企業(yè)電能平衡測(cè)試方法研討

鄭 威

（云南三環(huán)中化化肥有限公司，云南 昆明 650113）

0 引言

電能平衡是對(duì)電能效率在電力系統(tǒng)內(nèi)的輸送、轉(zhuǎn)換、利用進(jìn)行考核、測(cè)量、分析和研究，從而建立供給電量、有效電量和損失用電量之間平衡關(guān)系的全過(guò)程。電能平衡采用測(cè)試計(jì)算與統(tǒng)計(jì)計(jì)算相結(jié)合的綜合分析法。測(cè)試計(jì)算是對(duì)主要能耗設(shè)備、系統(tǒng)利用必要的儀器儀表進(jìn)行能量平衡測(cè)試，獲得測(cè)試期能量利用與損失的各種數(shù)據(jù)以及其分布與流向的各種情況，然后進(jìn)行計(jì)算，以求得測(cè)試期的有關(guān)技術(shù)指標(biāo)。統(tǒng)計(jì)計(jì)算是依據(jù)能量守恒與轉(zhuǎn)換定律統(tǒng)計(jì)以取得統(tǒng)計(jì)期內(nèi)的各種數(shù)據(jù)，運(yùn)用概率統(tǒng)計(jì)的方法計(jì)算出統(tǒng)計(jì)期內(nèi)有關(guān)技術(shù)指標(biāo)，從而掌握企業(yè)耗電狀況，了解企業(yè)用電水平，查清企業(yè)節(jié)電潛力，核算企業(yè)節(jié)電效果及明確企業(yè)節(jié)電方向。

1 電能平衡測(cè)試的準(zhǔn)備

電能平衡測(cè)試首先要查清企業(yè)電氣系統(tǒng)設(shè)備，如供電網(wǎng)進(jìn)戶(hù)變壓器、高低壓線路、電動(dòng)機(jī)、電加熱設(shè)備、整流設(shè)備、電焊機(jī)等電氣設(shè)備以及風(fēng)機(jī)、水泵、金屬切割各類(lèi)機(jī)械設(shè)備的容量、數(shù)量，并按系統(tǒng)、部門(mén)、車(chē)間建立臺(tái)帳。其次對(duì)企業(yè)用電系統(tǒng)設(shè)備，按配電單元、車(chē)間、工藝流程分別配齊電度計(jì)量表計(jì)，達(dá)到三級(jí)計(jì)量要求，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試記錄的配電盤(pán)指示表計(jì)應(yīng)保持完整無(wú)損，指示準(zhǔn)確，殘缺者應(yīng)補(bǔ)裝新表，填平補(bǔ)齊，配置的計(jì)量電度表，為保證測(cè)試計(jì)量的準(zhǔn)確度，在測(cè)試前應(yīng)統(tǒng)一普校一次，測(cè)試儀表、測(cè)試條件、測(cè)試和計(jì)算方法應(yīng)符合GB/T3485—1998《評(píng)價(jià)企業(yè)合理用電技術(shù)導(dǎo)則》的有關(guān)規(guī)定，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備測(cè)試使用攜帶型常用檢測(cè)儀表、儀器，應(yīng)在校驗(yàn)合格期內(nèi)，選用合適量程，精度要求在1級(jí)左右（一般為2級(jí)），專(zhuān)用綜合參數(shù)測(cè)試儀器應(yīng)符合產(chǎn)品規(guī)定精度，并在測(cè)試報(bào)告中列出測(cè)試儀表的種類(lèi)和精度指標(biāo)。再次繪制企業(yè)用電系統(tǒng)阻抗、計(jì)量配置圖，即一次接線圖，匯總企業(yè)測(cè)試期間當(dāng)月的電量分配結(jié)構(gòu)和電量使用狀況。最后制定具體測(cè)試方案如潮流測(cè)試點(diǎn)確定與典型測(cè)試項(xiàng)目選定，各類(lèi)設(shè)備的測(cè)試量及確定現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試設(shè)備與進(jìn)度安排和安全技術(shù)措施等。

