楊茂濤，張成林

(1.湖南省電力公司科學(xué)研究院，湖南長沙 410007;2.湖南省電力公司中心培訓(xùn)部，湖南長沙 410131)

目前，電網(wǎng)公司對(duì)大用戶收取電費(fèi)時(shí)，往往采用兩部制電價(jià)，除了按實(shí)際用電量和最大需量(或變壓器容量)收取電費(fèi)外，還需要進(jìn)行功率因數(shù)考核。無功電量的多少直接關(guān)系著功率因數(shù)的大小，從而影響功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)，影響供用電雙方的利益。

近年來，無功電能的計(jì)量方式已發(fā)生改變，很少采用專用的無功電能表計(jì)量，大多采用多功能電子式電能表計(jì)量。由于兩者計(jì)量原理不同，導(dǎo)致其檢定方法不同。而多功能電能表中無功電能的檢定還沒有對(duì)應(yīng)的檢定規(guī)程，檢定方法存在不足，不能滿足實(shí)際需要。因此，有必要從實(shí)際情況出發(fā)，對(duì)此進(jìn)行探討。

1 無功電能檢定的意義

無功電能檢定的意義在于實(shí)行功率因數(shù)考核。根據(jù)目前仍被廣泛使用的水利電力部、國家物價(jià)局在1983年頒發(fā)的《功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)辦法》，對(duì)變壓器容量在100 kVA及以上的用電用戶進(jìn)行功率因數(shù)考核。即根據(jù)計(jì)算的平均功率因數(shù)，高于或低于規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，按照規(guī)定電價(jià)計(jì)算出電費(fèi)后，再按照《功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)辦法》中規(guī)定的“功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)表”相應(yīng)增減電費(fèi)，功率因數(shù)考核標(biāo)準(zhǔn)為0.90，0.85 和0.803 檔〔1〕。

功率因數(shù)指收費(fèi)時(shí)段的平均功率因數(shù)，按電能表計(jì)量的有功電能和無功電能計(jì)算得出。因此保證有功電能和無功電能計(jì)量的準(zhǔn)確是進(jìn)行功率因數(shù)考核的基礎(chǔ)。目前，有功電能的檢定已趨完善，而無功電能的檢定隨著無功電能計(jì)量方式的改變，還存在一些不完善的地方。

2 無功電能檢定規(guī)程介紹

2.1 較適用的規(guī)程規(guī)范

目前由于沒有單獨(dú)針對(duì)多功能電能表中無功電能檢定的規(guī)程，在進(jìn)行此項(xiàng)工作時(shí)，檢定員依據(jù)的規(guī)程主要有GB/T17215.323－2008/IEC62053－23:2003《交流電測量設(shè)備特殊要求第23部分:靜止式無功電能表 (2級(jí)和3級(jí))》和DL/T614－2007《多功能電能表》。

2.2 規(guī)程規(guī)范的要求

DL/T614－2007對(duì)多功能電能表中無功電能檢定的要求基本與GB/T17215.323－2008/IEC62053－23:2003是一致的，在檢定時(shí)一般認(rèn)為:基本誤差以相對(duì)誤差的百分?jǐn)?shù)表示，在參比條件下，平衡負(fù)載時(shí)，電子式無功電能表的基本誤差限不超過表 1 的規(guī)定〔2，3〕。

表1 三相(平衡負(fù)載)電子式無功電能表的基本誤差限

注:①Ib為基本電流;Imax為最大電流;In為經(jīng)電流互感器接入的電能表額定電流，其值與電流互感器次級(jí)額定電流相同，經(jīng)電流互感器接入的電能表最大電流Imax與互感器次級(jí)額定擴(kuò)展電流(1．2In，1．5In或2In)相同。

②角Φ是星形負(fù)載支路相電壓與相電流間的相位差;L為感性負(fù)載，C為容性負(fù)載。

因?yàn)樾枰M(jìn)行功率因數(shù)考核的場合均為變壓器容量在100 kVA及以上的用電用戶，其電能計(jì)量均采用經(jīng)互感器接入的方式，故在考慮無功電能檢定的時(shí)候，只需要表1中經(jīng)互感器接入部分即可。

目前，在檢定多功能電能表中無功電能部分時(shí)，基本都參考上述規(guī)定，檢定點(diǎn)和誤差限均按表1中“經(jīng)互感器接入”部分選取。在只考慮第一象限的情況下 (其他象限可參照第一象限)，三相平衡無功檢定點(diǎn)及包含區(qū)域如圖1所示，圖中黑點(diǎn)為檢定點(diǎn)，陰影部分為檢定點(diǎn)包含區(qū)域。

3 多功能電能表實(shí)際運(yùn)行狀況

大用戶實(shí)行功率因數(shù)考核后，都加裝了無功補(bǔ)償裝置，基本實(shí)現(xiàn)了無功就地平衡，故用戶的功率因數(shù)基本能維持在考核標(biāo)準(zhǔn)值 (cosΦ等于0.90，0.85或0.80)附近，如圖2所示Ⅱ區(qū)域。極限情況下，多功能電能表可以運(yùn)行在第一象限全區(qū)域;但一般而言，大用戶功率因數(shù)極少低于0.5(圖2中Ⅰ區(qū)域);當(dāng)功率因數(shù)高于0.968(Ⅲ區(qū)域)時(shí)，無功功率很小，無功電能計(jì)量意義不大。故考慮無功電能檢定時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注Ⅱ區(qū)域。

