智能电能表加电容省电费?这些基础知识将帮你说明问题
网络整理 2020-10-14
智能电能表加电容省电费是真的吗?工程师给出正确答案:智能电能表加电容的确能变相地省电费,但这是对企事业单位有效。对于居家配电和用电来说,毫无意义!这其中的道理,本文通过分享一些基础知识来给大家说明。

电能表的测量原理

我们都知道,直流电的功率P=UI,消耗的电功则为Pt=UIt。假设我们要对直流电收电费,只要考核直流电压、直流电流和用电时间即可。然而,这对于交流电却不能直接套用,为何?交流电用电设备消耗的电功为:Pt=UItcosΦ。单相交流电能表的接线图,如下:
单相交流电能表接线图
电能表计量电费的原理其实就是计算转盘的旋转圈数,而转盘的旋转作用既需要有电压线圈的作用,也需要有电流作用,当然还有转盘本身的旋转计时作用。


智能电能表的测量又是怎么回事?我们看图2:
智能电能表测量原理

图2中电流I经过罗氏线圈测量和变换后,得到信号电流Ix,Ix再经由运算放大器构成的积分器后,得到了测量电压Uout,Uout与相线电流I成正比。我们再通过后续的积算分析电路,得到了准确的耗电量值。耗电量值被显示出来,再通过网络送到供电管理公司统计电费。

这里有一个关键元件,它就是罗氏线圈。罗氏线圈就是空心线圈,用它测量电流,可以避免受到铁磁体磁通饱和的影响。然而,罗氏线圈的测量精度受环境温度的影响较大,它需要配套温度补偿装置,也因此它只有在微电子技术极大发展的今天才能得到普及。

无功功率的消耗与无功电度计费
不管是普通的电能表,还是智能电能表,它们的共同特征是通过测量供电线路中的有功功率消耗来计算电费。然而,供电线路中还存在无功功率消耗。无功功率消耗与电费有何关系?我们看图3:

无功功率消耗与电费的关系

图3的左上图:图中我们看到了中压(6kV-35kV)配电线路,还有电力变压器和低压(220V/380V)配电线路,以及感性负载(一般指电动机)。
电感元件的特征是:它会产生反向电动势来阻碍电流变化。这一点非常重要!

图3的波形图:注意看图中的虚线波形是电压U,实线波形是电流I。由于受到感性负载反向电动势的影响,我们看到电流I滞后电压U近90度。


注意看:在T1这个周期里,当电流I上升时,感性负载所消耗的能量取正值,它与电流I和电压U的乘积成比例,此时感性负载吸收电源能量;当电流I开始下降时,电压已经取负值,所以感性负载所消耗的能量也取负值,其本质就是感性负载把自身吸收的磁场能返还给电源。


从图3中我们看到,感性负载从电源吸收能量,与感性负载向电源返还能量,这两部分的能量面积相同,代表着感性负载本身不会消耗能量。我们把这种能量的叫做无功能量,对应的功率当然就是无功功率了。


注意到一个事实:从电源到感性负载之间存在供配电线路,它们由电缆和配电导线构成。无功功率在电源和感性负载之间的交换,会在电缆及导线的线路电阻上产生有功消耗,如此一来,造成能量的无功损耗。
这部分能量消耗可以用无功功率电能表测量出来。为了减小无功功率的有功消耗,供电公司要求用电单位配套无功功率的电容补偿装置来减小这种损耗。
供电公司根据无功功率的测量值的大小,满足要求就嘉奖,反之则罚款。因此,企事业单位和居民小区在总配电室内设置无功功率电容补偿装置,等效于节省了电费费用支出。

回答问

对于居家配电来说,我们并没有无功功率消耗的测量指标,供电部门根本就不知道我们家里的感性负载(电冰箱、空调机等等)消耗了多少无功电度值。

我们在智能电表旁边安装了补偿电容,的确有利于减小自己家产生的无功功率。在企业和工厂里,把这种补偿叫做就地无功补偿。如果我们在居家配电设备中也安装就地无功功率补偿装置,它能减小我们居家配电系统与小区电力变压器之间的无功功率交换损耗,是补偿无功功率的很好的方法。


然而,我们明确地知道,居家的电费计量系统中并没有测量和考核无功电度,就算我们有测量值,供电公司也不会对我们嘉奖或者罚款。


其实智能电能表加电容能给居民用电省电费是一些商家促销手段而已,毫无实用价值!
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