民用建筑配電系統(tǒng)無功補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用

許恒　戴海光

摘 要：城市化進(jìn)程的不斷加快使得民用建筑數(shù)量急劇增多，與此同時(shí)，城市用電量也在快速增長。對(duì)于提高用電效率而言，無功補(bǔ)償裝置一直是配電系統(tǒng)中重要的組成部分。通過研究民用建筑配電系統(tǒng)的無功補(bǔ)償，對(duì)無功補(bǔ)償?shù)膸追N方式進(jìn)行了梳理，并針對(duì)民用建筑工程給出了功率補(bǔ)償?shù)倪x擇方法，最后通過實(shí)例說明了無功補(bǔ)償?shù)木唧w應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：民用建筑；配電系統(tǒng)；無功補(bǔ)償；三相電容

中圖分類號(hào)：TU852 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）04-0063-02

隨著時(shí)代的發(fā)展，高樓大廈拔地而起，辦公樓、住宅樓、商場、賓館等隨處可見。對(duì)民用建筑的負(fù)荷特點(diǎn)進(jìn)行分析后得出，其主要為單相感性負(fù)荷，功率因數(shù)較小，這樣就會(huì)給電網(wǎng)帶來大比重的滯后無功功率，進(jìn)而降低了供電效率。對(duì)此，需要采取相應(yīng)的措施來補(bǔ)償電網(wǎng)中的無功功率，以充分利用配電設(shè)備，達(dá)到減少線路損耗等目的。無功補(bǔ)償裝置是補(bǔ)償無功的專用裝置，但值得注意的是，在民用建筑工程中，要正確選擇無功補(bǔ)償裝置，保證三相平衡。本文主要研究了在三相不平衡的條件下，如何解決功率補(bǔ)償問題。

1 無功補(bǔ)償方式梳理

通常情況下，在負(fù)荷側(cè)進(jìn)行集中的無功補(bǔ)償是最為理想的補(bǔ)償方式，即在變壓器的低壓側(cè)等低壓系統(tǒng)中，通過采用功率因數(shù)調(diào)整裝置，進(jìn)行無功的自動(dòng)調(diào)節(jié)，它可以依據(jù)負(fù)荷的變化進(jìn)行電容器的自動(dòng)投入或切除。具體而言，其補(bǔ)償方式有三種，即三相電容自動(dòng)補(bǔ)償、分相電容自動(dòng)補(bǔ)償和混合補(bǔ)償。在此，筆者對(duì)這三種補(bǔ)償方式的特點(diǎn)進(jìn)行了分析：①三相電容自動(dòng)補(bǔ)償。其結(jié)構(gòu)較為簡單，投資少，因此，這一方式在配電系統(tǒng)中得到了大量的應(yīng)用。在無功補(bǔ)償過程中，三相中的任一相取得信號(hào)后，依據(jù)結(jié)果需要，將三相中的電容投切掉相同的數(shù)量。這種補(bǔ)償方式在負(fù)荷平衡的系統(tǒng)中使用十分適宜。②分相電容自動(dòng)補(bǔ)償。顧名思義，這種補(bǔ)償方式是對(duì)每相進(jìn)行獨(dú)立補(bǔ)償，首先對(duì)各相的電流和電壓進(jìn)行檢測，當(dāng)某一相的功率因數(shù)超出范圍時(shí)，即進(jìn)行該相的無功功率補(bǔ)償。這種補(bǔ)償方式有效避免了盲目補(bǔ)償，大大提高了資源的利用效率，但在操作上要比三相電容自動(dòng)補(bǔ)償復(fù)雜一些。近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，這種補(bǔ)償技術(shù)也已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于民用建筑的配電系統(tǒng)中。③混合補(bǔ)償。這種補(bǔ)償方式就是設(shè)置一組三相電容自動(dòng)補(bǔ)償，再設(shè)置一組分相電容自動(dòng)補(bǔ)償，依據(jù)檢測的結(jié)果進(jìn)行補(bǔ)償方式的自動(dòng)選擇，它可以實(shí)現(xiàn)資源的充分利用。

