無(wú)功補(bǔ)償及電能計(jì)算

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2、安規(guī)檢測(cè)工裝工具儀器產(chǎn)品民用電器建筑電器電工器材用電設(shè)備電氣技術(shù)新聞中心 | 技術(shù)天地 | 企業(yè)搜索 | 產(chǎn)品中心 | 商務(wù)信息 | 人才招聘 | 期刊媒體 | 行業(yè)展會(huì) | 熱點(diǎn)專題 | 論 壇 | 博 客 | 高級(jí)搜索窗體頂端帳號(hào)   密碼  個(gè)人用戶注冊(cè) 企業(yè)免費(fèi)注冊(cè) 窗體底端窗體頂端 窗體底端能源工程ENERGY ENGINEERING2003年 第1卷 第1期 工礦企業(yè)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)及其管理要求方云翔（浙江信息工程學(xué)校，湖州 313000）     摘要：分析了工礦企業(yè)采用無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的必要性，介紹了無(wú)功補(bǔ)償方式的確

3、定及補(bǔ)償容量的計(jì)算方法，并論述了加強(qiáng)無(wú)功補(bǔ)償裝置管理、提高運(yùn)行效率應(yīng)注意的問(wèn)題。    關(guān)鍵詞：無(wú)功補(bǔ)償；技術(shù)管理；工礦企業(yè)1前言供電部門在向用電單位（以下簡(jiǎn)稱用戶）輸送的三相交流功率中，包括有功功率和無(wú)功功率兩部分。將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能、熱能、光能等那一部分功率叫有功功率，用戶應(yīng)按期向供電部門交納所用有功電度的電費(fèi)；無(wú)功功率為建立磁場(chǎng)而存在并未做功，所以供電部門不能向用戶收取無(wú)功電度電費(fèi)，但無(wú)功功率在輸變電過(guò)程中要造成大量線路損耗和電壓損失，占用輸變電設(shè)備的容量，降低了設(shè)備利用率。因此，供電部門對(duì)輸送給用戶的無(wú)功功率實(shí)行限制，制訂了功率因數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，采用經(jīng)濟(jì)手段功率因

4、數(shù)調(diào)整電費(fèi)對(duì)用戶進(jìn)行考核。用戶功率因數(shù)低于考核標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)整電費(fèi)是正值，用戶除了交納正常電費(fèi)之外，還要增加支付調(diào)整電費(fèi)（功率因數(shù)罰款）；用戶功率因數(shù)高于考核標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)整電費(fèi)是負(fù)值，用戶可以從正常電費(fèi)中減去調(diào)整電費(fèi)（功率因數(shù)獎(jiǎng)勵(lì)）。用電設(shè)備如變壓器、交流電動(dòng)機(jī)、熒光燈電感式鎮(zhèn)流器等均是電感性負(fù)荷，絕大多數(shù)用戶的自然功率因數(shù)低于考核標(biāo)準(zhǔn)，都要采取一些措施進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償來(lái)提高功率因數(shù)。安裝移相電力電容器是廣大用戶無(wú)功補(bǔ)償?shù)氖走x方案。2無(wú)功補(bǔ)償?shù)慕?jīng)濟(jì)意義21提高輸變電設(shè)備的利用率    有功功率當(dāng)線電流I和線電壓U一定時(shí)，功率因數(shù)cos提高后，有功功率P就提高了。供電部門同樣的變

5、壓器容量和輸電線路就可向用戶輸送更多的有功功率?；蛘哒f(shuō)，在輸送同樣容量的有功功率P時(shí)，當(dāng)cos提高后，變壓器容量就可以相應(yīng)減小，輸電線路可以相應(yīng)減小導(dǎo)線截面，降低了設(shè)備投資和投運(yùn)后的運(yùn)行費(fèi)用。當(dāng)用戶設(shè)法提高負(fù)載終端功率因數(shù)后，上述利益用戶也將共享。22降低電壓損失，提高末端電壓水平    輸送功率的過(guò)程中，線路產(chǎn)生的電壓損失為U，可用下式計(jì)算式中：P輸送的有功功率，kW；      Q輸送的有功功率，kV；      R線路導(dǎo)線、變壓器繞組電阻，； 

6、60;    X線路導(dǎo)線、變壓器繞組電抗，；      Ue線路額定線電壓，V。由式（1）可見(jiàn)，電壓損失包括有功部分損失（PR）及無(wú)功部分損失（QX）兩部分，而且對(duì)于導(dǎo)線截面較大的架空線路來(lái)說(shuō)，主要是無(wú)功部分損失。當(dāng)采用無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)后，降低了Q，無(wú)功部分電壓損失就明顯降低了，從而提高了末端電壓。23降低線路損耗電流在供配電線路及變壓器繞組中傳輸過(guò)程將產(chǎn)生功率損耗。三相交流電輸變配損耗功率P由下式計(jì)算： 式中：I線路電流，A；      U線路電壓，V； &

