DB5104T 55-2022 功率因数治理技术规范　　

27.01027.010CCSCCSF01DB5104ICSICS攀枝花市市场监督管理局IDB5104/T55—2022本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定起本文件由攀枝花市经济和信息化局提出。本文件由攀枝花市经济和信息化局归口。本文件主要起草单位：攀枝花钢城集团有限公司。本文件参与起草单位：攀枝花学院、四川省节能协会、攀枝花瑞杰节能环保科技有限公司、重庆路之生科技有限责任公司。本文件主要起草人：朱胜良、王聪、罗山、付强、徐苹、孙乙富。本文件首次制定发布。1DB5104/T55—2022功率因数治理技术规范本文件规定了电力用户进行功率因数治理的术语和定义、总则、技术方案及主要性能要求。本文件适用于供电电压等级在0.38kV～110kV，变压器容量在50kVA及以上的电力用户无功补偿、功率因数提升，也适用于该条件下电网公用配变电所的无功功率补偿配置设计。电力用户功率因数治理技术除应符合本标准的规定外，尚应符合国家现行有关标准的规定。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件。不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB50227—2017并联电容器装置设计规范3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1功率因数powerfactor有功功率与视在功率的比值，衡量电气设备效率的一个系数。可由同一检测点电压、电流相位差的余弦值表示。3.2抗谐波功能anti-harmonicfunction无功补偿设备自身不产生谐波，在一定的谐波环境下可以安全可靠工作的功能称为抗谐波功能。3.3零过渡过程zerotransitionprocess在电容器投切过程中，通过检测和控制技术，使系统的动态电压和电流的非周期分量接近零，补偿过电压和过电流。3.4电抗率reactancerate并联电容器装设的串联电抗器的额定感康与串联连接的电容器的额定容抗之比，以百分数表示。2DB5104/T55—20224总则4.1功率因数的设计值4.1.135kV及以上供电的电力用户，在变压器最大负荷时，其一次侧功率因数应不低于0.95，在任何情况下不应向电网倒送无功。4.1.2100kVA及以上10kV供电的电力用户，其功率因数宜达到0.95以上。4.1.3其他电力用户，其功率因数不宜低于0.90。4.2功率因数的提升方式4.2.1集中补偿负荷较集中、离配电母线较近、补偿容量100kVA及以上的场所，宜在变电站或用户总配电室低压母线，配置集中补偿基本无功功率的电力电容器组。4.2.2分组补偿负荷相对集中且补偿容量大于100kW及以上的工厂，宜在分组配电母线的低压侧装设无功补偿装置。4.2.3就地补偿容量较大，负荷平稳且经常使用的用电设备，如75kW以上电动机，宜在用电设备附件装设无功补偿装置就地补偿。4.2.4补偿方式的选择4.2.4.1集中补偿与分组就地补偿相结合，以分组就地补偿为主；4.2.4.2高压补偿与低压补偿相结合，以低压补偿为主的原则，实行分级补偿，实现无功动态就地平衡。4.2.4.3补偿方式位置示意图见图1。图1并联电容器及配套连接方式3DB5104/T55—20224.3功率因数调整电费方案对工业用户实行按功率因数调整电费方案，宜加装有功、无功电量的电度表，来计算月平均高峰功率因数，具体电费调整方式见表1。表1以0.90为标准值的功率因数调整电费表月电费减少%月电费增加%月电费增加%功率因数自0.64及以下，每降低0.01电费增加2%4.4功率因数治理技术范围4.4.1对于谐波超过表2限值、对电网影响大的电力用户，采用零过渡过程低压无功补偿技术，或采用其他无功补偿技术，满足公用电网电能质量的要求，使规定功率因数不低于本文件4.1的规定。表2各电压等级谐波源引起的谐波电压允许值4.4.2对电能质量要求较高、对电网影响不大的电力用户，可采用零过渡过程控制技术，当电力用户规定功率因数不符合本文件4.1规定时，应提高技术标准进行节能技术改造。5功率因数测量及判定5.1测量工具根据现场需要，选择功率因数表、电压表、电流表、电能质量测试仪、多功能电度表、累时器等。5.2测量方式4DB5104/T55—20225.2.1功率因数表法测量根据功率因数cosφ的定义，测量电压相位φu与电流相位φi，按公式(1)计算出功率因数，计算的功率因数是瞬时值。cosφ=cos(φu-φi)………（1）5.2.2功率法测量使用电能质量测试仪，测量配电系统的有功功率P、视在功率S或无功功率Q，用有功功率和视在功率的比值按公式(2)计算功率因数。电能质量测试仪测量结果可以是瞬时功率因数值，也可以是一段时间的平均值，取决于测量仪器的数据采集频率和测量时间的设定。………………5.2.3电量法测量使用多功能电度表及累时器，测量一段时间的有功电量和无功电量数据，按公式(3)计算出功率因数值。