大工業用戶科學運用電力負荷計算及無功補償設備優化配置實現節能增效

張瑞雪

【摘 要】論述了電力負荷計算和無功補償設備的優化配置的重要性，以及與大工業用戶節能增效的關系。

【關鍵詞】大工業電價；基本電費；負荷計算；利率電費；無功補償；節能增效

用電工程投資、電費支出是大工業用戶籌建初期及后期運行的一項較大開支，如何在政策允許、保證安全的前提下節約能源，減少用電開支，是各大工業用戶關注的問題。

一、大工業電價的概念

大工業電價是指工業生產用戶，設備容量在320KVA（含315KVA）及以上的用戶，均實行大工業電價。

二、大工業用戶的電費構成

大工業用戶的電費由基本電費、電度電費，功率因數調整電費三部分構成。

三、如何運用電力負荷計算來實現節能增效

1.基本電費與用電負荷計算的關系

基本電費是由用戶的設備容量決定的。在相同負荷的前提下，提高設備利用率，盡量減小設備容量，支出的基本電費就相應越少，平均電價就降低。相反，平均電價就越高。而想要提高設備利用率，準確的計算用電負荷是關鍵。

計算負荷的方法有很多，這里簡單介紹一下需要系數法和單位面積功率法。

（1）用電設備額定容量的確定

進行負荷計算時，需將用電設備按其性質分為不同的用電設備組，然后確定設備功率。

①連續工作制電動機的設備功率等于其銘牌上的額定功率。

②短時或周期工作制電動機的設備功率應統一換算到負載持續率JCN 為25%下的有功功率。

換算公式為Pe=PNJCN0.25=2PNJNC

③電焊機的設備功率是指額定容量換算到負載持續率JNC為100%時的有功功率。

換算公式為Pe=SNJCN cosφ

SN——電焊機的額定容量，KVA；

JCN——銘牌上標注的負載持續率；

④整流器的設備功率是指額定直流功率。

⑤成組用電設備的設備功率是指不包括備用設備在內的所有單個用電設備的設備功率之和。

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

2. 生產企業電力負荷計算方法

（1） 需要系數法確定計算負荷

需要系數Kd考慮了以下的主要因素，為Kd=KΣKLηwlηe

kΣ——同時使用系數，即設備組在最大負荷運行的設備容量與接于線路中全部用電設備總額定容量之比；

kL——負荷系數，用電設備不一定滿負荷運行，此系數表示工作著的用電設備實際所需功率與其額定容量之比；

ηwl——配電線路的平均效率；

ηe——用電設備組在實際運行功率時的平均效率。

實際上Kd是一個恒小于1的系數，必須根據當地的經濟水平和用電情況具體分析。選擇過大，增加設備投資造成不必要的浪費；選擇過小，變壓器過載，不安全。居民負荷，Kd隨著戶數的增大而減小，且減小的速率先急后緩。

①單臺用電設備的計算負荷。用于選擇分支導線及其配套使用的開關設備。

有功計算負荷P1=Peη

Pe——換算到統一負載下的電動機的額定容量；

η——用電設備在額定負載下的效率。

無功計算負荷Q1=P1tanφ

φ——用電設備的功率因數角

②用電設備組的計算負荷。用于選擇各組配電干線及其配套使用的開關設備。

有功計算負荷P2=Kd∑Pe

Kd——用電設備組的需要系數；

∑Pe——用電設備組的設備額定容量之和。無功計算負荷Q2=P2 tanφ視在計算負荷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算負荷。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。

總有功計算負荷P3=KΣ∑P3總無功計算負荷Q3=KΣ∑Q2總視在計算負荷S3=P23+Q23

當變電所的低壓母線上裝有無功補償用的靜電電容器組，其容量為Qa，則當計算時Q3時，要減去無功補償容量，即Q3=KΣ∑Q2–Qa

（2）單位面積功率法計算負荷

估算的有功功率Pjs為

Pjs=PA1000

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

A——建筑面積，m2。

生產企業全廠的計算負荷是根據生產企業的供配電系統圖，從用電設備開始，朝電流方向逐級計算負荷，最后求總和。

四、如何利用無功補償設備優化配置來實現節能增效1.功率因數調整電費與無功補償的關系功率因數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，功率因數越高，有功出力越大，變壓器的利用率越高。提高功率因數不但可以提高設備利用率，為企業節約電費支出，改善電壓質量也有重要影響。大工業用戶功率因數考核標準為0.90。用戶的功率因數高于或低于規定的標準時，應按照規定的電價計算出用戶的當月的電費后，再按功率因數換算所規定的百分數增、減電費。

2.提高功率因數的措施

提高功率因數的措施有：一是提高自然功率因數，提高變壓器負載。一般變壓器負荷小于0.4時，功率因數就顯著下降，通常在0.5——0.85比較合適。二是人為改善功率因數。工廠的設備大多是電感性負載，安裝靜電電容器進行無功補償。

例如：某企業沒增裝無功補償前，功率因數在0.75左右，年利率電費25余萬，通過無功補償裝置優化配置，功率因數提高到0.90左右，年利率電費下降到4萬余元。僅一年就節約電費支出20多萬元。收回投資時間僅為190天。在有功電量波動不大的情況下，月無功電量明顯減少，功率因數顯著提高，利率電費明顯下降，達到節能增效的目的。

五、總結語

隨著社會的進步和發展，大工業用戶數量逐年上升，如何科學運用電力負荷計算及無功補償設備優化配置，在工廠建設初期以及后期生產運行中發揮作用，減少企業電費支出、實現供配電系統安全經濟運行、對于電力企業和電力用戶而言都是十分關注的課題。筆者認為大工業用戶合理的使用能源和電力資源，提高投資效益和運行的經濟性，功在電網，利在自身。

參考文獻：

[1]《供電企業高危和重要客戶安全隱患辨識和防控措施》

[2]《電力需求側管理》