探討建筑工程配電無功補償的分析與作用

       當(dāng)前，城市建筑數(shù)量不斷增加，建筑用電需求也隨之不斷擴大，電力浪費現(xiàn)象越來越嚴重。為了降低現(xiàn)代城市建筑電能損耗，避免電力資源浪費現(xiàn)象，建議在建筑電氣設(shè)計中安裝上無功補償裝置，利用該裝置來降低配電網(wǎng)的無功功率，節(jié)約建筑配電線路成本。下面，筆者從無功補償?shù)脑砣胧郑瑢Τ鞘薪ㄖ潆姛o功補償問題進行分析，詳細內(nèi)容如下。

　　一、無功補償?shù)脑?/span>

　　所謂無功補償，實際指無功功率補償，原理是將電網(wǎng)中不消耗電能的一部分功率轉(zhuǎn)換成其他能，利用容性負荷輸出的無功功率來補償感性負荷輸出的有功功率，以此實現(xiàn)無功補償。對配電網(wǎng)運行來說，無功功率補償?shù)幕咀饔檬菍崿F(xiàn)節(jié)能，一個方面降低配電網(wǎng)的線路損耗，節(jié)約線路施工成本，另一方面節(jié)約電能，提高電網(wǎng)中電網(wǎng)的使用率。

　　電網(wǎng)運行中，輸出的功率包括兩種形式：一是有功功率，二是無功功率。前者有功功率會直接消耗電能，通過在電氣設(shè)備的應(yīng)用中將電能直接轉(zhuǎn)變?yōu)楦鞣N需要的機械能、熱能、化學(xué)能和聲能，通過利用這些能源作為主要的工作基礎(chǔ)能源形勢，這部分能源轉(zhuǎn)換方式被稱之為有功率。而另外無功率模式是在工作中不需要消耗電能，知識把電能轉(zhuǎn)換為一種另外的形式，這種能源在電氣設(shè)備中能夠作為做功的必備條件。在同一電路中，電感電流與電容電流矢量方向相反，如果在電磁元件電路中有比例地安裝電容元件，使兩者的電流相互抵消，使電流的矢量與電壓矢量之間的夾角縮小，電源作功能力可大大提高。因此，對感性負荷國內(nèi)外廣泛采用的是并聯(lián)電容器作為無功補償裝置，把具有容性功率負荷的裝置與感性功率負荷并聯(lián)接在同一個電路中，能量在兩種負荷之間相互交換。

　　二、無功功率補償方式

　　無功功率補償最常見的方式是側(cè)集中補償，即在低壓系統(tǒng)中利用自動功率因數(shù)調(diào)整系統(tǒng)裝置，隨著符合的變動和變化自動切換和投入電容器中的超出容量。補償方式分為三相電容自動補償、分相電容自動補償和混合補償三種。

　　1、三相電容自動補償

　　三相電容自動補償方式的補償原理先對簡單，結(jié)構(gòu)構(gòu)造也不復(fù)雜，且當(dāng)其應(yīng)用到具體電路電網(wǎng)時，能有效降低電網(wǎng)施工成本，減少電能損耗。三相電容自動補償?shù)淖畲筇攸c是自動和三相負載平衡，功率補償時，可在三相電容中任取一相，然后按照相關(guān)要求對其進行三相同時透切操作。在三相電容自動補償技術(shù)中，三相同時投切既可同時確保三相電壓質(zhì)量，還能確保一相、二相電壓質(zhì)量。如果三相電壓相近，各相負載平衡，一、二、三相電壓質(zhì)量都能得到有力保障，但如果三相負載不平衡，不僅三相電壓質(zhì)量得不到保障，三相電容自動補償在無功電流補償、功率因數(shù)提高中都發(fā)揮不了作用，輕微者可能會降低無功補償效果，嚴重者極有可能損壞電氣設(shè)備。因此，采用三相電容自動補償方式補償電壓、電能時，一定要確保三相負載的平衡性。

