建筑工程配電無功補(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)行電氣安裝的過程中，通常都會(huì)增加無功補(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 建筑工程配電無功補(bǔ)償?shù)脑砑皟?yōu)勢(shì)

在為建筑工程選擇無功補(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)的無功功率，無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)際電荷流通過程中就可以進(jìn)行交換。

無功補(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)行過程中保持自身良好的無功補(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)行過程中直接產(chǎn)生的能源轉(zhuǎn)換，形成電能消耗；而無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，而且無需消耗太多的電能。所以很明顯無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?，F(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。未來在先進(jìn)科技的支持下，無功補(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)用比較廣泛的無功補(bǔ)償方式

無功補(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)中增加無功補(bǔ)償裝置毫無疑問是有必要性的，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)景越來越多，如此一來每家每戶的用電情況就會(huì)存在很多的可能性，無論是用電時(shí)間還是用電內(nèi)容，都比較隨機(jī)。同理，正因?yàn)槿绱耍麄€(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)，選擇無功補(bǔ)償方式時(shí)，還要全面了解各類無功補(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)的無功補(bǔ)償方案。建筑工程配電系統(tǒng)中無功補(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)償或過補(bǔ)償?shù)默F(xiàn)象。其二是避開過補(bǔ)償方式，功率過補(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小，而變壓器容量過大，則將會(huì)導(dǎo)致電容器的投切過于頻繁。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)生很高的過電流造成供電回路過載，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)過以上分析不難發(fā)現(xiàn)，建筑工程配電無功補(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)配置的過程中，不斷優(yōu)化和改進(jìn)無功補(bǔ)償方式，提高無功補(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。