大工业用户科学运用电力负荷计算及无功补偿设备优化配置实现节能增效

张瑞雪

【摘 要】论述了电力负荷计算和无功补偿设备的优化配置的重要性，以及与大工业用户节能增效的关系。

【关键词】大工业电价；基本电费；负荷计算；利率电费；无功补偿；节能增效

用电工程投资、电费支出是大工业用户筹建初期及后期运行的一项较大开支，如何在政策允许、保证安全的前提下节约能源，减少用电开支，是各大工业用户关注的问题。

一、大工业电价的概念

大工业电价是指工业生产用户，设备容量在320KVA（含315KVA）及以上的用户，均实行大工业电价。

二、大工业用户的电费构成

大工业用户的电费由基本电费、电度电费，功率因数调整电费三部分构成。

三、如何运用电力负荷计算来实现节能增效

1.基本电费与用电负荷计算的关系

基本电费是由用户的设备容量决定的。在相同负荷的前提下，提高设备利用率，尽量减小设备容量，支出的基本电费就相应越少，平均电价就降低。相反，平均电价就越高。而想要提高设备利用率，准确的计算用电负荷是关键。

计算负荷的方法有很多，这里简单介绍一下需要系数法和单位面积功率法。

（1）用电设备额定容量的确定

进行负荷计算时，需将用电设备按其性质分为不同的用电设备组，然后确定设备功率。

①连续工作制电动机的设备功率等于其铭牌上的额定功率。

②短时或周期工作制电动机的设备功率应统一换算到负载持续率JCN 为25%下的有功功率。

换算公式为Pe=PNJCN0.25=2PNJNC

③电焊机的设备功率是指额定容量换算到负载持续率JNC为100%时的有功功率。

换算公式为Pe=SNJCN cosφ

SN——电焊机的额定容量，KVA；

JCN——铭牌上标注的负载持续率；

④整流器的设备功率是指额定直流功率。

⑤成组用电设备的设备功率是指不包括备用设备在内的所有单个用电设备的设备功率之和。

⑥白炽灯的设备功率为灯泡额定功率。气体放电灯的设备功率为灯管额定功率加上镇流器的功率损耗（荧光灯加20%，荧光高压汞灯、高压钠灯加8%）。

2. 生产企业电力负荷计算方法

（1） 需要系数法确定计算负荷

需要系数Kd考虑了以下的主要因素，为Kd=KΣKLηwlηe

kΣ——同时使用系数，即设备组在最大负荷运行的设备容量与接于线路中全部用电设备总额定容量之比；

kL——负荷系数，用电设备不一定满负荷运行，此系数表示工作着的用电设备实际所需功率与其额定容量之比；

ηwl——配电线路的平均效率；

ηe——用电设备组在实际运行功率时的平均效率。

实际上Kd是一个恒小于1的系数，必须根据当地的经济水平和用电情况具体分析。选择过大，增加设备投资造成不必要的浪费；选择过小，变压器过载，不安全。居民负荷，Kd随着户数的增大而减小，且减小的速率先急后缓。

①单台用电设备的计算负荷。用于选择分支导线及其配套使用的开关设备。

有功计算负荷P1=Peη

Pe——换算到统一负载下的电动机的额定容量；

η——用电设备在额定负载下的效率。

无功计算负荷Q1=P1tanφ

φ——用电设备的功率因数角

②用电设备组的计算负荷。用于选择各组配电干线及其配套使用的开关设备。

有功计算负荷P2=Kd∑Pe

Kd——用电设备组的需要系数；

∑Pe——用电设备组的设备额定容量之和。无功计算负荷Q2=P2 tanφ视在计算负荷S2=P22+Q22

③确定车间配电干线或车间变电所低压母线上的计算负荷。用于低压母线的选择及车间变电所电力变压器容量的选择。

总有功计算负荷P3=KΣ∑P3总无功计算负荷Q3=KΣ∑Q2总视在计算负荷S3=P23+Q23

当变电所的低压母线上装有无功补偿用的静电电容器组，其容量为Qa，则当计算时Q3时，要减去无功补偿容量，即Q3=KΣ∑Q2–Qa

（2）单位面积功率法计算负荷

估算的有功功率Pjs为

Pjs=PA1000

P——平均每平方米计算有功功率（负荷密度），W/m2，可参照民用建筑负荷密度指标；

A——建筑面积，m2。

生产企业全厂的计算负荷是根据生产企业的供配电系统图，从用电设备开始，朝电流方向逐级计算负荷，最后求总和。

四、如何利用无功补偿设备优化配置来实现节能增效1.功率因数调整电费与无功补偿的关系功率因数是有功功率与视在功率的比值。COSφ=P/S

变压器容量不变的情况下，功率因数越高，有功出力越大，变压器的利用率越高。提高功率因数不但可以提高设备利用率，为企业节约电费支出，改善电压质量也有重要影响。大工业用户功率因数考核标准为0.90。用户的功率因数高于或低于规定的标准时，应按照规定的电价计算出用户的当月的电费后，再按功率因数换算所规定的百分数增、减电费。

2.提高功率因数的措施

提高功率因数的措施有：一是提高自然功率因数，提高变压器负载。一般变压器负荷小于0.4时，功率因数就显著下降，通常在0.5——0.85比较合适。二是人为改善功率因数。工厂的设备大多是电感性负载，安装静电电容器进行无功补偿。

例如：某企业没增装无功补偿前，功率因数在0.75左右，年利率电费25余万，通过无功补偿装置优化配置，功率因数提高到0.90左右，年利率电费下降到4万余元。仅一年就节约电费支出20多万元。收回投资时间仅为190天。在有功电量波动不大的情况下，月无功电量明显减少，功率因数显著提高，利率电费明显下降，达到节能增效的目的。

五、总结语

随着社会的进步和发展，大工业用户数量逐年上升，如何科学运用电力负荷计算及无功补偿设备优化配置，在工厂建设初期以及后期生产运行中发挥作用，减少企业电费支出、实现供配电系统安全经济运行、对于电力企业和电力用户而言都是十分关注的课题。笔者认为大工业用户合理的使用能源和电力資源，提高投资效益和运行的经济性，功在电网，利在自身。

参考文献：

[1]《供电企业高危和重要客户安全隐患辨识和防控措施》

[2]《电力需求侧管理》