建筑工程配電無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆治雠c選擇

王曾璞

（哈爾濱工業(yè)大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院，黑龍江 哈爾濱150000）

在現(xiàn)代化建筑大工程當(dāng)中，電力系統(tǒng)已經(jīng)成為了必不可少的一部分，對(duì)完善建筑功能具有重要作用。但是其產(chǎn)生的電力能源損耗也不容小覷，所以建筑單位在進(jìn)行電氣安裝的過(guò)程中，通常都會(huì)增加無(wú)功補(bǔ)償措施，以降低線路功率，節(jié)約電力成本，以滿足人們對(duì)于建筑節(jié)能的需求。無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆绞接泻芏喾N，在實(shí)際進(jìn)行方案選擇時(shí)需根據(jù)建筑用電特點(diǎn)等進(jìn)行科學(xué)合理分析和選用，這樣才能最大程度發(fā)揮無(wú)功補(bǔ)償裝置的優(yōu)勢(shì)，提高電能利用率。

1 建筑工程配電無(wú)功補(bǔ)償?shù)脑砑皟?yōu)勢(shì)

在為建筑工程選擇無(wú)功補(bǔ)償方法之前，相關(guān)工作人員首先需要充分了解其作用原理，所謂無(wú)功補(bǔ)償，實(shí)際上就是在不消耗電能的前提下，實(shí)現(xiàn)對(duì)配單系統(tǒng)的電能轉(zhuǎn)化，以維持電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，補(bǔ)償其他部分的電能損耗。電力系統(tǒng)當(dāng)中包含兩種功率：一種是有功功率，另外一種則是與之相對(duì)應(yīng)的無(wú)功功率，無(wú)功功率主要是由容性符合輸出，有功功率主要是由感性符合輸出的，要想實(shí)現(xiàn)無(wú)功功率補(bǔ)償效果，就需要對(duì)二者進(jìn)行合理轉(zhuǎn)換。目前我國(guó)普遍采用的無(wú)功功率補(bǔ)償措施是將電容器進(jìn)行并聯(lián)處理，把有功功率裝置和無(wú)功功率裝置連接到同一個(gè)電路當(dāng)中，這樣在實(shí)際電荷流通過(guò)程中就可以進(jìn)行交換。

無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)之所以在建筑配電系統(tǒng)中能夠得以普及應(yīng)用，最主要的原因是它能夠在電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中保持自身良好的無(wú)功補(bǔ)償狀態(tài)，以達(dá)到減少電能損耗的效果，具有比較突出的節(jié)能作用，既有助于提高電力企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，又利于節(jié)約用戶用電量。建筑工程配電網(wǎng)的有功功率輸出部分主要是設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中直接產(chǎn)生的能源轉(zhuǎn)換，形成電能消耗；而無(wú)功功率輸出部分雖然不能做功，但是也能夠產(chǎn)生一定的能量交換，給電力設(shè)備運(yùn)行提供一些動(dòng)力，而且無(wú)需消耗太多的電能。所以很明顯無(wú)功功率輸出要比有功功率輸出所消耗的電能低很多，有功輸出與無(wú)功輸出相互配合作用可以有效提高電能利用率以及相關(guān)電氣設(shè)備的性能水平。現(xiàn)代建筑本身就有許多地方要使用電氣產(chǎn)品，對(duì)電能的消耗非常高，如果能夠合理選擇使用無(wú)功補(bǔ)償裝置，便可以節(jié)約很大一部分電能，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化建設(shè)的目標(biāo)。這樣既有利于促進(jìn)建筑行業(yè)向著節(jié)能方向發(fā)展，又有利于加快我國(guó)節(jié)約型社會(huì)的建設(shè)步伐，好處良多。未來(lái)在先進(jìn)科技的支持下，無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)還會(huì)得到進(jìn)一步完善，將其與其他各項(xiàng)節(jié)能科技有效融合，可以大大提高無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的性能，為人們提供更加優(yōu)質(zhì)的供電服務(wù)，其應(yīng)用空間十分廣闊。

2 目前我國(guó)應(yīng)用比較廣泛的無(wú)功補(bǔ)償方式

無(wú)功補(bǔ)償方式大體上可以分為三類，且都是基于現(xiàn)代化自動(dòng)技術(shù)的基礎(chǔ)上所實(shí)現(xiàn)的，具體內(nèi)容如下：

