探討建筑工程配電無功補償的分析與作用

探討建筑工程配電無功補償的分析與作用

       當前，城市建筑數量不斷增加，建筑用電需求也隨之不斷擴大，電力浪費現象越來越嚴重。為了降低現代城市建筑電能損耗，避免電力資源浪費現象，建議在建筑電氣設計中安裝上無功補償裝置，利用該裝置來降低配電網的無功功率，節約建筑配電線路成本。下面，筆者從無功補償的原理入手，對城市建筑配電無功補償問題進行分析，詳細內容如下。

　　一、無功補償的原理

　　所謂無功補償，實際指無功功率補償，原理是將電網中不消耗電能的一部分功率轉換成其他能，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，以此實現無功補償。對配電網運行來說，無功功率補償的基本作用是實現節能，一個方面降低配電網的線路損耗，節約線路施工成本，另一方面節約電能，提高電網中電網的使用率。

　　電網運行中，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，通過在電氣設備的應用中將電能直接轉變為各種需要的機械能、熱能、化學能和聲能，通過利用這些能源作為主要的工作基礎能源形勢，這部分能源轉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，知識把電能轉換為一種另外的形式，這種能源在電氣設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，對感性負荷國內外廣泛采用的是并聯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集中補償，即在低壓系統中利用自動功率因數調整系統裝置，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，結構構造也不復雜，且當其應用到具體電路電網時，能有效降低電網施工成本，減少電能損耗。三相電容自動補償的最大特點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中，三相同時投切既可同時確保三相電壓質量，還能確保一相、二相電壓質量。如果三相電壓相近，各相負載平衡，一、二、三相電壓質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、功率因數提高中都發揮不了作用，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，確保無功補償的有效和可靠。分相電容自動補償比三相電容自動補償要復雜，補償中所涉及到的工藝、內容很多，原本是容易受到技術條件限制的，但隨著計算機技術的不斷推廣與普及，分相電容自動補償技術現已在建筑配電網設計、運行中得到了廣泛的應用。

　　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，啟動設備或系統。系統在運行過程中會根據實際情況，同時結合檢測結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。

　　三、建筑配電網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，筆者現結合建筑用電特點，提出以下幾種關于無功補償方式的選擇途徑，以供參考。

　　1、建筑用電特點

　　現代城市建筑用電主要具有以下幾個特點：建筑照明以及室內空調等用電設備的負荷變化大，且存在隨機性；各樓層、各用戶用電不均衡，導致三相荷載不平衡。整合這兩個特點，可推知：現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，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，導致該相內用電設備損壞；三，避免欠補償。欠補償所導致的直接后果是增大被補償相的回路電流，最后導致該相用電設備因電流過熱而燒壞。由此看來，在建筑配電網無功補償中，盡管建筑配電網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，損壞用電設備。若真正要補償，理應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，則將會導致電容器的投切頻繁。我們知道，電容器在接通時，會出現極高的尖峰電流，而若是在電容器組中接入單個電容器，由于已接入電網的電容器此時已成為附加能源，則會產生更大的尖峰電流，這種尖峰電流將對開關及電器設備造成損壞。因此，我們應盡可能減少電容器的投切次數，也即不宜采用小容量電容器組來補償大容量的變壓器。

　　四、結束語

　　電網無功補償是一項建設性的技術措施，對電網安全、優質、經濟運行都有著不容忽視的作用。由于種種因素，在當前的配電網中需要進行合理的探討分析，在工程施工中的各種技術問題都值得我們去研究和探索，為日后施工中提供有力的參照依據和技術基礎。