DB5104T 55-2022 功率因數(shù)治理技術(shù)規(guī)范　　

27.01027.010CCSCCSF01DB5104ICSICS攀枝花市市場監(jiān)督管理局IDB5104/T55—2022本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分:標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起本文件由攀枝花市經(jīng)濟(jì)和信息化局提出。本文件由攀枝花市經(jīng)濟(jì)和信息化局歸口。本文件主要起草單位：攀枝花鋼城集團(tuán)有限公司。本文件參與起草單位：攀枝花學(xué)院、四川省節(jié)能協(xié)會(huì)、攀枝花瑞杰節(jié)能環(huán)?？萍加邢薰尽⒅貞c路之生科技有限責(zé)任公司。本文件主要起草人：朱勝良、王聰、羅山、付強(qiáng)、徐蘋、孫乙富。本文件首次制定發(fā)布。1DB5104/T55—2022功率因數(shù)治理技術(shù)規(guī)范本文件規(guī)定了電力用戶進(jìn)行功率因數(shù)治理的術(shù)語和定義、總則、技術(shù)方案及主要性能要求。本文件適用于供電電壓等級(jí)在0.38kV～110kV，變壓器容量在50kVA及以上的電力用戶無功補(bǔ)償、功率因數(shù)提升，也適用于該條件下電網(wǎng)公用配變電所的無功功率補(bǔ)償配置設(shè)計(jì)。電力用戶功率因數(shù)治理技術(shù)除應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定外，尚應(yīng)符合國家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件。不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB50227—2017并聯(lián)電容器裝置設(shè)計(jì)規(guī)范3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1功率因數(shù)powerfactor有功功率與視在功率的比值，衡量電氣設(shè)備效率的一個(gè)系數(shù)?？捎赏粰z測點(diǎn)電壓、電流相位差的余弦值表示。3.2抗諧波功能anti-harmonicfunction無功補(bǔ)償設(shè)備自身不產(chǎn)生諧波，在一定的諧波環(huán)境下可以安全可靠工作的功能稱為抗諧波功能。3.3零過渡過程zerotransitionprocess在電容器投切過程中，通過檢測和控制技術(shù)，使系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)電壓和電流的非周期分量接近零，補(bǔ)償過電壓和過電流。3.4電抗率reactancerate并聯(lián)電容器裝設(shè)的串聯(lián)電抗器的額定感康與串聯(lián)連接的電容器的額定容抗之比，以百分?jǐn)?shù)表示。2DB5104/T55—20224總則4.1功率因數(shù)的設(shè)計(jì)值4.1.135kV及以上供電的電力用戶，在變壓器最大負(fù)荷時(shí)，其一次側(cè)功率因數(shù)應(yīng)不低于0.95，在任何情況下不應(yīng)向電網(wǎng)倒送無功。4.1.2100kVA及以上10kV供電的電力用戶，其功率因數(shù)宜達(dá)到0.95以上。4.1.3其他電力用戶，其功率因數(shù)不宜低于0.90。4.2功率因數(shù)的提升方式4.2.1集中補(bǔ)償負(fù)荷較集中、離配電母線較近、補(bǔ)償容量100kVA及以上的場所，宜在變電站或用戶總配電室低壓母線，配置集中補(bǔ)償基本無功功率的電力電容器組。4.2.2分組補(bǔ)償負(fù)荷相對(duì)集中且補(bǔ)償容量大于100kW及以上的工廠，宜在分組配電母線的低壓側(cè)裝設(shè)無功補(bǔ)償裝置。4.2.3就地補(bǔ)償容量較大，負(fù)荷平穩(wěn)且經(jīng)常使用的用電設(shè)備，如75kW以上電動(dòng)機(jī)，宜在用電設(shè)備附件裝設(shè)無功補(bǔ)償裝置就地補(bǔ)償。4.2.4補(bǔ)償方式的選擇4.2.4.1集中補(bǔ)償與分組就地補(bǔ)償相結(jié)合，以分組就地補(bǔ)償為主；4.2.4.2高壓補(bǔ)償與低壓補(bǔ)償相結(jié)合，以低壓補(bǔ)償為主的原則，實(shí)行分級(jí)補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)無功動(dòng)態(tài)就地平衡。4.2.4.3補(bǔ)償方式位置示意圖見圖1。圖1并聯(lián)電容器及配套連接方式3DB5104/T55—20224.3功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)方案對(duì)工業(yè)用戶實(shí)行按功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)方案，宜加裝有功、無功電量的電度表，來計(jì)算月平均高峰功率因數(shù)，具體電費(fèi)調(diào)整方式見表1。