2.1 三相電容自動(dòng)補(bǔ)償方式。三相電容自動(dòng)補(bǔ)償裝置的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，制作和安裝成本比較低，所以在建筑電力系統(tǒng)中應(yīng)用頻率比較高。該裝置發(fā)揮功率補(bǔ)償作用時(shí)，補(bǔ)償信號(hào)可以從三相中的任何一項(xiàng)進(jìn)行獲取，最后三相會(huì)依據(jù)檢測(cè)結(jié)果同時(shí)投切出同等份額的電容。通常情況下，三相電容自動(dòng)補(bǔ)償裝置在三相負(fù)載平衡的電力系統(tǒng)當(dāng)中適用性更強(qiáng)，電路中的三相電流、三相電壓和三相負(fù)載越接近，三相電容自動(dòng)補(bǔ)償?shù)娜嗨麣W切質(zhì)量就越高。需要注意的是，當(dāng)三相負(fù)載不平衡時(shí)，應(yīng)當(dāng)盡量避免使用該無(wú)功補(bǔ)償方式，否則可能會(huì)取得適得其反的效果，而且可能造成一定程度的電力設(shè)備損壞。

2.2 分相電容自動(dòng)補(bǔ)償方式。分相電容自動(dòng)補(bǔ)償就是每相單獨(dú)補(bǔ)償，通過(guò)檢測(cè)每一相的電壓、電流，當(dāng)每相功率因素或電壓與設(shè)定值比較超出某一范圍時(shí)，每相分別進(jìn)行單獨(dú)補(bǔ)償，有針對(duì)性地進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，避免補(bǔ)償?shù)拿つ啃?，提高資源利用率。

2.3 混合形式補(bǔ)償方式?；旌涎a(bǔ)償指三相電容自動(dòng)補(bǔ)償與分相電容自動(dòng)補(bǔ)償相混合，在電路中同時(shí)設(shè)置一組三相電容補(bǔ)償裝置和一組分相電容補(bǔ)償裝置，啟動(dòng)設(shè)備或系統(tǒng)。系統(tǒng)會(huì)根據(jù)實(shí)際情況自動(dòng)選擇其中一組補(bǔ)償裝置，使電能資源的利用更加充分?；旌涎a(bǔ)償方式所獲得的無(wú)功功率補(bǔ)償效益相對(duì)更高，投資成本及精確程度均在前兩種補(bǔ)償方法之間。

3 建工程筑配電無(wú)功補(bǔ)償方式的選擇

在建筑工程配電系統(tǒng)當(dāng)中增加無(wú)功補(bǔ)償裝置毫無(wú)疑問(wèn)是有必要性的，一方面這可以滿足人們對(duì)于減少電能損耗的需求，另一方面又可以減少電力線路或電氣設(shè)備的損耗，提高建筑工程配電系統(tǒng)的使用壽命。但是因?yàn)楝F(xiàn)代建筑工程配電布置復(fù)雜多樣，所以在進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償裝方式選擇時(shí)，還應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行合理選擇，具體而言在選擇過(guò)程中主要應(yīng)考慮到以下三個(gè)方面因素：

3.1 建筑工程中居民的用電需求。建筑工程進(jìn)行配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)和布置的主要目的就是為了滿足建筑當(dāng)中住戶的用電需求，所以在對(duì)其進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償方式選擇時(shí)，相關(guān)工作人員首先應(yīng)當(dāng)對(duì)建筑的整體用電需求和特點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，這樣才能有針對(duì)性地選擇最為恰當(dāng)?shù)臒o(wú)功補(bǔ)償裝置。通常而言，建筑居民用電會(huì)存在隨機(jī)性與差異性特點(diǎn)，這與電氣產(chǎn)品的增加和品類的豐富密切相關(guān)。以往人們?cè)诮ㄖ杏秒姶蠖喽际菫榱苏彰?，而現(xiàn)在隨著電視、空調(diào)洗衣機(jī)、冰箱、手機(jī)、電腦等多種電氣設(shè)備的普及應(yīng)用，人們需要用電的場(chǎng)景越來(lái)越多，如此一來(lái)每家每戶的用電情況就會(huì)存在很多的可能性，無(wú)論是用電時(shí)間還是用電內(nèi)容，都比較隨機(jī)。同理，正因?yàn)槿绱?，整個(gè)建筑用電情況自然也就存在較大差異性，所以建筑配電系統(tǒng)的電力荷載通常是不平衡的?？紤]到這種建筑用電特性，在為建筑配置無(wú)功補(bǔ)償裝置時(shí)，選擇單相負(fù)荷補(bǔ)償方式效果會(huì)更為良好。

