电气设备功耗值的测量方法

谭云佘庆薇何静张丽萍王煜

（1.冀东油田油气集输公司；2.大庆油田技术监督中心）



电气设备功耗值的测量方法

谭云1佘庆薇2何静1张丽萍1王煜1

（1.冀东油田油气集输公司；2.大庆油田技术监督中心）

油田生产中，无论是石油地震勘探、石油测井生产、井下作业生产、采油生产、油气集输，以及其他辅助生产过程乃至油田各类实验室中都会用到大量的电气设备。系统地阐明了油田中广泛使用的电气设备功耗值测量的3种方法，并以典型的电气设备为例，详细地介绍了3种测量方法的优缺点、原理、操作方法，以及在测量过程中应注意的问题。同时给出了每种测量方法的测量数据，通过对3种测量方法的比较，得出了结论性意见，进而表明电气设备功耗值测量对节能工作的指导意义。

电气设备功耗值测量方法

电气设备在油田生产中发挥作用的同时，也给油田生产的节能工作带来了新的课题，电气设备节能问题的核心就是功耗值，其功耗值的大小决定着电气设备耗能的多少。所以，通过准确测量电气设备功耗值可为节能工作提供一个可靠的参考。

1　电气设备功耗值

电气设备的功耗值［1］，是电气设备在电气线路中消耗电能多少的一个指标。绝大多数电气设备在出厂时都标明了功耗值的大小，但是这只是一个名义值，不是固定的，它要随着电网电压以及其他因素的变化而变化，为合理准确地制定节能方案，有必要对电气设备的功耗值进行准确测量。

测量电气设备的功耗值分成两种情况：直流供电，此时使用万用表的欧姆档直接测量待测电气设备电源输入端的直流电阻Ri值，然后再用万用表对其电源电压值进行测量，如果测得值为U，则被测电气设备的功耗值就应为 P=U2/Ri；交流供电，电气设备的电源输入端阻抗为电阻Ro、电抗XL、容抗XC三者的总阻抗，同时，测量功耗值时应考虑其功率因数的大小。目前，电气设备的供电电源绝大多数采用交流供电，测量交流供电状态下电气设备的功耗值又比较复杂，油田生产当中使用的电气设备大多数为交流电气设备。

1.1仪表法测量

仪表法测量是指采用传统的测量仪表对电气设备进行测量。将交流电流表、交流电压表以及功率因数表（或者相位表）组合在一起对电气设备的功耗值进行测量。该方法显著的特点就是接线简单、易于操作，只要量程选择的合适，误接线对测量仪表一般不会造成损害。缺点是所用测量仪表较多，测量时，必须将所有测量仪表的读数值按照一定的数学公式运算以后才能得到待测功率值，比较繁琐，也增加了误差因素，同时理论误差和由接线方式所引入的误差也比较突出。

1.2功率表法测量

功率表法测量是指采用单相功率表对电气设备的功耗值进行测量，该方法突出的特点就是所用仪表较少，并且还可以从测量仪表上直接读出被测电气设备的功耗值，不需任何计算，减少了误差因素，使测量结果更接近于实际值。但不足之处是，一旦将功率表的相线端接错，就会烧坏功率表。现以测量实验室校准仪器DO30-8型智能化标准仪的功耗值为例，简述采用单相功率表法的测量方法，其线路原理见图1。

在图1中，PW为D51-W型0.5级的多量程电动系功率表，S为电源开关。为保护功率表，接入监视的电流表PA和电压表PV。PA为T51-A型0.5级的多量程电磁系电流表；PV为T51-V型0.5级的多量程电磁系电压表。具体测量时，可按如下步骤进行：按照图1所示线路连接测量仪表；将PV的量程开关置于300V；先将PA的量程开关置于最大电流处，然后根据被测电流的大小逐渐降低其量程，但需注意转换PA的量程开关时，应断开测量电路；根据PV和PA的量程确定PW的量程；所有仪表的量程确定后，首先闭合S，PV的读数为215.8V。将被测DO30-8的功能档置于“交流”位置，量程开关置于“电流10A”处，打开DO30-8的总电源开关，同时接通其输出开关，缓慢调节其输出，并注意观察PA的指示值，再根据其指示情况不断变换量程。当DO30-8的输出在交流9A时，功率表测得的读数为116W。

