無功補償與電能計量差異探討

摘要：根據無功經濟當量的定義，結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。通過運行方式的調整，對低壓電容器適當投退，從低壓開始，依據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，供電部門收費依據就是進線端電度表的讀數。而由于我企業近年實施內部能耗對標管理，需每月對各生產裝置電耗情況進行統計，依此計算各二級單位電單耗，并進行相關考核。

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備及動力箱，我廠對其他二級單位考核的計量點大多設置在6kV饋出線上，以此作為饋線月電量的計量依據。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，將其轉換為其他形式的能量（如機械能、熱能等），并通過轉換后的能量做功；無功功率則是通過根據電磁感應原理工作，實際并不去消耗電能，是為電氣設備正常運行建立交變磁場和感應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換。

直接消耗電能，并且電能轉變為機械能、熱能、化學能等，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，只是把電能轉換為另一種形式的能，而這種能又是電氣設備作功的必備條件，并且這種能是在電網中與電能進行周期性轉換，這部分功率稱為無功功率。

電力系統通過無功補償，可以增大發、供電設備的容量，例如當功率因數cosΦ=0.75提升至cosΦ=0.9，只需要加裝1kVAR電容器，就可以將設備容量增大0.52kW，同樣道理，如果要將系統容量增加0.52kW，相對于設備來說，不需要增加額外設備，只需提高無功補償的功率因數即可。通過功率因數的調整，還可以降低線路等其他設備的損耗，由下述公式可知：

ΔP%=（1-cosθ/cosΦ）×100%

式中：cosΦ為補償后的功率因數；cosθ為補償前的功率因數。

圖1 目前電容器補償點

提高功率因數后，線損率在下降的同時，電網中有功功率的輸送比例相應得到了增加，而這些都是直接決定企業電耗的關鍵。所以，功率因數是考核電力系統經濟運行的重要指標，同樣，功率因數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，在我廠供電系統中。補償方式主要采用在6kV和0.4kV變電所安裝并聯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達到供電局要求，但是對于我們內部實際運行來看，卻增加了未補償區域的線路損耗，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，大多只投運高壓側電容器，低壓側投入較少，因為在6kV補償后功率因數已達到要求，所以在實際運行中低壓側投入較少，由此就造成了低壓側屬于未補償區域這就導致未補償區域損耗較大，導致計量不準確。具體計算如圖2所示：

圖2 電容器的補償

從圖2中看出，U2母線以上的設備都得到了補償，在母線右側由于未進行補償，所以，，對于功率因數角為Φ2而言，其功率因數很低；在補償后.，功率因數角為Φ1，此時功率因數得到處明顯提高，而且這時中的無功分量明顯降低，由此可知，通過適當的補償量，就完全可以滿足相關考核的要求。在補償后，負載電流雖然沒有發生變化，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并未被有功表的計量，因此出現了支路之和小于總表的計量差異。

在無功經濟當量的定義中，從用電設備開始，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。并在上列環節中，“任意一點減少或增加1kVAR無功功率后，使企業有功功率損耗減少或增加的千瓦數”進行計算，這就是無功經濟當量的定義。同時，按照國家標準GB12497《三相異步電動機經濟運行》中的規定：KQ為無功經濟當量當電動機直連發電機母線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。標準中的無功經濟當量值考慮了變壓器的損耗，因此當負荷直連發電機母線時無功經濟當量最小，當負荷經過三次變壓后供電時，無功經濟當量最大。依據我們實際供電方式，我們采用110kV/35kV/6kV/0.4kV，已經超過了三次變壓，但是由于我們在6kV和0.4kV進行了一定電容補償，低壓到設備的距離多數較近近，所以取無功經濟當量為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，每月30按天計算），而這正是計量中的差異。

3 從節能角度看補償

由上面分析知，在我廠系統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，通過運行方式的調整，對低壓電容器適當投退，從低壓開始，依據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）