3.2 各類無(wú)功補(bǔ)償方式的優(yōu)缺點(diǎn)。在充分考慮到建筑工程中居民實(shí)際用電需求的同時(shí)，選擇無(wú)功補(bǔ)償方式時(shí)，還要全面了解各類無(wú)功補(bǔ)償方式的優(yōu)缺點(diǎn)，然后將其與建筑用電情況進(jìn)行綜合分析，從而選出性價(jià)比最優(yōu)的無(wú)功補(bǔ)償方案。建筑工程配電系統(tǒng)中無(wú)功補(bǔ)償?shù)膶?shí)現(xiàn)方式通常有三種：其一是選擇三相電荷中的任一項(xiàng)進(jìn)行補(bǔ)償，這種方式操作起來(lái)比較簡(jiǎn)便，但是容易因?yàn)槿藶槭韬龆屍渌麅上喈a(chǎn)生欠補(bǔ)償或過(guò)補(bǔ)償?shù)默F(xiàn)象。其二是避開(kāi)過(guò)補(bǔ)償方式，功率過(guò)補(bǔ)償理論上是不允許發(fā)生的，因?yàn)檫@種情況的發(fā)生容易造成電力系統(tǒng)電壓升高，影響供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，還會(huì)損壞電力設(shè)備，增加電力公司的損失。其三是避免欠補(bǔ)償方式，欠補(bǔ)償情況的發(fā)生會(huì)增加電路中被補(bǔ)償相的回路電力，從而產(chǎn)生大量的電流熱，如果不加控制會(huì)燒壞線路，造成電力系統(tǒng)故障。分析后可以發(fā)現(xiàn)，在建筑工程配電系統(tǒng)當(dāng)中，選擇分相電容自動(dòng)補(bǔ)償方式，其優(yōu)勢(shì)是比較突出的。

3.3 分相電容自動(dòng)補(bǔ)償方式的注意事項(xiàng)。由上可知，建筑工程配電系統(tǒng)選擇分相電容自動(dòng)補(bǔ)償方式更具實(shí)用性，但是該種補(bǔ)償方式使用過(guò)程中也有一些注意事項(xiàng)：在選擇電容器時(shí)應(yīng)當(dāng)對(duì)其額定容量進(jìn)行確認(rèn)，避免與變壓器容量不匹配。如果選擇的電容器組容量比較大，而變壓器容量卻比較小，功率補(bǔ)償精度就難以得到保障；相反如果容量電容器組容量過(guò)小，而變壓器容量過(guò)大，則將會(huì)導(dǎo)致電容器的投切過(guò)于頻繁。電容器在接通時(shí)，會(huì)出現(xiàn)極高的尖峰電流，而若是在電容器組中接入單個(gè)電容器，由于已接人電網(wǎng)的電容器此時(shí)已成為附加能源，則會(huì)產(chǎn)生更大的尖峰電流，這種尖峰電流將對(duì)開(kāi)關(guān)及電氣設(shè)備造成損壞。因此，應(yīng)盡可能減少電容器的投切次數(shù)，也即不宜采用小容量電容器組來(lái)補(bǔ)償大容量的變壓器。另一方面，由于目前電網(wǎng)中大量存在非線性負(fù)荷，使得電網(wǎng)中的諧波含量常常很高。裝在電網(wǎng)上的電容器，從低壓側(cè)看它與變壓器的感抗及剩余的電網(wǎng)電感形成一個(gè)振蕩回路。當(dāng)這一回路的固有頻率與電流諧波的頻率相互重合時(shí)，振蕩回路的勵(lì)磁電流將使回路產(chǎn)生很高的過(guò)電流造成供電回路過(guò)載，甚至引起電容器的燒毀。因此，在電容器接通回路中需要串聯(lián)一個(gè)電感，一則防止產(chǎn)生諧振，二則可吸收高次諧波電流。

經(jīng)過(guò)以上分析不難發(fā)現(xiàn)，建筑工程配電無(wú)功補(bǔ)償對(duì)于實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能，促進(jìn)電力行業(yè)的低碳節(jié)能發(fā)展以及節(jié)約人們的用電支出等，都具有重要意義。除此之外，配電系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償也是維持電力系統(tǒng)更加健康穩(wěn)定運(yùn)行的重要措施，所以相關(guān)行業(yè)工作者應(yīng)當(dāng)對(duì)此給予高度重視，在實(shí)際進(jìn)行電力系統(tǒng)配置的過(guò)程中，不斷優(yōu)化和改進(jìn)無(wú)功補(bǔ)償方式，提高無(wú)功補(bǔ)償質(zhì)量，為推動(dòng)我國(guó)現(xiàn)代化節(jié)能社會(huì)的建設(shè)貢獻(xiàn)自己的一份力量。