这种方法测量的是一段时间的平均功率因数值。cosφ=Wm/………式中：Wm——有功电能表读数，单位为千瓦时(kW·h)；Wrm——无功电能表读数，单位为千乏(kvarh)。5.3无功补偿改造判定根据5.2对功率因数进行测量及计算，功率因数大于等于0.95的，不需要进行无功补偿；功率因数介于0.9～0.94的，可增加无功补偿装置进行改造；功率因数低于0.9的，应进行无功补偿，补偿后的功率因数，不应低于0.95。无功补偿改造判定见表3。表3无功补偿改造判定汇总表6功率因数改造技术路径6.1无功补偿设备的选择6.1.1改造部门应根据电力用户的负荷性质和对供电质量要求，优先采用先进技术标准和相应的产品，不采用落后淘汰的技术标准和产品。5DB5104/T55—20226.1.2在110kV以下的电网中，宜选用具有提高负荷功率因数、改善电压质量、减少网损、提高设备利用率及提升系统电压稳定性等特点的电力电容器组进行无功功率补偿。6.2集中补偿容量计算工业企业用户提高功率因数需要确定无功补偿容量，集中补偿电容器组安装于工业企业降压变电所母线、电力用户总配电室。变压器集中补偿容量按公式(4)计算：Qc=SnKmax………………式中：Qc——补偿容量，单位为千乏(kvar)；Sn——变压器额定容量，单位为千伏安(kVA)；Kmax——最大负荷率（取0.75～1cosφ1——补偿前的功率因数；cosφ2——补偿后的平均功率因数。6.3分组就地补偿容量计算分组补偿主要用于补偿10kV配电线路的无功负荷和配电变压器消耗的功率。就地补偿主要用于电动机等容量较大用电设备。分组就地补偿容量按公式(5)计算：………………式中：Pmax——高峰用电时段的最大有功负荷，单位为千瓦(kW)。6.4补偿功率因数确定6.4.1补偿前的功率因数cosφ1应采用最大负荷日平均功率因数，补偿后的功率因数cosφ2可根据本文件4.1进行选择，通常高压侧补偿取0.95。6.4.2在高功率因数下进行补偿，其效益将显著下降，应综合考虑是否要对已达标功率因数进行补偿。6.4.3补偿功率可通过表4进行速查。6DB5104/T55—2022表4补偿容量速查表（kvar）6.5补偿量修正当电容器额定电压的选取高于运行电压，实际补偿容量会下降，需要适当增加额定补偿容量，无功补偿装置的设计额定补偿容量按公式(6)计算：QCN=QC………式中：QCN——补偿装置的设计额定补偿容量，单位为千乏(kvar)；UCN——电容器的额定电压，单位为千伏(kV)；UC——电容器接入点电网标称电压，单位为千伏(kV)；QC——补偿装置的补偿容量，单位为千乏(kvar)。6.6谐波治理6.6.1具有大功率非线性负荷的电力用户，宜在电容器回路串联适当阻抗值的电抗器，使无功补偿装置具有抗谐波功能。6.6.2串联电抗器的选型、电抗率的选择应符合GB50227—2017中5.5的规定。6.6.3串联电抗器的电抗率应根据并联电容器装置接入电网处的背景谐波含量的测量值选择。7无功补偿的效益7.1无功补偿降损收益网络的功率因数由cosφ1提高到cosφ2时，考虑电网的可变损耗，由于功率因数改善，造成网络的电压升高，电网有功损耗下降，无功补偿的经济效益按公式(7)计算：公式推导见附录A。GQ=Gp×(2cos2φ1(λ1+λ2)+2ysinθ)………………（7）式中：7DB5104/T55—2022λ1——提高功率因数至cosφ2时相位角对应的正切值，λ1=tanφ2；λ2——定义为λ1=tanφ2－Q；Q——定义为Q=Ptanφ2；Gp——有功电能单位电价，单位为元/MWh；γ——电网平均损失率；θ——电源电压与负荷端电压相量的夹角。正常稳定的电网，sinθ=0.15～0.35。7.2可调电费收益7.2.1对于实行按功率因数调整电费的用户，按电力公司要求在计费计量点加装有防倒装置的反向无功电度表，计算月平均功率因数。7.2.2根据计算的功率因数，高于或低于规定标准时，在按照规定的电价计算出其当月电费后，再按照“功率因数调整电费表”所规定的百分数增减电费。7.2.3改造前调节电费按公式(8)计算：式中：E——月有功电量，单位为兆瓦时(MWh)；Gp——功率因数为0.9时，月有功电量单位电价，单位为元/MWh；Δ1——补偿前，功率因数高于0.9时，所对应的月电费降低比例。7.2.4改造后调节电费按公式(9)计算：2=E×Gp×(1-Δ2%)………………（9）式中：Δ2——补偿后，功率因数高于0.9时，所对应的月电费降低比例。7.2.5改造后调节电费收益按公式(10)计算：G=E×Gp×(Δ1%+Δ2%)………………（10）8DB5104/T55—2022无功补偿的降损收益计算公式推导A.1电网的可变损耗RO，在无功补偿前的数值为：R,=PY式中：P——网络首端有功功率；y——电网平均损失率。A.2当投入无功补偿容量Q。之后，电网的平均功率因数将会提高，网络损耗将会从RO下降到R，有功损耗的下降值AR则为：式中：G,——有功电价，元/(kWh)；——无功电价，元/(kvar·