2 測(cè)試的方法和內(nèi)容

2.1 企業(yè)用電體系功率因素

用電體系有功功率與視在功率之比，即功率因數(shù)cosφ，又稱(chēng)企業(yè)用電體系加權(quán)平均功率因數(shù)。

測(cè)試期的企業(yè)用電體系功率因數(shù)cosφ按公式（1）計(jì)算：

式中，Wrp為有功電量；Wrq為無(wú)功電量。

也可按照公式（2）計(jì)算：

式中，P為瞬時(shí)有功功率；Q為瞬時(shí)無(wú)功功率；S為瞬時(shí)視在功率。

注：按照瞬時(shí)功率或者平均功率計(jì)算亦可。當(dāng)備有功率因數(shù)表時(shí)，可直接讀取功率因數(shù)cosφ的值。

2.2 企業(yè)日負(fù)荷率

電網(wǎng)負(fù)荷率是一個(gè)總的概念：電網(wǎng)負(fù)荷率=電網(wǎng)平均負(fù)荷/電網(wǎng)的最大負(fù)荷。用電體系平均負(fù)荷與日最大負(fù)荷的數(shù)值之比的百分?jǐn)?shù)，即日負(fù)荷率Kf（%）。

2.2.1 日平均負(fù)荷

用電體系在測(cè)試期內(nèi)實(shí)際用電平均有功負(fù)荷Pp（kW），其數(shù)值等于實(shí)際用電量除以用電小時(shí)數(shù)。

2.2.2 日最大負(fù)荷

日最大負(fù)荷即用電體系在測(cè)試期出現(xiàn)的最大小時(shí)平均有功負(fù)荷Pmax（kW）。

用電體系在測(cè)試期的日負(fù)荷率Kf按公式（3）計(jì)算：

2.3 線損率

供給用電體系的電量由體系受電端經(jīng)變電站（所）至低壓供配電線路末端所損耗的電量之和占體系總供給電量的百分?jǐn)?shù)，即線損率α%，按照GB/T16664—1996《企業(yè)供配電系統(tǒng)節(jié)能監(jiān)測(cè)方法》附錄B進(jìn)行測(cè)試計(jì)算。

2.4 電動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)

電動(dòng)機(jī)額定功率應(yīng)滿(mǎn)足負(fù)載的功率要求，同時(shí)要考慮負(fù)載特性與運(yùn)行方式，應(yīng)依據(jù)反映負(fù)載變化規(guī)律的負(fù)荷曲線，確定經(jīng)濟(jì)負(fù)載率。根據(jù)負(fù)載的類(lèi)型和重要性確定適當(dāng)?shù)膫溆孟禂?shù)。具有長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行或穩(wěn)定負(fù)載的電動(dòng)機(jī)，應(yīng)使電動(dòng)機(jī)的負(fù)載率接近綜合經(jīng)濟(jì)負(fù)載率。

測(cè)試和計(jì)算電動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)的技術(shù)指標(biāo)有負(fù)載系數(shù)β、運(yùn)行效率η和電動(dòng)機(jī)損耗ΔP。

負(fù)載系數(shù) β（%）按公式（4）計(jì)算：

運(yùn)行效率η（%）按公式（5）計(jì)算：

電動(dòng)機(jī)損耗功率ΔP（kW）按公式（6）計(jì)算：

式中，P為輸入有功功率；cosφ為功率因數(shù)；Pn為額定功率。

2.5 電力變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)

變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是指在傳輸電量相同的條件下，通過(guò)擇優(yōu)選取最佳運(yùn)行方式和調(diào)整負(fù)載，使變壓器電能損失最低。換言之，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行就是充分發(fā)揮變壓器效能，合理地選擇運(yùn)行方式，從而降低用電單耗。變壓器實(shí)際負(fù)載總是在一定范圍內(nèi)變動(dòng)，不能用某一個(gè)量值來(lái)評(píng)價(jià)其運(yùn)行工況優(yōu)劣，需要用運(yùn)行區(qū)來(lái)評(píng)價(jià)，按照GB/T13462—2008《電力變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行》選擇確定。

測(cè)試和計(jì)算電力變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)的技術(shù)指標(biāo)有負(fù)載系數(shù)β、經(jīng)濟(jì)負(fù)載系數(shù)βjz、運(yùn)行效率η和日損耗電量ΔP。

負(fù)載系數(shù) β（%）按公式（7）計(jì)算：

式中，S為視在功率；Sn為額定容量。

經(jīng)濟(jì)負(fù)載系數(shù)βjz（%）按公式（8）計(jì)算：

式中，Poz為綜合功率空載損耗；Pkz為額定功率額定負(fù)載損耗。

日運(yùn)行效率 η（%）按公式（9）計(jì)算：

式中，Wrp為有功電量；ΔW為日損耗電量。

日損耗電量 ΔP（kW）按公式（10）計(jì)算：

式中，Pd為短路損耗；T為運(yùn)行時(shí)間；Poz為綜合功率空載損耗。

3 評(píng)定的標(biāo)準(zhǔn)