表1以0.90為標(biāo)準(zhǔn)值的功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)表月電費(fèi)減少%月電費(fèi)增加%月電費(fèi)增加%功率因數(shù)自0.64及以下，每降低0.01電費(fèi)增加2%4.4功率因數(shù)治理技術(shù)范圍4.4.1對(duì)于諧波超過表2限值、對(duì)電網(wǎng)影響大的電力用戶，采用零過渡過程低壓無功補(bǔ)償技術(shù)，或采用其他無功補(bǔ)償技術(shù)，滿足公用電網(wǎng)電能質(zhì)量的要求，使規(guī)定功率因數(shù)不低于本文件4.1的規(guī)定。表2各電壓等級(jí)諧波源引起的諧波電壓允許值4.4.2對(duì)電能質(zhì)量要求較高、對(duì)電網(wǎng)影響不大的電力用戶，可采用零過渡過程控制技術(shù)，當(dāng)電力用戶規(guī)定功率因數(shù)不符合本文件4.1規(guī)定時(shí)，應(yīng)提高技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行節(jié)能技術(shù)改造。5功率因數(shù)測量及判定5.1測量工具根據(jù)現(xiàn)場需要，選擇功率因數(shù)表、電壓表、電流表、電能質(zhì)量測試儀、多功能電度表、累時(shí)器等。5.2測量方式4DB5104/T55—20225.2.1功率因數(shù)表法測量根據(jù)功率因數(shù)cosφ的定義，測量電壓相位φu與電流相位φi，按公式(1)計(jì)算出功率因數(shù)，計(jì)算的功率因數(shù)是瞬時(shí)值。cosφ=cos(φu-φi)………（1）5.2.2功率法測量使用電能質(zhì)量測試儀，測量配電系統(tǒng)的有功功率P、視在功率S或無功功率Q，用有功功率和視在功率的比值按公式(2)計(jì)算功率因數(shù)。電能質(zhì)量測試儀測量結(jié)果可以是瞬時(shí)功率因數(shù)值，也可以是一段時(shí)間的平均值，取決于測量儀器的數(shù)據(jù)采集頻率和測量時(shí)間的設(shè)定。………………5.2.3電量法測量使用多功能電度表及累時(shí)器，測量一段時(shí)間的有功電量和無功電量數(shù)據(jù)，按公式(3)計(jì)算出功率因數(shù)值。這種方法測量的是一段時(shí)間的平均功率因數(shù)值。cosφ=Wm/………式中：Wm——有功電能表讀數(shù)，單位為千瓦時(shí)(kW·h)；Wrm——無功電能表讀數(shù)，單位為千乏(kvarh)。5.3無功補(bǔ)償改造判定根據(jù)5.2對(duì)功率因數(shù)進(jìn)行測量及計(jì)算，功率因數(shù)大于等于0.95的，不需要進(jìn)行無功補(bǔ)償；功率因數(shù)介于0.9～0.94的，可增加無功補(bǔ)償裝置進(jìn)行改造；功率因數(shù)低于0.9的，應(yīng)進(jìn)行無功補(bǔ)償，補(bǔ)償后的功率因數(shù)，不應(yīng)低于0.95。無功補(bǔ)償改造判定見表3。表3無功補(bǔ)償改造判定匯總表6功率因數(shù)改造技術(shù)路徑6.1無功補(bǔ)償設(shè)備的選擇6.1.1改造部門應(yīng)根據(jù)電力用戶的負(fù)荷性質(zhì)和對(duì)供電質(zhì)量要求，優(yōu)先采用先進(jìn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)的產(chǎn)品，不采用落后淘汰的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品。5DB5104/T55—20226.1.2在110kV以下的電網(wǎng)中，宜選用具有提高負(fù)荷功率因數(shù)、改善電壓質(zhì)量、減少網(wǎng)損、提高設(shè)備利用率及提升系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性等特點(diǎn)的電力電容器組進(jìn)行無功功率補(bǔ)償。6.2集中補(bǔ)償容量計(jì)算工業(yè)企業(yè)用戶提高功率因數(shù)需要確定無功補(bǔ)償容量，集中補(bǔ)償電容器組安裝于工業(yè)企業(yè)降壓變電所母線、電力用戶總配電室。變壓器集中補(bǔ)償容量按公式(4)計(jì)算：Qc=SnKmax………………式中：Qc——補(bǔ)償容量，單位為千乏(kvar)；Sn——變壓器額定容量，單位為千伏安(kVA)；Kmax——最大負(fù)荷率（取0.75～1cosφ1——補(bǔ)償前的功率因數(shù)；cosφ2——補(bǔ)償后的平均功率因數(shù)。6.3分組就地補(bǔ)償容量計(jì)算分組補(bǔ)償主要用于補(bǔ)償10kV配電線路的無功負(fù)荷和配電變壓器消耗的功率。就地補(bǔ)償主要用于電動(dòng)機(jī)等容量較大用電設(shè)備。分組就地補(bǔ)償容量按公式(5)計(jì)算：………………式中：Pmax——高峰用電時(shí)段的最大有功負(fù)荷，單位為千瓦(kW)。