電氣設備功耗值的測量方法

譚云佘慶薇何靜張麗萍王煜

（1.冀東油田油氣集輸公司；2.大慶油田技術監督中心）

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電氣設備功耗值的測量方法

譚云1佘慶薇2何靜1張麗萍1王煜1

（1.冀東油田油氣集輸公司；2.大慶油田技術監督中心）

油田生產中，無論是石油地震勘探、石油測井生產、井下作業生產、采油生產、油氣集輸，以及其他輔助生產過程乃至油田各類實驗室中都會用到大量的電氣設備。系統地闡明了油田中廣泛使用的電氣設備功耗值測量的3種方法，并以典型的電氣設備為例，詳細地介紹了3種測量方法的優缺點、原理、操作方法，以及在測量過程中應注意的問題。同時給出了每種測量方法的測量數據，通過對3種測量方法的比較，得出了結論性意見，進而表明電氣設備功耗值測量對節能工作的指導意義。

電氣設備功耗值測量方法

電氣設備在油田生產中發揮作用的同時，也給油田生產的節能工作帶來了新的課題，電氣設備節能問題的核心就是功耗值，其功耗值的大小決定著電氣設備耗能的多少。所以，通過準確測量電氣設備功耗值可為節能工作提供一個可靠的參考。

1　電氣設備功耗值

電氣設備的功耗值［1］，是電氣設備在電氣線路中消耗電能多少的一個指標。絕大多數電氣設備在出廠時都標明了功耗值的大小，但是這只是一個名義值，不是固定的，它要隨著電網電壓以及其他因素的變化而變化，為合理準確地制定節能方案，有必要對電氣設備的功耗值進行準確測量。

測量電氣設備的功耗值分成兩種情況：直流供電，此時使用萬用表的歐姆檔直接測量待測電氣設備電源輸入端的直流電阻Ri值，然后再用萬用表對其電源電壓值進行測量，如果測得值為U，則被測電氣設備的功耗值就應為 P=U2/Ri；交流供電，電氣設備的電源輸入端阻抗為電阻Ro、電抗XL、容抗XC三者的總阻抗，同時，測量功耗值時應考慮其功率因數的大小。目前，電氣設備的供電電源絕大多數采用交流供電，測量交流供電狀態下電氣設備的功耗值又比較復雜，油田生產當中使用的電氣設備大多數為交流電氣設備。

1.1儀表法測量

儀表法測量是指采用傳統的測量儀表對電氣設備進行測量。將交流電流表、交流電壓表以及功率因數表（或者相位表）組合在一起對電氣設備的功耗值進行測量。該方法顯著的特點就是接線簡單、易于操作，只要量程選擇的合適，誤接線對測量儀表一般不會造成損害。缺點是所用測量儀表較多，測量時，必須將所有測量儀表的讀數值按照一定的數學公式運算以后才能得到待測功率值，比較繁瑣，也增加了誤差因素，同時理論誤差和由接線方式所引入的誤差也比較突出。

1.2功率表法測量

功率表法測量是指采用單相功率表對電氣設備的功耗值進行測量，該方法突出的特點就是所用儀表較少，并且還可以從測量儀表上直接讀出被測電氣設備的功耗值，不需任何計算，減少了誤差因素，使測量結果更接近于實際值。但不足之處是，一旦將功率表的相線端接錯，就會燒壞功率表。現以測量實驗室校準儀器DO30-8型智能化標準儀的功耗值為例，簡述采用單相功率表法的測量方法，其線路原理見圖1。

在圖1中，PW為D51-W型0.5級的多量程電動系功率表，S為電源開關。為保護功率表，接入監視的電流表PA和電壓表PV。PA為T51-A型0.5級的多量程電磁系電流表；PV為T51-V型0.5級的多量程電磁系電壓表。具體測量時，可按如下步驟進行：按照圖1所示線路連接測量儀表；將PV的量程開關置于300V；先將PA的量程開關置于最大電流處，然后根據被測電流的大小逐漸降低其量程，但需注意轉換PA的量程開關時，應斷開測量電路；根據PV和PA的量程確定PW的量程；所有儀表的量程確定后，首先閉合S，PV的讀數為215.8V。將被測DO30-8的功能檔置于“交流”位置，量程開關置于“電流10A”處，打開DO30-8的總電源開關，同時接通其輸出開關，緩慢調節其輸出，并注意觀察PA的指示值，再根據其指示情況不斷變換量程。當DO30-8的輸出在交流9A時，功率表測得的讀數為116W。

