大工業(yè)用戶科學(xué)運(yùn)用電力負(fù)荷計(jì)算及無功補(bǔ)償設(shè)備優(yōu)化配置實(shí)現(xiàn)節(jié)能增效

張瑞雪

【摘 要】論述了電力負(fù)荷計(jì)算和無功補(bǔ)償設(shè)備的優(yōu)化配置的重要性，以及與大工業(yè)用戶節(jié)能增效的關(guān)系。

【關(guān)鍵詞】大工業(yè)電價(jià)；基本電費(fèi)；負(fù)荷計(jì)算；利率電費(fèi)；無功補(bǔ)償；節(jié)能增效

用電工程投資、電費(fèi)支出是大工業(yè)用戶籌建初期及后期運(yùn)行的一項(xiàng)較大開支，如何在政策允許、保證安全的前提下節(jié)約能源，減少用電開支，是各大工業(yè)用戶關(guān)注的問題。

一、大工業(yè)電價(jià)的概念

大工業(yè)電價(jià)是指工業(yè)生產(chǎn)用戶，設(shè)備容量在320KVA（含315KVA）及以上的用戶，均實(shí)行大工業(yè)電價(jià)。

二、大工業(yè)用戶的電費(fèi)構(gòu)成

大工業(yè)用戶的電費(fèi)由基本電費(fèi)、電度電費(fèi)，功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)三部分構(gòu)成。

三、如何運(yùn)用電力負(fù)荷計(jì)算來實(shí)現(xiàn)節(jié)能增效

1.基本電費(fèi)與用電負(fù)荷計(jì)算的關(guān)系

基本電費(fèi)是由用戶的設(shè)備容量決定的。在相同負(fù)荷的前提下，提高設(shè)備利用率，盡量減小設(shè)備容量，支出的基本電費(fèi)就相應(yīng)越少，平均電價(jià)就降低。相反，平均電價(jià)就越高。而想要提高設(shè)備利用率，準(zhǔn)確的計(jì)算用電負(fù)荷是關(guān)鍵。

計(jì)算負(fù)荷的方法有很多，這里簡單介紹一下需要系數(shù)法和單位面積功率法。

（1）用電設(shè)備額定容量的確定

進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算時(shí)，需將用電設(shè)備按其性質(zhì)分為不同的用電設(shè)備組，然后確定設(shè)備功率。

①連續(xù)工作制電動機(jī)的設(shè)備功率等于其銘牌上的額定功率。

②短時(shí)或周期工作制電動機(jī)的設(shè)備功率應(yīng)統(tǒng)一換算到負(fù)載持續(xù)率JCN 為25%下的有功功率。

換算公式為Pe=PNJCN0.25=2PNJNC

③電焊機(jī)的設(shè)備功率是指額定容量換算到負(fù)載持續(xù)率JNC為100%時(shí)的有功功率。

換算公式為Pe=SNJCN cosφ

SN——電焊機(jī)的額定容量，KVA；

JCN——銘牌上標(biāo)注的負(fù)載持續(xù)率；

④整流器的設(shè)備功率是指額定直流功率。

⑤成組用電設(shè)備的設(shè)備功率是指不包括備用設(shè)備在內(nèi)的所有單個(gè)用電設(shè)備的設(shè)備功率之和。

⑥白熾燈的設(shè)備功率為燈泡額定功率。氣體放電燈的設(shè)備功率為燈管額定功率加上鎮(zhèn)流器的功率損耗（熒光燈加20%，熒光高壓汞燈、高壓鈉燈加8%）。

2. 生產(chǎn)企業(yè)電力負(fù)荷計(jì)算方法

（1） 需要系數(shù)法確定計(jì)算負(fù)荷

需要系數(shù)Kd考慮了以下的主要因素，為Kd=KΣKLηwlηe

kΣ——同時(shí)使用系數(shù)，即設(shè)備組在最大負(fù)荷運(yùn)行的設(shè)備容量與接于線路中全部用電設(shè)備總額定容量之比；

kL——負(fù)荷系數(shù)，用電設(shè)備不一定滿負(fù)荷運(yùn)行，此系數(shù)表示工作著的用電設(shè)備實(shí)際所需功率與其額定容量之比；

ηwl——配電線路的平均效率；

ηe——用電設(shè)備組在實(shí)際運(yùn)行功率時(shí)的平均效率。

實(shí)際上Kd是一個(gè)恒小于1的系數(shù)，必須根據(jù)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)水平和用電情況具體分析。選擇過大，增加設(shè)備投資造成不必要的浪費(fèi)；選擇過小，變壓器過載，不安全。居民負(fù)荷，Kd隨著戶數(shù)的增大而減小，且減小的速率先急后緩。

①單臺用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷。用于選擇分支導(dǎo)線及其配套使用的開關(guān)設(shè)備。