6.4補(bǔ)償功率因數(shù)確定6.4.1補(bǔ)償前的功率因數(shù)cosφ1應(yīng)采用最大負(fù)荷日平均功率因數(shù)，補(bǔ)償后的功率因數(shù)cosφ2可根據(jù)本文件4.1進(jìn)行選擇，通常高壓側(cè)補(bǔ)償取0.95。6.4.2在高功率因數(shù)下進(jìn)行補(bǔ)償，其效益將顯著下降，應(yīng)綜合考慮是否要對(duì)已達(dá)標(biāo)功率因數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償。6.4.3補(bǔ)償功率可通過表4進(jìn)行速查。6DB5104/T55—2022表4補(bǔ)償容量速查表（kvar）6.5補(bǔ)償量修正當(dāng)電容器額定電壓的選取高于運(yùn)行電壓，實(shí)際補(bǔ)償容量會(huì)下降，需要適當(dāng)增加額定補(bǔ)償容量，無功補(bǔ)償裝置的設(shè)計(jì)額定補(bǔ)償容量按公式(6)計(jì)算：QCN=QC………式中：QCN——補(bǔ)償裝置的設(shè)計(jì)額定補(bǔ)償容量，單位為千乏(kvar)；UCN——電容器的額定電壓，單位為千伏(kV)；UC——電容器接入點(diǎn)電網(wǎng)標(biāo)稱電壓，單位為千伏(kV)；QC——補(bǔ)償裝置的補(bǔ)償容量，單位為千乏(kvar)。6.6諧波治理6.6.1具有大功率非線性負(fù)荷的電力用戶，宜在電容器回路串聯(lián)適當(dāng)阻抗值的電抗器，使無功補(bǔ)償裝置具有抗諧波功能。6.6.2串聯(lián)電抗器的選型、電抗率的選擇應(yīng)符合GB50227—2017中5.5的規(guī)定。6.6.3串聯(lián)電抗器的電抗率應(yīng)根據(jù)并聯(lián)電容器裝置接入電網(wǎng)處的背景諧波含量的測量值選擇。7無功補(bǔ)償?shù)男б?.1無功補(bǔ)償降損收益網(wǎng)絡(luò)的功率因數(shù)由cosφ1提高到cosφ2時(shí)，考慮電網(wǎng)的可變損耗，由于功率因數(shù)改善，造成網(wǎng)絡(luò)的電壓升高，電網(wǎng)有功損耗下降，無功補(bǔ)償?shù)慕?jīng)濟(jì)效益按公式(7)計(jì)算：公式推導(dǎo)見附錄A。GQ=Gp×(2cos2φ1(λ1+λ2)+2ysinθ)………………（7）式中：7DB5104/T55—2022λ1——提高功率因數(shù)至cosφ2時(shí)相位角對(duì)應(yīng)的正切值，λ1=tanφ2；λ2——定義為λ1=tanφ2－Q；Q——定義為Q=Ptanφ2；Gp——有功電能單位電價(jià)，單位為元/MWh；γ——電網(wǎng)平均損失率；θ——電源電壓與負(fù)荷端電壓相量的夾角。正常穩(wěn)定的電網(wǎng)，sinθ=0.15～0.35。7.2可調(diào)電費(fèi)收益7.2.1對(duì)于實(shí)行按功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)的用戶，按電力公司要求在計(jì)費(fèi)計(jì)量點(diǎn)加裝有防倒裝置的反向無功電度表，計(jì)算月平均功率因數(shù)。7.2.2根據(jù)計(jì)算的功率因數(shù)，高于或低于規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，在按照規(guī)定的電價(jià)計(jì)算出其當(dāng)月電費(fèi)后，再按照“功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)表”所規(guī)定的百分?jǐn)?shù)增減電費(fèi)。7.2.3改造前調(diào)節(jié)電費(fèi)按公式(8)計(jì)算：式中：E——月有功電量，單位為兆瓦時(shí)(MWh)；Gp——功率因數(shù)為0.9時(shí)，月有功電量單位電價(jià)，單位為元/MWh；Δ1——補(bǔ)償前，功率因數(shù)高于0.9時(shí)，所對(duì)應(yīng)的月電費(fèi)降低比例。7.2.4改造后調(diào)節(jié)電費(fèi)按公式(9)計(jì)算：2=E×Gp×(1-Δ2%)………………（9）式中：Δ2——補(bǔ)償后，功率因數(shù)高于0.9時(shí)，所對(duì)應(yīng)的月電費(fèi)降低比例。7.2.5改造后調(diào)節(jié)電費(fèi)收益按公式(10)計(jì)算：G=E×Gp×(Δ1%+Δ2%)………………（10）8DB5104/T55—2022無功補(bǔ)償?shù)慕祿p收益計(jì)算公式推導(dǎo)A.1電網(wǎng)的可變損耗RO，在無功補(bǔ)償前的數(shù)值為：R,=PY式中：P——網(wǎng)絡(luò)首端有功功率；y——電網(wǎng)平均損失率。A.2當(dāng)投入無功補(bǔ)償容量Q。之后，電網(wǎng)的平均功率因數(shù)將會(huì)提高，網(wǎng)絡(luò)損耗將會(huì)從RO下降到R，有功損耗的下降值A(chǔ)R則為：式中：G,——有功電價(jià)，元/(kWh)；——無功電價(jià)，元/(kvar·