圖1 當(dāng)前檢定多功能電能表中無功電能檢定點(diǎn)的選取及其包含區(qū)域

圖2 多功能電能表實(shí)際運(yùn)行區(qū)域

4 改進(jìn)的無功電能檢定方法

4.1 誤差限

考慮到功率因數(shù)考核間隔為0.01，為了在考核時(shí)不錯(cuò)檔，功率因數(shù)的最大誤差應(yīng)小于0.005。

式中 γ為功率因數(shù);P，Q分別指有功功率和無功功率;E，V分別指有功電能和無功電能。

因有功電能計(jì)量準(zhǔn)確度比無功電能高很多(≥4倍)，故在分析無功電能V計(jì)量誤差對(duì)功率因數(shù)的影響時(shí)，可假設(shè)有功電能E計(jì)量是準(zhǔn)確無誤差的，這種假設(shè)不會(huì)對(duì)分析結(jié)果造成太大影響。

由式 (1)有

式中 S為視在電能，有

要求dγ≤0.005，經(jīng)計(jì)算得出不同功率因數(shù)下，dV/V的要求如表2所示:

表2 不同功率因數(shù)下，無功計(jì)量準(zhǔn)確性要求

dV/V即為無功電能計(jì)量誤差。可以看出，當(dāng)sinΦ高于0.53時(shí)，對(duì)無功電能誤差的要求已高于無功計(jì)量的準(zhǔn)確度等級(jí)2.0級(jí);而當(dāng)sinΦ低于0.30時(shí)，對(duì)無功電能誤差的要求很低。

參照表2和GB/T17215.323—2008及多功能電能表實(shí)際運(yùn)行區(qū)域圖2，可知無功電能檢定基本誤差以相對(duì)誤差的百分?jǐn)?shù)表示，在參比條件下，只考慮平衡負(fù)載時(shí)，多功能電能表中無功電能的基本誤差限不超過表3的規(guī)定。

表3 多功能電能表中無功電能的基本誤差限 (平衡負(fù)載)

比較圖1、圖2可以看出，目前采用的檢定點(diǎn)與多功能表實(shí)際運(yùn)行區(qū)域有明顯不同:在電能表幾乎不運(yùn)行的sinΦ=1，集中了最多的4個(gè)檢定點(diǎn)，明顯是不恰當(dāng)?shù)摹?/p>

對(duì)應(yīng)表3的誤差限和多功能電能表運(yùn)行區(qū)域圖(參見圖2)，綜合考慮，將sinΦ=0.53(cosΦ=0.85)作為基本功率因數(shù)點(diǎn)，設(shè)置4個(gè)檢定點(diǎn);而將實(shí)際幾乎不會(huì)運(yùn)行到的sinΦ=1僅作為考核點(diǎn)，設(shè)置1個(gè)檢定點(diǎn)。具體檢定點(diǎn)選取推薦如圖3，圖中黑點(diǎn)為檢定點(diǎn)，陰影部分為主要檢定點(diǎn)包含區(qū)域?？梢姡瑱z定點(diǎn)和檢定點(diǎn)包含區(qū)域與多功能電能表實(shí)際運(yùn)行區(qū)域更一致。

推薦的平衡負(fù)載時(shí)的檢定點(diǎn)和誤差限如表4所示，不平衡負(fù)載時(shí)的檢定點(diǎn)和誤差限相應(yīng)調(diào)整。

3 改進(jìn)檢定方法檢定多功能電能表中無功電能檢定點(diǎn)的選取及其包含區(qū)域

表4 推薦的檢定點(diǎn)及誤差限 (平衡負(fù)載)

潛動(dòng)和起動(dòng)試驗(yàn)等檢定項(xiàng)目，并不因?yàn)楸粰z表是有功電能表還是無功電能表而有區(qū)別，主要與被檢表的結(jié)構(gòu)、原理以及被檢表的接入方式相關(guān)。所以在檢定多功能電能表無功電能時(shí)，潛動(dòng)試驗(yàn)和起動(dòng)試驗(yàn)等檢定項(xiàng)目可參照J(rèn)JG596－1999《電子式電能表檢定規(guī)程》〔4〕。

5 結(jié)束語

隨著無功電能計(jì)量方式的改變，目前無功電能的檢定方法與多功能電能表實(shí)際運(yùn)行狀況已不相適應(yīng)，采用文中改進(jìn)的檢定方法，無論是檢定點(diǎn)還是檢定點(diǎn)覆蓋的區(qū)域，與多功能電能表運(yùn)行的區(qū)域都更加一致，更能保證無功計(jì)量的準(zhǔn)確性，對(duì)于規(guī)范無功電能檢定，提高功率因數(shù)考核的公平、公正性有重要意義。

〔1〕原水利電力部、國家物價(jià)局.(83)水電財(cái)字第215號(hào)，關(guān)于頒發(fā)功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)辦法的通知〔Z〕．1983．

〔2〕國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局．GB/T17215.323－2008交流電測量設(shè)備特殊要求〔S〕．北京:中國計(jì)量出版社，2008．

〔3〕中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員會(huì).DL/T614－2007多功能電能表〔S〕．北京:中國電力出版社，2008．

〔4〕馬臣，劉彥剛．檢定電子式無功電能表的建議〔J〕．計(jì)量與測試技術(shù)，2008，35(4):27-30．