)償，可以增大發(fā)、供電設(shè)備的容量，例如當(dāng)功率因數(shù)cosΦ=0.75提升至cosΦ=0.9，只需要加裝1kVAR電容器，就可以將設(shè)備容量增大0.52kW，同樣道理，如果要將系統(tǒng)容量增加0.52kW，相對(duì)于設(shè)備來說，不需要增加額外設(shè)備，只需提高無功補(bǔ)償?shù)墓β室驍?shù)即可。通過功率因數(shù)的調(diào)整，還可以降低線路等其他設(shè)備的損耗，由下述公式可知：

ΔP%=（1-cosθ/cosΦ）×100%

式中：cosΦ為補(bǔ)償后的功率因數(shù)；cosθ為補(bǔ)償前的功率因數(shù)。

圖1 目前電容器補(bǔ)償點(diǎn)

提高功率因數(shù)后，線損率在下降的同時(shí)，電網(wǎng)中有功功率的輸送比例相應(yīng)得到了增加，而這些都是直接決定企業(yè)電耗的關(guān)鍵。所以，功率因數(shù)是考核電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要指標(biāo)，同樣，功率因數(shù)也是供電局對(duì)我單位考核的重要指標(biāo)。通常，無功補(bǔ)償主要通過集中補(bǔ)償、就地補(bǔ)償和分組補(bǔ)償三種方式，在我廠供電系統(tǒng)中。補(bǔ)償方式主要采用在6kV和0.4kV變電所安裝并聯(lián)電容器組進(jìn)行集中補(bǔ)償。電容器一般安裝在母線上，通過這種補(bǔ)償方式，使供電局計(jì)量點(diǎn)處功率因數(shù)達(dá)到供電局要求，但是對(duì)于我們內(nèi)部實(shí)際運(yùn)行來看，卻增加了未補(bǔ)償區(qū)域的線路損耗，而這部分損耗累積起來也是相當(dāng)可觀，圖1是我廠電容器補(bǔ)償方式。

但是在實(shí)際運(yùn)行中，大多只投運(yùn)高壓側(cè)電容器，低壓側(cè)投入較少，因?yàn)樵?kV補(bǔ)償后功率因數(shù)已達(dá)到要求，所以在實(shí)際運(yùn)行中低壓側(cè)投入較少，由此就造成了低壓側(cè)屬于未補(bǔ)償區(qū)域這就導(dǎo)致未補(bǔ)償區(qū)域損耗較大，導(dǎo)致計(jì)量不準(zhǔn)確。具體計(jì)算如圖2所示：

圖2 電容器的補(bǔ)償

從圖2中看出，U2母線以上的設(shè)備都得到了補(bǔ)償，在母線右側(cè)由于未進(jìn)行補(bǔ)償，所以，，對(duì)于功率因數(shù)角為Φ2而言，其功率因數(shù)很低；在補(bǔ)償后.，功率因數(shù)角為Φ1，此時(shí)功率因數(shù)得到處明顯提高，而且這時(shí)中的無功分量明顯降低，由此可知，通過適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償量，就完全可以滿足相關(guān)考核的要求。在補(bǔ)償后，負(fù)載電流雖然沒有發(fā)生變化，這是因?yàn)樗璧臒o功電流是有電容提供，此時(shí)電容在系統(tǒng)中充當(dāng)了無功源的角色。同時(shí)，由于的無功分量在線路上損耗絲毫未降，因此，未被支路有功表進(jìn)行計(jì)量。但是，補(bǔ)償后無功分量已很小，而且的大小由大小決定，即的有功、無功分量相對(duì)于而言，它是一個(gè)近似的有功電流，因此，的無功損耗反映到將得到高壓側(cè)并未被有功表的計(jì)量，因此出現(xiàn)了支路之和小于總表的計(jì)量差異。

在無功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量的定義中，從用電設(shè)備開始，對(duì)低壓線路、分變電所變壓到高壓供電線路（或主變壓器）等，按電壓等級(jí)、電路分支情況、無功流向進(jìn)行其需求以及引起的損耗的計(jì)算。并在上列環(huán)節(jié)中，“任意一點(diǎn)減少或增加1kVAR無功功率后，使企業(yè)有功功率損耗減少或增加的千瓦數(shù)”進(jìn)行計(jì)算，這就是無功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量的定義。同時(shí)，按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB12497《三相異步電動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行》中的規(guī)定：KQ為無功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量當(dāng)電動(dòng)機(jī)直連發(fā)電機(jī)母線KQ=0.02～0.04；二次變壓取KQ=0.05～0.07；三次變壓取KQ=0.08～0.10；這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定是適用于異步電動(dòng)機(jī)的，當(dāng)然也可以參照適用于其他無功負(fù)荷。標(biāo)準(zhǔn)中的無功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量值考慮了變壓器的損耗，因此當(dāng)負(fù)荷直連發(fā)電機(jī)母線時(shí)無功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量最小，當(dāng)負(fù)荷經(jīng)過三次變壓后供電時(shí)，無功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量最大。依據(jù)我們實(shí)際供電方式，我們采用110kV/35kV/6kV/0.4kV，已經(jīng)超過了三次變壓，但是由于我們?cè)?kV和0.4kV進(jìn)行了一定電容補(bǔ)償，低壓到設(shè)備的距離多數(shù)較近近，所以取無功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量為0.02來

計(jì)算。

△P=*

式中：△P為有功損耗；為無功補(bǔ)償量；為無功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量。

按照公式計(jì)算出我廠無功損耗即為1200×880×0.02×30=633600（按照總計(jì)量點(diǎn)無功表平均讀數(shù)，每月30按天計(jì)算），而這正是計(jì)量中的差異。

3 從節(jié)能角度看補(bǔ)償

由上面分析知，在我廠系統(tǒng)中由于采用中壓集中補(bǔ)償，每年將有633600×12=760.32（萬kW·h）的無功損耗不能被計(jì)量，對(duì)于用電企業(yè)來說，這不僅是計(jì)量差異，而且造成電能的浪費(fèi)。因此，通過運(yùn)行方式的調(diào)整，對(duì)低壓電容器適當(dāng)投退，從低壓開始，依據(jù)自下而上的原則進(jìn)行補(bǔ)償，就可以很好地減少損耗，降低計(jì)量誤差。

參考文獻(xiàn)

[1] 鄭堯，李兆華.電能計(jì)量技術(shù)手冊(cè)[M].北京：中國電力出版社，2002.

作者簡(jiǎn)介：鐘錫鴻（1968-），男，甘肅蘭州人，蘭州石化公司動(dòng)力廠電氣一車間技師，研究方向：電氣計(jì)量。

（責(zé)任編輯：陳 倩）