有功計(jì)算負(fù)荷P1=Peη

Pe——換算到統(tǒng)一負(fù)載下的電動機(jī)的額定容量；

η——用電設(shè)備在額定負(fù)載下的效率。

無功計(jì)算負(fù)荷Q1=P1tanφ

φ——用電設(shè)備的功率因數(shù)角

②用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷。用于選擇各組配電干線及其配套使用的開關(guān)設(shè)備。

有功計(jì)算負(fù)荷P2=Kd∑Pe

Kd——用電設(shè)備組的需要系數(shù)；

∑Pe——用電設(shè)備組的設(shè)備額定容量之和。無功計(jì)算負(fù)荷Q2=P2 tanφ視在計(jì)算負(fù)荷S2=P22+Q22

③確定車間配電干線或車間變電所低壓母線上的計(jì)算負(fù)荷。用于低壓母線的選擇及車間變電所電力變壓器容量的選擇。

總有功計(jì)算負(fù)荷P3=KΣ∑P3總無功計(jì)算負(fù)荷Q3=KΣ∑Q2總視在計(jì)算負(fù)荷S3=P23+Q23

當(dāng)變電所的低壓母線上裝有無功補(bǔ)償用的靜電電容器組，其容量為Qa，則當(dāng)計(jì)算時(shí)Q3時(shí)，要減去無功補(bǔ)償容量，即Q3=KΣ∑Q2–Qa

（2）單位面積功率法計(jì)算負(fù)荷

估算的有功功率Pjs為

Pjs=PA1000

P——平均每平方米計(jì)算有功功率（負(fù)荷密度），W/m2，可參照民用建筑負(fù)荷密度指標(biāo)；

A——建筑面積，m2。

生產(chǎn)企業(yè)全廠的計(jì)算負(fù)荷是根據(jù)生產(chǎn)企業(yè)的供配電系統(tǒng)圖，從用電設(shè)備開始，朝電流方向逐級計(jì)算負(fù)荷，最后求總和。

四、如何利用無功補(bǔ)償設(shè)備優(yōu)化配置來實(shí)現(xiàn)節(jié)能增效1.功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)與無功補(bǔ)償?shù)年P(guān)系功率因數(shù)是有功功率與視在功率的比值。COSφ=P/S

變壓器容量不變的情況下，功率因數(shù)越高，有功出力越大，變壓器的利用率越高。提高功率因數(shù)不但可以提高設(shè)備利用率，為企業(yè)節(jié)約電費(fèi)支出，改善電壓質(zhì)量也有重要影響。大工業(yè)用戶功率因數(shù)考核標(biāo)準(zhǔn)為0.90。用戶的功率因數(shù)高于或低于規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)按照規(guī)定的電價(jià)計(jì)算出用戶的當(dāng)月的電費(fèi)后，再按功率因數(shù)換算所規(guī)定的百分?jǐn)?shù)增、減電費(fèi)。

2.提高功率因數(shù)的措施

提高功率因數(shù)的措施有：一是提高自然功率因數(shù)，提高變壓器負(fù)載。一般變壓器負(fù)荷小于0.4時(shí)，功率因數(shù)就顯著下降，通常在0.5——0.85比較合適。二是人為改善功率因數(shù)。工廠的設(shè)備大多是電感性負(fù)載，安裝靜電電容器進(jìn)行無功補(bǔ)償。

例如：某企業(yè)沒增裝無功補(bǔ)償前，功率因數(shù)在0.75左右，年利率電費(fèi)25余萬，通過無功補(bǔ)償裝置優(yōu)化配置，功率因數(shù)提高到0.90左右，年利率電費(fèi)下降到4萬余元。僅一年就節(jié)約電費(fèi)支出20多萬元。收回投資時(shí)間僅為190天。在有功電量波動不大的情況下，月無功電量明顯減少，功率因數(shù)顯著提高，利率電費(fèi)明顯下降，達(dá)到節(jié)能增效的目的。

五、總結(jié)語

隨著社會的進(jìn)步和發(fā)展，大工業(yè)用戶數(shù)量逐年上升，如何科學(xué)運(yùn)用電力負(fù)荷計(jì)算及無功補(bǔ)償設(shè)備優(yōu)化配置，在工廠建設(shè)初期以及后期生產(chǎn)運(yùn)行中發(fā)揮作用，減少企業(yè)電費(fèi)支出、實(shí)現(xiàn)供配電系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、對于電力企業(yè)和電力用戶而言都是十分關(guān)注的課題。筆者認(rèn)為大工業(yè)用戶合理的使用能源和電力資源，提高投資效益和運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，功在電網(wǎng)，利在自身。

參考文獻(xiàn)：

[1]《供電企業(yè)高危和重要客戶安全隱患辨識和防控措施》

[2]《電力需求側(cè)管理》