圖1　單相功率表法測量線路

圖1A適用于電源阻抗值較小的電氣設備功耗值的測量。圖1B適用于電源阻抗值較大的電氣設備，功耗值的測量應采用功率表電壓線圈前接的形式。

功率表電流線圈中流過的電流就是流過被測電氣設備電源端的電流，而功率表電壓線圈上的電壓包含了功率表電流線圈的壓降和被測電氣設備電源端的壓降兩項之和。所以當被測電氣設備電源端的阻抗遠遠大于功率表電流線圈的阻抗值時，可以認為功率表電流線圈上的壓降相對于被測電氣設備電源端的壓降很小，可忽略不計。同樣，由于功率表電流線圈的阻抗所引起的方法誤差也可以忽略不計，從而就減少了測量誤差，提高了測量準確度。

1.3儀器法測量

儀器法測量是采用阻抗測量儀對電氣設備的功耗值進行測量，采用儀器法測量時還需配備有測量電壓表PV和功率因數表PC（或者相位表）。該方法一個突出的特點是通過測量電氣設備電源輸入端的阻抗值，可以預知測量回路的電流值的大小，并可以據此直接確定測量功率因數表的電流量程，但缺點是操作比較繁瑣。采用阻抗測量儀測量電氣設備功耗值的原理線路見圖2。

圖2　采用阻抗測量儀測量線路

圖3所示測量線路中，PV和PC與圖1所用儀表一樣，S1和S2為控制開關，PZ為ZL5型0.05級的阻抗測量儀。如果PZ的讀數為Z，PV的讀數為U，PC的讀數為cos?，則被測DO30-8的功耗值P為

P=（U2/Z）·cos?（1）

具體測量步驟如下：按圖3線路將所有測試儀器儀表連接好，斷開S1，閉合S2，PZ對DO30-8電源輸入端的阻抗測得阻抗值為320.1Ω；斷開S2，閉合S1，按“三表法”測量電壓值和功率因數，DO30-8在交流輸出9A時的功率因數為0.838，這時PV為215.8V，即此時電源的供電電壓為215.8V。將上述數據代式 （1），功耗值為121.9W。

此值恰好介于“三表法”測量數據和單相功率表法測量數據之間，其原因是采用阻抗測量儀測量功耗值時，所用儀表的數量也介于上述兩種測量方法之間，所以測量結果中包含測量儀表自身功耗值的大小也自然介于上述兩種測量方法之間。

采用單相功率表法測量結果更接近于實際值，其方法較直觀，所用儀表較少。同時，測量方法和測量原理所引入的誤差也較小，進而提高了測量準確度。該方法將功率表換成準確度等級較高的數字功率表，其測量準確度會進一步提高。但是使用指示儀表測量時，一定要使其讀數值在其滿刻度量程的2/3～1，以確保其測量準確度。

2　結語

選擇合適的測量方法準確測量電氣設備的功耗值，對節能方案的制定非常重要，同時，電氣設備功耗值的測量對節能工作具有很重要的指導意義。

另外，油田電氣設備節能是一項長期的系統性工作，它不僅依賴于技術的進步與應用，而且還要依賴于科學化的管理，通過全員參與，宣傳節能知識，提高節能意識，確保油田節能工作達到預期的效果。

［1］李佳榮.電氣設備功耗值測量方法［J］.電世界，2002（2）：44-45.

10.3969/j.issn.2095-1493.2015.09.013

2015-06-30）

譚云，工程師，2004年畢業于長江大學（電子信息工程），從事電氣設備及自動化儀表管理工作，E-mail: tanyun158@sina.com，地址：河北省唐山市曹妃甸區新城大街冀東油田東辦公樓101收發室，063200。