7、#160;    P輸送的有功功率，k W；      R每相線路電阻，。由式（2）可見(jiàn)，P與I的平方成正比，與cos平方成反比。所以在采取無(wú)功補(bǔ)償后，電流減小了，cos提高了，可明顯降低P，達(dá)到降損節(jié)電的目的。24減少電費(fèi)支出241減少基本電費(fèi)支出根據(jù)全國(guó)供用電規(guī)則規(guī)定，變壓器容量在315kVA及以上的大工業(yè)用電戶均實(shí)行兩部制供電計(jì)費(fèi)辦法。用戶向供電部門交納電度電費(fèi)外，還要按變壓器容量大小交納基本電費(fèi)，標(biāo)準(zhǔn)為18元kVA·月（按最大需量計(jì)費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)為27元kVA·月）。基本電費(fèi)與變壓器容量有關(guān)，與

8、用電量多少無(wú)關(guān)。因此通過(guò)合理的無(wú)功補(bǔ)償措施后，使用同樣的有功功率，可以減少變壓器容量，每月就可以減少基本電費(fèi)支出。特別對(duì)一些因生產(chǎn)發(fā)展，用電負(fù)荷增加，計(jì)劃購(gòu)置較大容量的新變壓器來(lái)置換原變壓器，經(jīng)過(guò)合理無(wú)功補(bǔ)償后，原變壓器就可能會(huì)滿足新增用電負(fù)荷，這不但每月可以節(jié)支可觀的基本電費(fèi)，而且省去了購(gòu)置新變壓器的費(fèi)用。242減少功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)支出用戶平均功率因數(shù)計(jì)算是根據(jù)無(wú)功電量及有功電量計(jì)算出來(lái)的，即式中：Wpt時(shí)間內(nèi)的有功電量，kWh；      WQt時(shí)間內(nèi)的無(wú)功電量，kVArh。    調(diào)整電費(fèi)計(jì)算方法：調(diào)整電費(fèi)（

9、電度電費(fèi)基本電費(fèi)）·k（元）    式中：k功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)調(diào)整百分率。    根據(jù)用戶變壓器容量、生產(chǎn)類別等因素，將用戶功率因數(shù)考核標(biāo)準(zhǔn)分成090、085、080三類。以090為考核標(biāo)準(zhǔn)的k值可從表1中查出。 從表中可以清楚地看出，功率因數(shù)高低與調(diào)整電費(fèi)百分率k值基本是反比關(guān)系。當(dāng)用戶功率因數(shù)大于090，調(diào)整電費(fèi)成為負(fù)值，可減少總電費(fèi)的支出；功率因數(shù)低于090，調(diào)整電費(fèi)為正值，用戶要增加電費(fèi)支出。    下面通過(guò)實(shí)例計(jì)算來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明這一問(wèn)題。    某大工業(yè)用戶變

10、壓器容量1000kVA，上月有功電量為30萬(wàn)kWh，無(wú)功電量為25萬(wàn)kVArh。經(jīng)采取無(wú)功補(bǔ)償措施后，本月有功電量為30萬(wàn)kWh，無(wú)功電量為10萬(wàn)kVArh，平均電價(jià)060元kWh，試計(jì)算采取補(bǔ)償措施后減少電費(fèi)支出多少？    采取無(wú)功補(bǔ)償措施前的總電費(fèi)：    電度電費(fèi)06×3018萬(wàn)元，    基本電費(fèi)18×1000×10418萬(wàn)元總計(jì)198萬(wàn)元； （罰）    總電費(fèi)1818128721087萬(wàn)元。    采取

11、無(wú)功補(bǔ)償措施后的總電費(fèi)：電度電費(fèi)及基本電費(fèi)同前為198萬(wàn)元    功率因數(shù)     總電費(fèi)19801485196515萬(wàn)元。    可減少電費(fèi)支出：2108719651514355萬(wàn)元    一年就可節(jié)支電費(fèi)17萬(wàn)元多。同時(shí)，由于功率因數(shù)的提高，同樣這臺(tái)1000kVA變壓器，可以比原來(lái)多帶負(fù)荷180kW，為企業(yè)發(fā)展生產(chǎn)打下了基礎(chǔ)。3無(wú)功補(bǔ)償方式的選擇和補(bǔ)償容量的確定31用戶無(wú)功補(bǔ)償主要有以下幾種方式311集中補(bǔ)償將補(bǔ)償電容器集中安裝在用戶變電所低壓母線側(cè)，對(duì)全廠進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。

