無功補償與電能計量差異探討

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

關(guān)鍵詞：無功補償；電能計量；差異；計量誤差；補償效果 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM761 文章編號：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線端計量方式計量的，供電部門收費依據(jù)就是進線端電度表的讀數(shù)。而由于我企業(yè)近年實施內(nèi)部能耗對標管理，需每月對各生產(chǎn)裝置電耗情況進行統(tǒng)計，依此計算各二級單位電單耗，并進行相關(guān)考核。

在我單位供電方式方面，我們采用的是：對于高壓電機直接由就近的6kV分變電所直接供電，對于低壓（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)備及動力箱，我廠對其他二級單位考核的計量點大多設(shè)置在6kV饋出線上，以此作為饋線月電量的計量依據(jù)。這種計量方式下存在支路電量總和小于總計量的問題，通過統(tǒng)計得出，每月少計量2000000kW·h左右（按照每月80000000kW·h計算），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)計中無處落賬，為了使計量報表總量平衡，將此處損失記為系統(tǒng)損耗。

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

2 從無功補償分析中找出原因

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，實際并不去消耗電能，是為電氣設(shè)備正常運行建立交變磁場和感應(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)通過無功補償，可以增大發(fā)、供電設(shè)備的容量，例如當功率因數(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，相對于設(shè)備來說，不需要增加額外設(shè)備，只需提高無功補償?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為補償后的功率因數(shù)；cosθ為補償前的功率因數(shù)。

圖1 目前電容器補償點

提高功率因數(shù)后，線損率在下降的同時，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)濟運行的重要指標，同樣，功率因數(shù)也是供電局對我單位考核的重要指標。通常，無功補償主要通過集中補償、就地補償和分組補償三種方式，在我廠供電系統(tǒng)中。補償方式主要采用在6kV和0.4kV變電所安裝并聯(lián)電容器組進行集中補償。電容器一般安裝在母線上，通過這種補償方式，使供電局計量點處功率因數(shù)達到供電局要求，但是對于我們內(nèi)部實際運行來看，卻增加了未補償區(qū)域的線路損耗，而這部分損耗累積起來也是相當可觀，圖1是我廠電容器補償方式。

但是在實際運行中，大多只投運高壓側(cè)電容器，低壓側(cè)投入較少，因為在6kV補償后功率因數(shù)已達到要求，所以在實際運行中低壓側(cè)投入較少，由此就造成了低壓側(cè)屬于未補償區(qū)域這就導(dǎo)致未補償區(qū)域損耗較大，導(dǎo)致計量不準確。具體計算如圖2所示：

圖2 電容器的補償

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

在無功經(jīng)濟當量的定義中，從用電設(shè)備開始，對低壓線路、分變電所變壓到高壓供電線路（或主變壓器）等，按電壓等級、電路分支情況、無功流向進行其需求以及引起的損耗的計算。并在上列環(huán)節(jié)中，“任意一點減少或增加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)”進行計算，這就是無功經(jīng)濟當量的定義。同時，按照國家標準GB12497《三相異步電動機經(jīng)濟運行》中的規(guī)定：KQ為無功經(jīng)濟當量當電動機直連發(fā)電機母線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；這個標準的規(guī)定是適用于異步電動機的，當然也可以參照適用于其他無功負荷。標準中的無功經(jīng)濟當量值考慮了變壓器的損耗，因此當負荷直連發(fā)電機母線時無功經(jīng)濟當量最小，當負荷經(jīng)過三次變壓后供電時，無功經(jīng)濟當量最大。依據(jù)我們實際供電方式，我們采用110kV/35kV/6kV/0.4kV，已經(jīng)超過了三次變壓，但是由于我們在6kV和0.4kV進行了一定電容補償，低壓到設(shè)備的距離多數(shù)較近近，所以取無功經(jīng)濟當量為0.02來

計算。

△P=*

式中：△P為有功損耗；為無功補償量；為無功經(jīng)濟當量。

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

3 從節(jié)能角度看補償

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

參考文獻

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

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

（責任編輯：陳 倩）