多功能電能表中無功電能檢定的探討

楊茂濤，張成林

(1.湖南省電力公司科學研究院，湖南長沙 410007;2.湖南省電力公司中心培訓部，湖南長沙 410131)

目前，電網公司對大用戶收取電費時，往往采用兩部制電價，除了按實際用電量和最大需量(或變壓器容量)收取電費外，還需要進行功率因數考核。無功電量的多少直接關系著功率因數的大小，從而影響功率因數調整電費，影響供用電雙方的利益。

近年來，無功電能的計量方式已發生改變，很少采用專用的無功電能表計量，大多采用多功能電子式電能表計量。由于兩者計量原理不同，導致其檢定方法不同。而多功能電能表中無功電能的檢定還沒有對應的檢定規程，檢定方法存在不足，不能滿足實際需要。因此，有必要從實際情況出發，對此進行探討。

1 無功電能檢定的意義

無功電能檢定的意義在于實行功率因數考核。根據目前仍被廣泛使用的水利電力部、國家物價局在1983年頒發的《功率因數調整電費辦法》，對變壓器容量在100 kVA及以上的用電用戶進行功率因數考核。即根據計算的平均功率因數，高于或低于規定標準時，按照規定電價計算出電費后，再按照《功率因數調整電費辦法》中規定的“功率因數調整電費表”相應增減電費，功率因數考核標準為0.90，0.85 和0.803 檔〔1〕。

功率因數指收費時段的平均功率因數，按電能表計量的有功電能和無功電能計算得出。因此保證有功電能和無功電能計量的準確是進行功率因數考核的基礎。目前，有功電能的檢定已趨完善，而無功電能的檢定隨著無功電能計量方式的改變，還存在一些不完善的地方。

2 無功電能檢定規程介紹

2.1 較適用的規程規范

目前由于沒有單獨針對多功能電能表中無功電能檢定的規程，在進行此項工作時，檢定員依據的規程主要有GB/T17215.323－2008/IEC62053－23:2003《交流電測量設備特殊要求第23部分:靜止式無功電能表 (2級和3級)》和DL/T614－2007《多功能電能表》。

2.2 規程規范的要求

DL/T614－2007對多功能電能表中無功電能檢定的要求基本與GB/T17215.323－2008/IEC62053－23:2003是一致的，在檢定時一般認為:基本誤差以相對誤差的百分數表示，在參比條件下，平衡負載時，電子式無功電能表的基本誤差限不超過表 1 的規定〔2，3〕。

表1 三相(平衡負載)電子式無功電能表的基本誤差限

注:①Ib為基本電流;Imax為最大電流;In為經電流互感器接入的電能表額定電流，其值與電流互感器次級額定電流相同，經電流互感器接入的電能表最大電流Imax與互感器次級額定擴展電流(1．2In，1．5In或2In)相同。

②角Φ是星形負載支路相電壓與相電流間的相位差;L為感性負載，C為容性負載。

因為需要進行功率因數考核的場合均為變壓器容量在100 kVA及以上的用電用戶，其電能計量均采用經互感器接入的方式，故在考慮無功電能檢定的時候，只需要表1中經互感器接入部分即可。

目前，在檢定多功能電能表中無功電能部分時，基本都參考上述規定，檢定點和誤差限均按表1中“經互感器接入”部分選取。在只考慮第一象限的情況下 (其他象限可參照第一象限)，三相平衡無功檢定點及包含區域如圖1所示，圖中黑點為檢定點，陰影部分為檢定點包含區域。

3 多功能電能表實際運行狀況

大用戶實行功率因數考核后，都加裝了無功補償裝置，基本實現了無功就地平衡，故用戶的功率因數基本能維持在考核標準值 (cosΦ等于0.90，0.85或0.80)附近，如圖2所示Ⅱ區域。極限情況下，多功能電能表可以運行在第一象限全區域;但一般而言，大用戶功率因數極少低于0.5(圖2中Ⅰ區域);當功率因數高于0.968(Ⅲ區域)時，無功功率很小，無功電能計量意義不大。故考慮無功電能檢定時，應重點關注Ⅱ區域。