12、本補(bǔ)償方式可以減少供電部門無(wú)功功率的輸入，降低電網(wǎng)和本企業(yè)變壓器的電能損耗。同時(shí)在各車間無(wú)功潮流變化時(shí)，能自動(dòng)相互調(diào)整補(bǔ)償，因此補(bǔ)償設(shè)備利用率高，投資少，管理方便。但從變電所到各車間直至被補(bǔ)償用電設(shè)備之間的低壓網(wǎng)絡(luò)中無(wú)功電流并未減少，達(dá)不到企業(yè)內(nèi)部線路降損節(jié)電的效果。該補(bǔ)償方式必須采用電容器自動(dòng)投切裝置，否則有可能出現(xiàn)過(guò)補(bǔ)償現(xiàn)象。312分散補(bǔ)償將補(bǔ)償電容器分散安裝在各個(gè)車間配電間進(jìn)行補(bǔ)償。該補(bǔ)償方式同時(shí)可降低變電所至各車間供電線路的損耗，提高車間末端電壓，適用于車間電動(dòng)機(jī)較多但單臺(tái)容量不大、負(fù)載較輕、車間到變電所距離較近的地方。313就地（隨機(jī)）補(bǔ)償將補(bǔ)償電容器安裝在離變電所較遠(yuǎn)且容量較大的交

13、流電動(dòng)機(jī)旁的補(bǔ)償，也叫隨機(jī)（電動(dòng)機(jī)）補(bǔ)償。這種補(bǔ)償方式是對(duì)單臺(tái)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行一對(duì)一的單機(jī)無(wú)功補(bǔ)償。不但可以減少供電部門無(wú)功功率的輸入，同時(shí)使企業(yè)內(nèi)部低壓網(wǎng)絡(luò)無(wú)功得到完全補(bǔ)償，而且不會(huì)產(chǎn)生過(guò)補(bǔ)償。32補(bǔ)償容量的確定合理的補(bǔ)償容量是獲取理想補(bǔ)償效果的關(guān)鍵，應(yīng)通過(guò)計(jì)算或查表力求準(zhǔn)確。一是注意實(shí)際有功功率P的確定。有的用戶直接將用電設(shè)備裝機(jī)容量簡(jiǎn)單相加后作為全廠有功功率來(lái)確定無(wú)功補(bǔ)償容量的方法是不正確的，這樣往往會(huì)造成補(bǔ)償容量過(guò)大。對(duì)已投產(chǎn)的用戶，可通過(guò)實(shí)測(cè)確定；對(duì)新上項(xiàng)目的用戶，應(yīng)在設(shè)計(jì)時(shí)認(rèn)真確定全廠計(jì)算負(fù)荷Pj，Pj與用電設(shè)備的同期系數(shù)、利用系數(shù)有關(guān)，可參照同類型廠運(yùn)行數(shù)據(jù)或設(shè)計(jì)資料計(jì)算確定。二是注意

14、不要過(guò)補(bǔ)償。有的用戶故意多裝電容器，人為造成一些時(shí)間內(nèi)過(guò)補(bǔ)償，使無(wú)功電度表倒走，以為最終可以保持高力率。其實(shí)這是一種錯(cuò)誤的理解。供電部門為用戶安裝的計(jì)量無(wú)功電度表具有防倒送功能，能夠自動(dòng)將其倒送的無(wú)功電量累加到實(shí)用無(wú)功電量中去。因此倒送得越多，實(shí)用無(wú)功電量越大，用戶的功率因數(shù)越低。33補(bǔ)償容量的計(jì)算方法（1）已知補(bǔ)償前cos1和補(bǔ)償后cos2：式中：Qc補(bǔ)償容量，kVAr      P負(fù)荷有功功率，kW。（2）對(duì)單臺(tái)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)，補(bǔ)償容量不可超過(guò)電動(dòng)機(jī)空載容量，以防產(chǎn)生過(guò)勵(lì)現(xiàn)象，即 式中：I0電動(dòng)機(jī)空載電流，A  

15、60;   Ue電動(dòng)機(jī)額定電壓，V。    （3）補(bǔ)償容量查表法可根據(jù)補(bǔ)償前cos1和補(bǔ)償后cos2查表獲得無(wú)功補(bǔ)償率qc（見(jiàn)表2），與被補(bǔ)償用電設(shè)備的有功功率相乘，其積就為所需補(bǔ)償容量Qc，十分方便。如一用戶有功容量P500kW，cos1080，要求補(bǔ)償?shù)絚os2096，需補(bǔ)償容量多少？    查表2，qc046，則QCP·qc500×046230 kVAr式中：P實(shí)際有功負(fù)荷4加強(qiáng)對(duì)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的管理無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備投運(yùn)后，應(yīng)加強(qiáng)管理、維護(hù)，認(rèn)真抄錄相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)，確保補(bǔ)償預(yù)期效果，這對(duì)用戶來(lái)說(shuō)是