　　2、分相電容自動補償

　　分相電容補償，即每一相單獨分開補償。補償時要分別檢測每一相的電壓、電流，計算出電容，然后對功率因素超出了一定范圍內(nèi)的相進行功率補償。與三相電容補償最大的不同在于，該補償方式具有極強的針對性，能避免盲目補償，確保無功補償?shù)挠行Ш涂煽俊７窒嚯娙葑詣友a償比三相電容自動補償要復(fù)雜，補償中所涉及到的工藝、內(nèi)容很多，原本是容易受到技術(shù)條件限制的，但隨著計算機技術(shù)的不斷推廣與普及，分相電容自動補償技術(shù)現(xiàn)已在建筑配電網(wǎng)設(shè)計、運行中得到了廣泛的應(yīng)用。

　　3、混合補償

　　混合補償指三相電容自動補償與分相電容自動補償相混合，在電路中同時設(shè)置一組三相電容補償裝置和一組分相電容補償裝置，啟動設(shè)備或系統(tǒng)。系統(tǒng)在運行過程中會根據(jù)實際情況，同時結(jié)合檢測結(jié)果自動選擇其中一組補償裝置，使電能資源的利用更加充分。混合補償方式所獲得的無功功率補償效益相對更高，但投資成本也很大，尤其是前期投入費用，遠遠高過前面兩種無功補償技術(shù)。

　　三、建筑配電網(wǎng)無功補償方式的選擇

　　為了降低建筑線路損耗，減少建筑用電，筆者現(xiàn)結(jié)合建筑用電特點，提出以下幾種關(guān)于無功補償方式的選擇途徑，以供參考。

　　1、建筑用電特點

　　現(xiàn)代城市建筑用電主要具有以下幾個特點：建筑照明以及室內(nèi)空調(diào)等用電設(shè)備的負荷變化大，且存在隨機性；各樓層、各用戶用電不均衡，導(dǎo)致三相荷載不平衡。整合這兩個特點，可推知：現(xiàn)代建筑用電大多選用單相負荷，并且該負荷屬于典型的三相荷載不平衡負荷。

　　2、無功補償方式的選擇

　　結(jié)合建筑用電特點來分析建筑配電無功補償方式，得出以下幾種選擇途徑：一，對三相中其中一相（被測相）進行無功補償。這種補償方式雖然可行，但如果控制不當(dāng)，極有可能造成另外兩相過補償，或者欠補償。二，避免過補償。過補償方式一般不予使用，原因在于該方式會升高被補償相的電壓，導(dǎo)致該相內(nèi)用電設(shè)備損壞；三，避免欠補償。欠補償所導(dǎo)致的直接后果是增大被補償相的回路電流，最后導(dǎo)致該相用電設(shè)備因電流過熱而燒壞。由此看來，在建筑配電網(wǎng)無功補償中，盡管建筑配電網(wǎng)負荷屬于典型的三相荷載不平衡電荷，在無功補償時同樣不建議使用三相電容無功補償，以免浪費更多的電力資源，損壞用電設(shè)備。若真正要補償，理應(yīng)選擇分相電容自動補償方式。

　　3、分相電容自動補償其他注意事項

　　在選擇電容器額定容量時應(yīng)注意與變壓器容量的匹配問題，如果選擇大容量電容器組來補償小容量變壓器，則往往會難以做到補償精確；而若是采用小容量電容器組補償大容量變壓器，則將會導(dǎo)致電容器的投切頻繁。我們知道，電容器在接通時，會出現(xiàn)極高的尖峰電流，而若是在電容器組中接入單個電容器，由于已接入電網(wǎng)的電容器此時已成為附加能源，則會產(chǎn)生更大的尖峰電流，這種尖峰電流將對開關(guān)及電器設(shè)備造成損壞。因此，我們應(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補償大容量的變壓器。

　　四、結(jié)束語

　　電網(wǎng)無功補償是一項建設(shè)性的技術(shù)措施，對電網(wǎng)安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟運行都有著不容忽視的作用。由于種種因素，在當(dāng)前的配電網(wǎng)中需要進行合理的探討分析，在工程施工中的各種技術(shù)問題都值得我們?nèi)パ芯亢吞剿鳎瑸槿蘸笫┕ぶ刑峁┯辛Φ膮⒄找罁?jù)和技術(shù)基礎(chǔ)。