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降低零线电流 减少企业电费开支
来源: | 作者: | 发布时间: 2021-03-04 | 4463 次浏览 | 分享到:

  降低零线电流可取得显著节电效果。虽然很多电能质量控制设备都号称能够节电,但是真正能够从电费中体现出来的并不多。一些电能质量控制设备安装上后,虽然电流明显降低,但是并没有明显减少电费支出。还有些设备,安装后连电流都没有明显减小,如果电流都没有减小,那么更谈不上节电了。

  1 电费支出的构成

  要讨论安装了某种设备是否可以节省电费,首先需要了解电力公司是如何收取电费的。

  电力公司向企业收交的电费包括两部分,一部分是有功电费,另一部分是无功电费。有功电费就是电度表上显示出的读数。无功电费的收取方法通常是通过罚款的方式收取。也就是我们常说功率因数罚款。当功率因数低于某个数值时,电力公司会收取额外的无功电费。

  需要注意的是,目前电力公司仅关注相移功率因数,而不关注真功率因数。相移功率因数就是由于电压、电流之间存在相位差(F)而导致的功率因数,也就是我们常说的COSF。实际上,谐波电流也会降低功率因数。这两部分功率因数都考虑的综合结果就是真功率因数。

  目前电力公司收取的功率因数罚款仅是相移功率因数部分的罚款。

  2 如何节省电费支出

  了解了电费的构成以后,我们可以知道,要节省电费,一个是减小有功功率,另一个是提高相移功率因数。

  2.1节省电能的极限

  本节讨论在一个系统中,我们究竟可以节省多少电能,更主要的是介绍一种分析节能效益的方法。使读者能够判断市场的一些节电产品的真伪。

  首先,我们需要树立一个观念,这就是:

  只有被浪费掉的电能才能够被节省,真正用来作功的能量是无法节省的。

  这是一个通用的概念,不仅适合于节电。例如,汽车要节省燃油,只能通过司机改正不良的驾驶习惯来节省,例如少刹车,少急加速,而不能通过少运货物来节省。

  我们可以采用不同的技术手段来实现节电,但是我们能够获得的最大节电效益就是我们浪费掉的那部分。例如,如果一个系统浪费的电能在1~4%的范围,那么这个范围就是节电的最大潜能。任何节电方法号称能够超过这个范围都是不符合科学的。

  需要注意的是,节能并不意味着节省电费支出。由于现有电费构成的不完整性,我们节省的电能并不是都能够体现在电费减少里面。这就像一个司机的驾驶技术很好,比其他司机节省了10%的燃油,但并不意味着他的工资比其他司机高10%。

  2.2节省电费支出的努力方向

  就目前的电费构成而言,节省电费支出有两个方面可以尝试。

  第一,提高功率因数:就是看目前相移功率因数是否过低,电力公司是否在收取功率因数罚款。如果在交费单中确实存在功率因数罚款的部分,那么提高功率因数就能够节省这部分开支,甚至还能够获得奖励。如果目前的电费支出中没有包含功率因数罚款,那么即使提高了功率因数,也不会有明显的电费节省。

  例如,某个企业由于功率因数过低,每个月要被收缴1000元的功率因数罚款,那么采用无功补偿的方法,将功率因数提高到电力局规定的数值以上,就可以节省1000元的电费支出。当然,如果电力局不收缴功率因数罚款,那么提高功率因数就不能获得电费的节省。

  第二,减少有功功率:例如,某个商厦,大屏幕广告的功率是50kW,如果将广告照明的时间缩短1小时,每天节省50度电,每个月可以节省1500度电。当然,我们关注的不是这种节电方式,我们关注的是在保证同样的照明时间条件下,如何省电。我们要节省除了用来使屏幕发光的能量以外的能量,这部分主要是线路的热损耗。

  大部分电能的有功功率是以发热和发光来体现的。对于照明设备而言,减少发热就是节电。当前的节能灯和LED灯就是通过减少发热来实现节电的。我们安装电能质量控制设备(如航天绿电NBF),主要通过降低线路的热损耗来达到节电的效果。

  3 NBF零线电流阻断器节电效果分析

  航天绿电NBF零线电流阻断器的主要功能是降低系统中的三次谐波电流。而三次谐波电流是导致线路能量损耗的主要原因,这部分能量损耗属于有功功率。因此,只要节省掉这部分损耗,就达到了节省电费的目的。

  我们的思路是,先计算系统中包含三次谐波电流时,线路上的有功功率损耗。然后,再计算系统中没有三次谐波电流时,系统线路上的有功功率损耗,两者之差就是三次谐波电流产生的损耗。而这也是NBF能够节省的有功功率。

  3.1系统中有三次谐波电流时产生的损耗

  我们用图1所示的电路模型来进行分析。在分析中做以下假设:

  1) 三次谐波电流占基波电流的80%(这符合电脑、节能灯、LED屏等情况);

  2) 不考虑其他次数谐波电流的影响;

  3) 不考虑趋肤效应对导线电阻的影响(3次谐波的频率为150Hz,趋肤效应不明显);

  4) 零线导体的截面积与相线导体的截面积相等,他们的电阻都为R;

  5) 分析计算中,只考虑基波和3次谐波(单项供电线路中的谐波绝大部分为3次谐波);

  6) 系统的相移功率因数为1,也就是有功功率P=IU。

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