2 民用建筑配電系統(tǒng)中功率補(bǔ)償?shù)倪x擇

在民用建筑中，普遍情況下是單相負(fù)荷，并且負(fù)荷的變化隨機(jī)性較大，用戶用電存在嚴(yán)重的不平衡性，這屬于典型的三相不平衡負(fù)荷。如何合理地選擇民用建筑負(fù)荷的功率補(bǔ)償方法呢？上文已經(jīng)分析出三相電容自動(dòng)補(bǔ)償方法主要是依據(jù)檢測一相的電壓來進(jìn)行補(bǔ)償，它對(duì)所測量的那一相的補(bǔ)償是有效的，但是對(duì)于另外兩相來說，就可能會(huì)出現(xiàn)過補(bǔ)償或是欠補(bǔ)償現(xiàn)象，無論是過補(bǔ)償還是欠補(bǔ)償，都會(huì)對(duì)用電設(shè)備和保護(hù)元件造成不良的影響。因此，這種補(bǔ)償方式無法滿足三相不平衡負(fù)荷的需求。相對(duì)而言，分相電容補(bǔ)償則無需考慮三相是否平衡，也不會(huì)出現(xiàn)過補(bǔ)償或是欠補(bǔ)償?shù)默F(xiàn)象，它可以保證三相電壓的平衡，也可以保證三相電流的平衡。因此，這種補(bǔ)償方法可以大大提高電網(wǎng)的效率，改善電網(wǎng)的質(zhì)量，也能實(shí)現(xiàn)節(jié)能。就資源利用效率來說，混合補(bǔ)償是一種最佳的補(bǔ)償方式，但其前期的投資較大。本文結(jié)合民用建筑的特點(diǎn)，判斷出采用分相電容補(bǔ)償是最佳的選擇。

3 案例分析

本節(jié)以某民用建筑配電系統(tǒng)的無功補(bǔ)償設(shè)計(jì)為例，對(duì)無功補(bǔ)償?shù)木唧w應(yīng)用進(jìn)行說明。該綜合大樓屬于高層建筑，總建筑面積為3.2×104 m2，其主要的用電設(shè)備包括空調(diào)機(jī)組、風(fēng)機(jī)、電梯和燈具等，功率因數(shù)在0.45～0.75之間。400 V采用單母線分段方式，起初在每段母線上均設(shè)置有相應(yīng)的三相自動(dòng)無功補(bǔ)償裝置，其功率因數(shù)整定值為0.92.在運(yùn)行過程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)儀器、燈具等被燒壞的現(xiàn)象，表1給出了改裝之前的抄表記錄。

可見，采用三相電容自動(dòng)補(bǔ)償方法后，A相和C相的電壓偏高，B相的電壓偏低，這對(duì)于用電設(shè)備而言是非常危險(xiǎn)的。因此，我們進(jìn)行了補(bǔ)償裝置的改裝，使用了KDCF300低壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置，它屬于分相電容補(bǔ)償方式，其功率因數(shù)整定值依然設(shè)置為0.92，裝置投入運(yùn)行后，三相電壓保持在215～225 V之間，功率因數(shù)也保持在0.92～0.94之間，取得了很好的無功補(bǔ)償效果。就當(dāng)前的低壓補(bǔ)償電容器技術(shù)和相應(yīng)的制造技術(shù)而言，在民用建筑的配電系統(tǒng)中，使用分相電容自動(dòng)補(bǔ)償是最為適宜的補(bǔ)償方式。

4 結(jié)束語

本文對(duì)三相電容自動(dòng)補(bǔ)償、分相電容自動(dòng)補(bǔ)償和混合補(bǔ)償這三種無功補(bǔ)償方式進(jìn)行了梳理，它們都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，在實(shí)際運(yùn)用中，應(yīng)該具體問題具體分析。就民用建筑的配電系統(tǒng)來說，選擇分相電容補(bǔ)償方式是最為適宜的，這是因?yàn)槊裼媒ㄖ械呢?fù)荷存在嚴(yán)重的不平衡性?？偠灾?，電網(wǎng)的無功管理需要選擇合理的無功補(bǔ)償方式。另外，電力器件和電力電子技術(shù)的迅速發(fā)展也使得無功補(bǔ)償裝置有了很大的發(fā)展空間，無功補(bǔ)償技術(shù)將會(huì)更加成熟，從而為電網(wǎng)作出更大的貢獻(xiàn)。當(dāng)然，這也需要相關(guān)工作人員付出更多的心血和汗水。

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〔編輯：曹月〕

Abstract： With the accelerating of urbanization process makes the civil building number increase rapidly， at the same time， the city electricity consumption is also growing fast. Reactive power compensation device for improving the efficiency of electricity has been the important part of power distribution system. By studying the civil building distribution system reactive power compensation， generalizes the several ways of reactive power compensation， and for civil building engineering is given the choice of power compensation method， finally through the example is given to illustrate the specific application of reactive power compensation.

Key words： civil construction； distribution system； reactive power compensation； three-phase capacitor