16、十分重要的。41注意環(huán)境溫度電力電容器溫升有嚴(yán)格規(guī)定，環(huán)境溫度過(guò)高時(shí)，電容器溫升超過(guò)允許值，會(huì)縮短電容器的使用壽命，甚至發(fā)生爆炸。當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)，要加強(qiáng)室內(nèi)通風(fēng)或使用專用風(fēng)機(jī)降溫。電容器上積灰多時(shí)，要進(jìn)行清掃，以利散熱。42注意運(yùn)行電壓電容器的容量與電壓呈平方正比關(guān)系。因此當(dāng)電壓過(guò)高時(shí)，會(huì)使補(bǔ)償容量大大超過(guò)設(shè)計(jì)容量，出現(xiàn)過(guò)補(bǔ)償。而且容量的提高致使電容器電流升高，電容器的功率損耗和發(fā)熱量就明顯增加，威脅電容器的使用壽命和安全。所以發(fā)現(xiàn)電容器運(yùn)行電壓過(guò)高時(shí)，應(yīng)停用部分電容器甚至全部停用。電容器允許在11 Ue下長(zhǎng)期運(yùn)行。43確保自動(dòng)投切裝置的正常運(yùn)行用戶在生產(chǎn)用電過(guò)程中，由于生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)班次及廠體

17、等原因，用電負(fù)荷不是一成不變的，因此無(wú)功補(bǔ)償容量也要相應(yīng)變化。如果用人工操作投切電容器，很難達(dá)到要求。因此，一般都將電容器分成若干組，根據(jù)變化著的無(wú)功補(bǔ)償容量要求，通過(guò)一個(gè)自動(dòng)投切裝置將部分電容器組自動(dòng)投入或撤出，實(shí)現(xiàn)全廠功率因數(shù)的相對(duì)平衡。這個(gè)自動(dòng)裝置的正常運(yùn)行十分重要，要定期觀察、檢查、試驗(yàn)，一旦發(fā)現(xiàn)失靈，要及時(shí)修復(fù)或更換。一些用戶由于管理不善，自動(dòng)投切裝置長(zhǎng)期失靈，致使電容器不能根據(jù)補(bǔ)償要求及時(shí)自動(dòng)投入或退出，最終功率因數(shù)很低而被罰款，這樣的情況應(yīng)當(dāng)引起重視。44認(rèn)真抄錄電量，掌握功率因數(shù)水平用戶的平均功率因數(shù)是通過(guò)有功電量和無(wú)功電量計(jì)算出來(lái)的。所以每天抄錄有功電量和無(wú)功電量，就可隨時(shí)掌

18、握功率因數(shù)情況，一旦電度表計(jì)失準(zhǔn)或錯(cuò)抄，用戶的抄表記錄可以作為糾錯(cuò)的依據(jù)之一。一般人認(rèn)為，電量這個(gè)月抄少了，下個(gè)月補(bǔ)抄后，總電量不變，不會(huì)影響電費(fèi)的多少。對(duì)于有功電量而言，上述理解是行得通的，對(duì)無(wú)功電量就絕不能這么理解。因?yàn)闊o(wú)功電量是計(jì)算功率因數(shù)的主要依據(jù)，而且調(diào)整電費(fèi)的獎(jiǎng)與罰的范圍和比率不是對(duì)稱的（參見(jiàn)圖1，表1）。    從圖1和表1中可清楚看出：功率因數(shù)獎(jiǎng)勵(lì)的范圍和比率很小；反之，功率因數(shù)罰款的范圍和比率很大。所以一旦無(wú)功電量錯(cuò)抄或計(jì)算失準(zhǔn)，其結(jié)果截然不同，而且受損的肯定是用戶。下面舉例予以說(shuō)明。一大工業(yè)用戶變壓器容量5000kVA，1月份有功電量200萬(wàn)kWh，無(wú)功電量80萬(wàn)kVArh；2月份有功電量為180萬(wàn)kWh，無(wú)功電量75萬(wàn)kVArh。抄表時(shí)1、2月份有功電量抄得正確，而將1月份無(wú)功電量錯(cuò)抄成30萬(wàn)kVArh，2月份無(wú)功電量錯(cuò)抄成125萬(wàn)kVArh。電價(jià)以060元kWh計(jì)，基本電費(fèi)18元kVA·月。試計(jì)算由于無(wú)功電