企业电能平衡测试方法研讨

郑 威

（云南三环中化化肥有限公司，云南 昆明 650113）

0 引言

电能平衡是对电能效率在电力系统内的输送、转换、利用进行考核、测量、分析和研究，从而建立供给电量、有效电量和损失用电量之间平衡关系的全过程。电能平衡采用测试计算与统计计算相结合的综合分析法。测试计算是对主要能耗设备、系统利用必要的仪器仪表进行能量平衡测试，获得测试期能量利用与损失的各种数据以及其分布与流向的各种情况，然后进行计算，以求得测试期的有关技术指标。统计计算是依据能量守恒与转换定律统计以取得统计期内的各种数据，运用概率统计的方法计算出统计期内有关技术指标，从而掌握企业耗电状况，了解企业用电水平，查清企业节电潜力，核算企业节电效果及明确企业节电方向。

1 电能平衡测试的准备

电能平衡测试首先要查清企业电气系统设备，如供电网进户变压器、高低压线路、电动机、电加热设备、整流设备、电焊机等电气设备以及风机、水泵、金属切割各类机械设备的容量、数量，并按系统、部门、车间建立台帐。其次对企业用电系统设备，按配电单元、车间、工艺流程分别配齐电度计量表计，达到三级计量要求，现场测试记录的配电盘指示表计应保持完整无损，指示准确，残缺者应补装新表，填平补齐，配置的计量电度表，为保证测试计量的准确度，在测试前应统一普校一次，测试仪表、测试条件、测试和计算方法应符合GB/T3485—1998《评价企业合理用电技术导则》的有关规定，现场设备测试使用携带型常用检测仪表、仪器，应在校验合格期内，选用合适量程，精度要求在1级左右（一般为2级），专用综合参数测试仪器应符合产品规定精度，并在测试报告中列出测试仪表的种类和精度指标。再次绘制企业用电系统阻抗、计量配置图，即一次接线图，汇总企业测试期间当月的电量分配结构和电量使用状况。最后制定具体测试方案如潮流测试点确定与典型测试项目选定，各类设备的测试量及确定现场测试设备与进度安排和安全技术措施等。

2 测试的方法和内容

2.1 企业用电体系功率因素

用电体系有功功率与视在功率之比，即功率因数cosφ，又称企业用电体系加权平均功率因数。

测试期的企业用电体系功率因数cosφ按公式（1）计算：

式中，Wrp为有功电量；Wrq为无功电量。

也可按照公式（2）计算：

式中，P为瞬时有功功率；Q为瞬时无功功率；S为瞬时视在功率。

注：按照瞬时功率或者平均功率计算亦可。当备有功率因数表时，可直接读取功率因数cosφ的值。

2.2 企业日负荷率

电网负荷率是一个总的概念：电网负荷率=电网平均负荷/电网的最大负荷。用电体系平均负荷与日最大负荷的数值之比的百分数，即日负荷率Kf（%）。

2.2.1 日平均负荷

用电体系在测试期内实际用电平均有功负荷Pp（kW），其数值等于实际用电量除以用电小时数。

2.2.2 日最大负荷

日最大负荷即用电体系在测试期出现的最大小时平均有功负荷Pmax（kW）。

用电体系在测试期的日负荷率Kf按公式（3）计算：

2.3 线损率

供给用电体系的电量由体系受电端经变电站（所）至低压供配电线路末端所损耗的电量之和占体系总供给电量的百分数，即线损率α%，按照GB/T16664—1996《企业供配电系统节能监测方法》附录B进行测试计算。

2.4 电动机经济运行状态

电动机额定功率应满足负载的功率要求，同时要考虑负载特性与运行方式，应依据反映负载变化规律的负荷曲线，确定经济负载率。根据负载的类型和重要性确定适当的备用系数。具有长期连续运行或稳定负载的电动机，应使电动机的负载率接近综合经济负载率。