圖1 當前檢定多功能電能表中無功電能檢定點的選取及其包含區域

圖2 多功能電能表實際運行區域

4 改進的無功電能檢定方法

4.1 誤差限

考慮到功率因數考核間隔為0.01，為了在考核時不錯檔，功率因數的最大誤差應小于0.005。

式中 γ為功率因數;P，Q分別指有功功率和無功功率;E，V分別指有功電能和無功電能。

因有功電能計量準確度比無功電能高很多(≥4倍)，故在分析無功電能V計量誤差對功率因數的影響時，可假設有功電能E計量是準確無誤差的，這種假設不會對分析結果造成太大影響。

由式 (1)有

式中 S為視在電能，有

要求dγ≤0.005，經計算得出不同功率因數下，dV/V的要求如表2所示:

表2 不同功率因數下，無功計量準確性要求

dV/V即為無功電能計量誤差。可以看出，當sinΦ高于0.53時，對無功電能誤差的要求已高于無功計量的準確度等級2.0級;而當sinΦ低于0.30時，對無功電能誤差的要求很低。

參照表2和GB/T17215.323—2008及多功能電能表實際運行區域圖2，可知無功電能檢定基本誤差以相對誤差的百分數表示，在參比條件下，只考慮平衡負載時，多功能電能表中無功電能的基本誤差限不超過表3的規定。

表3 多功能電能表中無功電能的基本誤差限 (平衡負載)

比較圖1、圖2可以看出，目前采用的檢定點與多功能表實際運行區域有明顯不同:在電能表幾乎不運行的sinΦ=1，集中了最多的4個檢定點，明顯是不恰當的。

對應表3的誤差限和多功能電能表運行區域圖(參見圖2)，綜合考慮，將sinΦ=0.53(cosΦ=0.85)作為基本功率因數點，設置4個檢定點;而將實際幾乎不會運行到的sinΦ=1僅作為考核點，設置1個檢定點。具體檢定點選取推薦如圖3，圖中黑點為檢定點，陰影部分為主要檢定點包含區域。可見，檢定點和檢定點包含區域與多功能電能表實際運行區域更一致。

推薦的平衡負載時的檢定點和誤差限如表4所示，不平衡負載時的檢定點和誤差限相應調整。

3 改進檢定方法檢定多功能電能表中無功電能檢定點的選取及其包含區域

表4 推薦的檢定點及誤差限 (平衡負載)

潛動和起動試驗等檢定項目，并不因為被檢表是有功電能表還是無功電能表而有區別，主要與被檢表的結構、原理以及被檢表的接入方式相關。所以在檢定多功能電能表無功電能時，潛動試驗和起動試驗等檢定項目可參照JJG596－1999《電子式電能表檢定規程》〔4〕。

5 結束語

隨著無功電能計量方式的改變，目前無功電能的檢定方法與多功能電能表實際運行狀況已不相適應，采用文中改進的檢定方法，無論是檢定點還是檢定點覆蓋的區域，與多功能電能表運行的區域都更加一致，更能保證無功計量的準確性，對于規范無功電能檢定，提高功率因數考核的公平、公正性有重要意義。

〔1〕原水利電力部、國家物價局.(83)水電財字第215號，關于頒發功率因數調整電費辦法的通知〔Z〕．1983．

〔2〕國家質量監督檢驗檢疫總局．GB/T17215.323－2008交流電測量設備特殊要求〔S〕．北京:中國計量出版社，2008．

〔3〕中華人民共和國國家發展和改革委員會.DL/T614－2007多功能電能表〔S〕．北京:中國電力出版社，2008．

〔4〕馬臣，劉彥剛．檢定電子式無功電能表的建議〔J〕．計量與測試技術，2008，35(4):27-30．