三相電能量記錄儀在電力工業領域應用背景介紹:
隨著我國工業生產的迅速發展,電力工業雖然有了長足進步,但能源的浪費卻是相當驚人的。據有關資料報導,我國水泵、風機、空氣壓縮機總量約4200萬臺,裝機容量約1.1億千瓦。但系統實際運行效率僅為30~40%,其損耗電能占總發電量的38%以上。這是由于許多風機、水泵的拖動電機處于恒速運轉狀態,而生產中的風、水流量要求處于變工況運行;還有許多企業在進行系統設計時,容量選擇得較大,系統匹配不合理,往往是“大馬拉小車”,造成大量的能源浪費。因此,搞好水泵、風機的節能工作,對國民經濟的發展具有重要意義。

以下是利用Fluke三相電能量記錄儀對上海某知名商務區生活變頻水泵節能監測分析結果:
一. 三相電能量記錄儀對生活變頻水泵電能質量及電能量損失分析
1.三相電能量記錄儀電壓電流測試分析
本次測試為30分鐘連續測量,截取的電壓電流曲線及統計數據如下:

電壓電流曲線圖

電壓電流截屏圖
根據《GB/T 12325-2008 電能質量 供電電壓偏差》規定,供電電壓偏差應該在-10%-+7%之間,按照額定線電壓220V計算,最大電壓為231.91V,最小電壓為229.76V(取自 電壓電流曲線圖)。因此電壓偏差為4.4%-5.4%,符合標準規定。
2.三相電能量記錄儀測試的電壓負序不平衡度

電壓負序不平衡度曲線圖

電壓零序不平衡度曲線圖
電壓不平衡度在國標《GB/T 15543-2008 電能質量 三相電壓不平衡》限值范圍內。
3. 三相電能量記錄儀測試的電壓諧波圖

電壓諧波柱狀圖

電流諧波柱狀圖
根據三相電能量記錄儀測試結果,電壓諧波總畸變率在2%左右,小于國標限定值(5%);電流諧波總畸變率在200%左右。各次電壓諧波分量不高,但電流諧波分量較高,由電流諧波造成的電能量損失較大;其中5次、7次、11次、13次和17次電流諧波分量較高。
4.三相電能量記錄儀測試的功率和能量圖

有功功率曲線圖

無功功率曲線圖

真功率因數曲線圖

基波功率因數曲線圖

有功和無功電能曲線圖
從以上曲線圖中能夠發現,變頻水泵運行功率波動較大,無功功率較小,基波功率因數較高(0.96-1);但是由于諧波含量較高,從而導致真功率因數不高,介于0.4-0.46之間。
5.三相電能量記錄儀的能量損失分析圖

電能量損失分析截圖
經過福祿克專利三相電能量記錄儀的“ENERGY LOSS CALCULATOR”(電能量損失分析)功能測算,得出此臺變頻水泵機組一年會因為電能質量、線損等問題而損失電費1.05萬人民幣(每kWh按人民幣1元計算),其中諧波造成的電能量損失為每小時1.12元左右。從中可以看出諧波造成的電能量損失較大,也驗證了之前的判斷。
總結
由于此臺變頻水泵機組加裝了變頻器,因此會具有較好的節能經濟效益。這個是由于運行原理決定的。
通過應用三相電能量記錄儀測試結果可見:工頻水泵使用三相異步電動機進行拖動,其流量和壓力等控制對象大多采用管道閥門截流的調節方式。這種人為增加管阻的調節方式雖然滿足了生產生活所需的對流量的控制。但是浪費了大量的電能,不是一種經濟的運行方式。
而采用變頻方式工作時,水泵電機以軟啟動方式啟動后開始運轉,由遠傳壓力表檢測供水管網實際壓力,管網實際壓力與設定壓力經過比較后輸出偏差信號,由偏差信號控制調整變頻器輸出的電源頻率,改變水泵轉速,使管網壓力不斷向設定壓力趨近.這個閉環控制系統通過不斷檢測、不斷調整的反復過程實現管網壓力恒定,從而使水泵根據需水量自動調節供水量,達到節能節水的目的。
但是變頻器也會造成一部分電能量損失(由于諧波引起的),通過三相電能量記錄儀監測到的情況看,如果進一步進行諧波改造治理,除了改善系統電能質量外,還能夠帶來一定的經濟效益(降低電能量損失以節省電費)。