（江苏空管分局技术保障部 江苏省南京市 211113）
摘要：针对某空管分局出现的供电用户因不满足功率因数指标，而产生力率调整电费的问题；笔者经过现场检查、测试结合实际运行情况进行分析，得出造成产生力率调整电费是由于以下问题所致。
关键词：力率调整电费；功率因数；轻载；分布电容；计量；谐波
Abstract：The problem of power rate adjustment is caused by the power supply users who fail to meet the power factor indexes.After on-site inspection and testing，the actual operation situation is analyzed，and the result is caused by the following problems.
Key words：Power rate adjustment; Power factor; Light load; Distributed capacitance; Measurement; harmonic
1、引 言
电费是空管保障单位用于的保障安全飞行必不可少的消耗支出；在国家大力提倡节能增效背景下，如何通过采取有效方法提高电能的质量、节能增效，避免由于不满足功率因数指标，而产生力率调整电费。笔者通过某分局出现的供电用户因不满足功率因数指标，而产生力率调整电费的问题，经过现场检查、测试结合实际运行情况进行分析破解。
2、产生力率调整电费时现状
某分局雷达站从16年4月开始力率调整电费突然从原来每月几十元上升到几佰、几仟元，笔者现场检查供电公司负控计量装置接线准确，负控计量装置运行正常，负控计量现场读数与供电公司负控班抄表读数吻合，其中一路负控计量装置显示反向无功大于正向无功；从电费单看，功率因数远低于国家发改委发改价格（2004）1038号及水利电力部、国家物价局文件--（83）水电财字第215号«功率因数调整电费办法»中规定160KVA以上高压供电工业用户功率因数标准0.85的要求。
用户不满足功率因数指标而产生力率调整电费所对应的：
从上面的理论分析可以看出，UPS可以取代1#交流稳压电源，而无法取代2#稳压源在航管楼UPS供电主系统中的作用。
3、产生力率调整电费原因分析
3.1变压器轻载原因
笔者现场检查发现该用户用电负荷量在10%左右；两套无功补偿装置均切在自动投切位置，无功补偿装置没有投入运行，改为手动投切后无功补偿装置投入正常；询问用户平时无功补偿装置均切在自动投切位置，在产生力率调整电费期间没有减少或增加设备；
原因分析：虽然功率因数低于设置目标，但是由于用电负荷量在10%左右，得出其值可按式（1）进行估算：
I=10% S /（√3 * u）≈23（A）（1）
式中S为变压器额定容量（Kva）、u 为变压器额定电压（Kv）。
造成无功补偿装置的取样电流过小，无法达到启动共补无功补偿电流值，得出其值可按式（2）进行估算：
I = S / U=30/40=75（A）（2）
式中S为电容额定容量（Kvar）、u 为变压器额定电压（Kv）。
而分补无功补偿由于控制器灵敏度降低，造成无功补偿在自动投切位置不投切；行业内知道变压器最佳经济运行负荷量是其容量的60%-70%，如果运行负荷量一直处于轻载状态，势必造成线路损耗，降低设备利用率，继而导致供电质量下降。
3.2反向无功大于正向无功原因
变压器轻载运行时，交流电压加在输电线路上，在三相导线周围产生交变电场，使不同相导线之间及相导线与地之间产生了容性电流，并形成容性充电功率，如图所示；
当输电线路属于轻载运行状态，相地之间电容要比相间电容大得多，故可以忽略相间电容电流，只考虑相地之间电容电流，其值可按式（3）进行估算：
IC=（2.7 ～ 3.3）UL*10-3 =2.7*10*2*10-3=0.5（A）（3）