图1　单相功率表法测量线路

图1A适用于电源阻抗值较小的电气设备功耗值的测量。图1B适用于电源阻抗值较大的电气设备，功耗值的测量应采用功率表电压线圈前接的形式。

功率表电流线圈中流过的电流就是流过被测电气设备电源端的电流，而功率表电压线圈上的电压包含了功率表电流线圈的压降和被测电气设备电源端的压降两项之和。所以当被测电气设备电源端的阻抗远远大于功率表电流线圈的阻抗值时，可以认为功率表电流线圈上的压降相对于被测电气设备电源端的压降很小，可忽略不计。同样，由于功率表电流线圈的阻抗所引起的方法误差也可以忽略不计，从而就减少了测量误差，提高了测量准确度。

1.3仪器法测量

仪器法测量是采用阻抗测量仪对电气设备的功耗值进行测量，采用仪器法测量时还需配备有测量电压表PV和功率因数表PC（或者相位表）。该方法一个突出的特点是通过测量电气设备电源输入端的阻抗值，可以预知测量回路的电流值的大小，并可以据此直接确定测量功率因数表的电流量程，但缺点是操作比较繁琐。采用阻抗测量仪测量电气设备功耗值的原理线路见图2。

图2　采用阻抗测量仪测量线路

图3所示测量线路中，PV和PC与图1所用仪表一样，S1和S2为控制开关，PZ为ZL5型0.05级的阻抗测量仪。如果PZ的读数为Z，PV的读数为U，PC的读数为cosϕ，则被测DO30-8的功耗值P为

P=（U2/Z）·cosϕ（1）

具体测量步骤如下：按图3线路将所有测试仪器仪表连接好，断开S1，闭合S2，PZ对DO30-8电源输入端的阻抗测得阻抗值为320.1Ω；断开S2，闭合S1，按“三表法”测量电压值和功率因数，DO30-8在交流输出9A时的功率因数为0.838，这时PV为215.8V，即此时电源的供电电压为215.8V。将上述数据代式 （1），功耗值为121.9W。

此值恰好介于“三表法”测量数据和单相功率表法测量数据之间，其原因是采用阻抗测量仪测量功耗值时，所用仪表的数量也介于上述两种测量方法之间，所以测量结果中包含测量仪表自身功耗值的大小也自然介于上述两种测量方法之间。

采用单相功率表法测量结果更接近于实际值，其方法较直观，所用仪表较少。同时，测量方法和测量原理所引入的误差也较小，进而提高了测量准确度。该方法将功率表换成准确度等级较高的数字功率表，其测量准确度会进一步提高。但是使用指示仪表测量时，一定要使其读数值在其满刻度量程的2/3～1，以确保其测量准确度。

2　结语

选择合适的测量方法准确测量电气设备的功耗值，对节能方案的制定非常重要，同时，电气设备功耗值的测量对节能工作具有很重要的指导意义。

另外，油田电气设备节能是一项长期的系统性工作，它不仅依赖于技术的进步与应用，而且还要依赖于科学化的管理，通过全员参与，宣传节能知识，提高节能意识，确保油田节能工作达到预期的效果。

［1］李佳荣.电气设备功耗值测量方法［J］.电世界，2002（2）：44-45.

10.3969/j.issn.2095-1493.2015.09.013

2015-06-30）

谭云，工程师，2004年毕业于长江大学（电子信息工程），从事电气设备及自动化仪表管理工作，E-mail: tanyun158@sina.com，地址：河北省唐山市曹妃甸区新城大街冀东油田东办公楼101收发室，063200。