测试和计算电动机经济运行状态的技术指标有负载系数β、运行效率η和电动机损耗ΔP。

负载系数 β（%）按公式（4）计算：

运行效率η（%）按公式（5）计算：

电动机损耗功率ΔP（kW）按公式（6）计算：

式中，P为输入有功功率；cosφ为功率因数；Pn为额定功率。

2.5 电力变压器经济运行状态

变压器经济运行是指在传输电量相同的条件下，通过择优选取最佳运行方式和调整负载，使变压器电能损失最低。换言之，经济运行就是充分发挥变压器效能，合理地选择运行方式，从而降低用电单耗。变压器实际负载总是在一定范围内变动，不能用某一个量值来评价其运行工况优劣，需要用运行区来评价，按照GB/T13462—2008《电力变压器经济运行》选择确定。

测试和计算电力变压器经济运行状态的技术指标有负载系数β、经济负载系数βjz、运行效率η和日损耗电量ΔP。

负载系数 β（%）按公式（7）计算：

式中，S为视在功率；Sn为额定容量。

经济负载系数βjz（%）按公式（8）计算：

式中，Poz为综合功率空载损耗；Pkz为额定功率额定负载损耗。

日运行效率 η（%）按公式（9）计算：

式中，Wrp为有功电量；ΔW为日损耗电量。

日损耗电量 ΔP（kW）按公式（10）计算：

式中，Pd为短路损耗；T为运行时间；Poz为综合功率空载损耗。

3 评定的标准

按照GB/T16664—1996《企业供配电系统节能监测方法》的要求：（1）企业用电体系功率因数cosφ≥0.90。（2）企业日负荷率负荷连续性生产的企业Kf≥90%；三班制生产的企业Kf≥80%；二班制生产的企业Kf≥55%；一班制生产的企业，Kf≥30%。（3）线损率应符合一次变压α＜3.5%、二次变压α＜5.5%、三次变压α＜7%。

按照GB/T12497—2006《三相异步电动机经济运行》7.4.3的要求，电动机综合效率大于或等于额定综合效率表明电动机对电能利用是经济的；电动机综合效率小于额定综合效率但大于额定综合效率的61.2%，则电动机对电能利用是基本合理的；电动机综合效率小于额定综合效率的61.2%，表明电动机对电能利用是不经济的。在现场计算电动机综合效率有困难的情况下，也可用电机输入功率（电流）与额定输入功率（电流）之比来判断电动机的工作状态：输入电流下降在14.25%以内属于经济使用范围；输入电流下降在33.25%以内属于允许使用范围；输入电流下降超过33.25%属于非经济使用范围。在考察输入电流变化的同时应检查测量电动机功率因数的变化，并按附录A给出的数值估计其影响。

按照GB/T13462—2008《电力变压器经济运行》6.1.2的要求，电力变压器综合功率运行区间划分为：经济运行区为βjz2≤β≤1，最佳经济运行区为 1.33βjz2≤β≤0.75，非经济运行区 0≤β≤βjz2。

4 报告的编写

电能平衡报告主要包括：法律、法规、规章、文件、技术规范、标准、术语、企业用电概况、电力系统一次接线图、电能计量配置结构图、电能计量原理结构图、电力系统监视测量设备分类明细表、电量分配结构表、电量使用情况说明、电能平衡测试的原理和方法、电能平衡测试内容和程序、电能平衡测试仪器仪表的要求、电能平衡测试基本方法与步骤、电能平衡测试的范围及边界划分等，根据上述内容，分别对各配电室进线、馈线、电动机、电力变压器等进行测试和计算，按照相关标准或者自行设计统计表进行数理统计分析。根据GB/T3485—1998《评价企业合理用电技术导则》分别对企业供电合理性、电能转换为机械能的合理化、电能转换为热能的合理化、电能转换为化学能的合理化、企业照明的合理化等进行判定并形成对比报告。

5 结语

电能平衡测试是企业能源管理的一项重要工作，是企业节能降耗的重要管理手段。我们应根据科学的数理统计，判定企业用电的合理性，挖掘企业的节能空间，为节能降耗奠定良好的技术基础。

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