式中 U 为线路的额定电压（kv）、L 为线路长度（km）。线路有架空地线，系数取 3.3，线路无架空地线，系数取 2.7，该线路 CT 变比 为 15/5A，折算到二次约为 0.16A，产生了容性无功其值可按式（4）进行估算：
Q=√3 * UI=2.8（Kvar）（4）
输电线路产生的容性电流通过电流互感器感应到二次侧，造成了负控计量装置反向无功产生，而《供电营业规则》规定：无功电力应就地平衡，用户在提高用电自然功率因数的基础上，按有关标准设计和安装无功补偿设备，并做到随其负荷和电压变动及时投入或切除，防止无功电力倒送。故供电公司考核功率因数指标是用有功电量和无供电量的数据，采用功率三角型关系，计算出你用电的功率因数。再根据计算出的功率因数，查国家的规定标准，如果功率因数达到要求，就不罚款，或者还给予一定的奖励。如果你的功率因数低于规定，就要根据你的有功电量，和查表得出的功率因数的罚款系数，再计算出一个“功率因数调节费”，就是无功罚款。
3.3谐波影响
空管的通信设备均采用大功率半导体开关器件以及各类开关电源的，这些非线性用电设备（或称之为非线性负荷）的显著的特点是它们从电网取用非正弦电流，也就是说，即使电源给这些负荷供给的是正弦波形的电压，但由于它们只有其电流不随着电压同步变化的非线性的电压-电流特性，使得流过电网的电流是非正弦波形的，这种电流波形是由基波和与基波频率成整数倍的谐波组成，即产生了谐波；使电网电压严重失真，此外电网还必须向这类负荷产生的谐波提供额外的电能。那么，谐波会造成：（1）用电设备的功率损耗、电能损耗，使设备过热，降低设备的效率和利用率。（2）谐波电流使变压器的铜耗增加，特别是3次及其倍数次谐波对三角形连接的变压器，会在其绕组中形成环流，使绕组过热；对全星形连接的变压器，当绕组中性点按地，而该侧电网中分布电容较大或者装有中性点接地的并联电容器时，可能形成3次谐波谐振，使变压器附加损耗增加。（3）由于电力计量装置都是按50Hz的标准的正弦波设计的，当供电电压或负荷电流中有谐波成分时，会影响电能表的正常工作使计量仪器的指示和计量不准确。
3.4三相负载不平衡影响
空管的通信设备均是单相设备，由于设备发射、接收无法在统一时段，造成的供电系统三相负载不平衡，不平衡电流会增加线路及变压器的铜损，增加变压器的铁损，降低变压器的出力甚至会影响变压器的安全运行，会造成三相电压不平衡因而降低供电质量，甚至会影响电能表的精度而造成计量损失。同时导致零线上产生电流，由于三次谐波存在，会加剧零线电流过大的现象产生。
4、结论
经过现场检测及分析造成功率因数考核不达标，产生力率调整电费罚款主要原因：其一变压器容量偏大，利用率低；其二无功补偿装置配置不合理造成的。
5、建议
规范方面：尽快修订空管系统内的相关供电设备配置规范 ；
设计方面：设计部门在设计负荷容量小的台站时抛弃采用静态SVC无功补偿装置，多采用动态SVG无功补偿装置。
既成事实：对无功补偿装置进行改造，选用动态SVG无功补偿装置。
参考文献：
[1] 胡景生 等编著．变压器经济运行[M]．北京：中国电力出版社1998．
[2] 《电力变压器经济运行》．GB／T 13462
[3] 《电能质量公用电网谐波》．GB／T 14549 93
[4] 王兆安 等编著．《谐波抑制和无功功率补偿》（第二版）．机械工业出版社，2009．
[5] 王兆安 等编著．《电力电子技术》第四版 ．机械工业出版社．2009 ．
作者简介：
张彪（1967—），男．江苏南京人，大专，江苏空管分局技术保障部导航动力室．
论文作者:张彪
论文发表刊物:《电力设备》2017年第20期
论文发表时间:2017/11/21
标签：功率因数论文; 谐波论文; 电费论文; 电流论文; 变压器论文; 装置论文; 电压论文; 《电力设备》2017年第20期论文;