民用建筑配电系统无功补偿的应用

许恒　戴海光

摘 要：城市化进程的不断加快使得民用建筑数量急剧增多，与此同时，城市用电量也在快速增长。对于提高用电效率而言，无功补偿装置一直是配电系统中重要的组成部分。通过研究民用建筑配电系统的无功补偿，对无功补偿的几种方式进行了梳理，并针对民用建筑工程给出了功率补偿的选择方法，最后通过实例说明了无功补偿的具体应用。

关键词：民用建筑；配电系统；无功补偿；三相电容

中图分类号：TU852 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）04-0063-02

随着时代的发展，高楼大厦拔地而起，办公楼、住宅楼、商场、宾馆等随处可见。对民用建筑的负荷特点进行分析后得出，其主要为单相感性负荷，功率因数较小，这样就会给电网带来大比重的滞后无功功率，进而降低了供电效率。对此，需要采取相应的措施来补偿电网中的无功功率，以充分利用配电设备，达到减少线路损耗等目的。无功补偿装置是补偿无功的专用装置，但值得注意的是，在民用建筑工程中，要正确选择无功补偿装置，保证三相平衡。本文主要研究了在三相不平衡的条件下，如何解决功率补偿问题。

1 无功补偿方式梳理

通常情况下，在负荷侧进行集中的无功补偿是最为理想的补偿方式，即在变压器的低压侧等低压系统中，通过采用功率因数调整装置，进行无功的自动调节，它可以依据负荷的变化进行电容器的自动投入或切除。具体而言，其补偿方式有三种，即三相电容自动补偿、分相电容自动补偿和混合补偿。在此，笔者对这三种补偿方式的特点进行了分析：①三相电容自动补偿。其结构较为简单，投资少，因此，这一方式在配电系统中得到了大量的应用。在无功补偿过程中，三相中的任一相取得信号后，依据结果需要，将三相中的电容投切掉相同的数量。这种补偿方式在负荷平衡的系统中使用十分适宜。②分相电容自动补偿。顾名思义，这种补偿方式是对每相进行独立补偿，首先对各相的电流和电压进行检测，当某一相的功率因数超出范围时，即进行该相的无功功率补偿。这种补偿方式有效避免了盲目补偿，大大提高了资源的利用效率，但在操作上要比三相电容自动补偿复杂一些。近年来，随着计算机技术的飞速发展，这种补偿技术也已经被广泛地应用于民用建筑的配电系统中。③混合补偿。这种补偿方式就是设置一组三相电容自动补偿，再设置一组分相电容自动补偿，依据检测的结果进行补偿方式的自动选择，它可以实现资源的充分利用。

2 民用建筑配电系统中功率补偿的选择

在民用建筑中，普遍情况下是单相负荷，并且负荷的变化随机性较大，用户用电存在严重的不平衡性，这属于典型的三相不平衡负荷。如何合理地选择民用建筑负荷的功率补偿方法呢？上文已经分析出三相电容自动补偿方法主要是依据检测一相的电压来进行补偿，它对所测量的那一相的补偿是有效的，但是对于另外两相来说，就可能会出现过补偿或是欠补偿现象，无论是过补偿还是欠补偿，都会对用电设备和保护元件造成不良的影响。因此，这种补偿方式无法满足三相不平衡负荷的需求。相对而言，分相电容补偿则无需考虑三相是否平衡，也不会出现过补偿或是欠补偿的现象，它可以保证三相电压的平衡，也可以保证三相电流的平衡。因此，这种补偿方法可以大大提高电网的效率，改善电网的质量，也能实现节能。就资源利用效率来说，混合补偿是一种最佳的补偿方式，但其前期的投资较大。本文结合民用建筑的特点，判断出采用分相电容补偿是最佳的选择。

3 案例分析

本节以某民用建筑配电系统的无功补偿设计为例，对无功补偿的具体应用进行说明。该综合大楼属于高层建筑，总建筑面积为3.2×104 m2，其主要的用电设备包括空调机组、风机、电梯和灯具等，功率因数在0.45～0.75之间。400 V采用单母线分段方式，起初在每段母线上均设置有相应的三相自动无功补偿装置，其功率因数整定值为0.92.在运行过程中，经常会出现仪器、灯具等被烧坏的现象，表1给出了改装之前的抄表记录。

可见，采用三相电容自动补偿方法后，A相和C相的电压偏高，B相的电压偏低，这对于用电设备而言是非常危险的。因此，我们进行了补偿装置的改装，使用了KDCF300低压动态无功补偿装置，它属于分相电容补偿方式，其功率因数整定值依然设置为0.92，装置投入运行后，三相电压保持在215～225 V之间，功率因数也保持在0.92～0.94之间，取得了很好的无功补偿效果。就当前的低压补偿电容器技术和相应的制造技术而言，在民用建筑的配电系统中，使用分相电容自动补偿是最为适宜的补偿方式。

4 结束语

本文对三相电容自动补偿、分相电容自动补偿和混合补偿这三种无功补偿方式进行了梳理，它们都有各自的优缺点，在实际运用中，应该具体问题具体分析。就民用建筑的配电系统来说，选择分相电容补偿方式是最为适宜的，这是因为民用建筑中的负荷存在严重的不平衡性。总而言之，电网的无功管理需要选择合理的无功补偿方式。另外，电力器件和电力电子技术的迅速发展也使得无功补偿装置有了很大的发展空间，无功补偿技术将会更加成熟，从而为电网作出更大的贡献。当然，这也需要相关工作人员付出更多的心血和汗水。

参考文献

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[3]中国航空工业规划设计研究院组.工业与民用配电设计手册[M].第3版.北京：中国电力出版社，2006：11-13.

[4]北京照明学会照明设计委员会.照明设计手册[M].第2版.北京：中国电力出版社，2006.

〔编辑：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