按照GB/T16664—1996《企業(yè)供配電系統(tǒng)節(jié)能監(jiān)測(cè)方法》的要求：（1）企業(yè)用電體系功率因數(shù)cosφ≥0.90。（2）企業(yè)日負(fù)荷率負(fù)荷連續(xù)性生產(chǎn)的企業(yè)Kf≥90%；三班制生產(chǎn)的企業(yè)Kf≥80%；二班制生產(chǎn)的企業(yè)Kf≥55%；一班制生產(chǎn)的企業(yè)，Kf≥30%。（3）線損率應(yīng)符合一次變壓α＜3.5%、二次變壓α＜5.5%、三次變壓α＜7%。

按照GB/T12497—2006《三相異步電動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行》7.4.3的要求，電動(dòng)機(jī)綜合效率大于或等于額定綜合效率表明電動(dòng)機(jī)對(duì)電能利用是經(jīng)濟(jì)的；電動(dòng)機(jī)綜合效率小于額定綜合效率但大于額定綜合效率的61.2%，則電動(dòng)機(jī)對(duì)電能利用是基本合理的；電動(dòng)機(jī)綜合效率小于額定綜合效率的61.2%，表明電動(dòng)機(jī)對(duì)電能利用是不經(jīng)濟(jì)的。在現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算電動(dòng)機(jī)綜合效率有困難的情況下，也可用電機(jī)輸入功率（電流）與額定輸入功率（電流）之比來(lái)判斷電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)：輸入電流下降在14.25%以?xún)?nèi)屬于經(jīng)濟(jì)使用范圍；輸入電流下降在33.25%以?xún)?nèi)屬于允許使用范圍；輸入電流下降超過(guò)33.25%屬于非經(jīng)濟(jì)使用范圍。在考察輸入電流變化的同時(shí)應(yīng)檢查測(cè)量電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)的變化，并按附錄A給出的數(shù)值估計(jì)其影響。

按照GB/T13462—2008《電力變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行》6.1.2的要求，電力變壓器綜合功率運(yùn)行區(qū)間劃分為：經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)為βjz2≤β≤1，最佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)為 1.33βjz2≤β≤0.75，非經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū) 0≤β≤βjz2。

4 報(bào)告的編寫(xiě)

電能平衡報(bào)告主要包括：法律、法規(guī)、規(guī)章、文件、技術(shù)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、術(shù)語(yǔ)、企業(yè)用電概況、電力系統(tǒng)一次接線圖、電能計(jì)量配置結(jié)構(gòu)圖、電能計(jì)量原理結(jié)構(gòu)圖、電力系統(tǒng)監(jiān)視測(cè)量設(shè)備分類(lèi)明細(xì)表、電量分配結(jié)構(gòu)表、電量使用情況說(shuō)明、電能平衡測(cè)試的原理和方法、電能平衡測(cè)試內(nèi)容和程序、電能平衡測(cè)試儀器儀表的要求、電能平衡測(cè)試基本方法與步驟、電能平衡測(cè)試的范圍及邊界劃分等，根據(jù)上述內(nèi)容，分別對(duì)各配電室進(jìn)線、饋線、電動(dòng)機(jī)、電力變壓器等進(jìn)行測(cè)試和計(jì)算，按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或者自行設(shè)計(jì)統(tǒng)計(jì)表進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析。根據(jù)GB/T3485—1998《評(píng)價(jià)企業(yè)合理用電技術(shù)導(dǎo)則》分別對(duì)企業(yè)供電合理性、電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的合理化、電能轉(zhuǎn)換為熱能的合理化、電能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能的合理化、企業(yè)照明的合理化等進(jìn)行判定并形成對(duì)比報(bào)告。

5 結(jié)語(yǔ)

電能平衡測(cè)試是企業(yè)能源管理的一項(xiàng)重要工作，是企業(yè)節(jié)能降耗的重要管理手段。我們應(yīng)根據(jù)科學(xué)的數(shù)理統(tǒng)計(jì)，判定企業(yè)用電的合理性，挖掘企業(yè)的節(jié)能空間，為節(jié)能降耗奠定良好的技術(shù)基礎(chǔ)。

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