民用建筑配電系統(tǒng)無功補償?shù)膽?/h1>
2014-05-19 22:01許恒戴海光
科技與創(chuàng)新 2014年4期
許恒 戴海光
摘 要：城市化進程的不斷加快使得民用建筑數(shù)量急劇增多，與此同時，城市用電量也在快速增長。對于提高用電效率而言，無功補償裝置一直是配電系統(tǒng)中重要的組成部分。通過研究民用建筑配電系統(tǒng)的無功補償，對無功補償?shù)膸追N方式進行了梳理，并針對民用建筑工程給出了功率補償?shù)倪x擇方法，最后通過實例說明了無功補償?shù)木唧w應用。
關鍵詞：民用建筑；配電系統(tǒng)；無功補償；三相電容
中圖分類號：TU852 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）04-0063-02
隨著時代的發(fā)展，高樓大廈拔地而起，辦公樓、住宅樓、商場、賓館等隨處可見。對民用建筑的負荷特點進行分析后得出，其主要為單相感性負荷，功率因數(shù)較小，這樣就會給電網(wǎng)帶來大比重的滯后無功功率，進而降低了供電效率。對此，需要采取相應的措施來補償電網(wǎng)中的無功功率，以充分利用配電設備，達到減少線路損耗等目的。無功補償裝置是補償無功的專用裝置，但值得注意的是，在民用建筑工程中，要正確選擇無功補償裝置，保證三相平衡。本文主要研究了在三相不平衡的條件下，如何解決功率補償問題。
1 無功補償方式梳理
通常情況下，在負荷側進行集中的無功補償是最為理想的補償方式，即在變壓器的低壓側等低壓系統(tǒng)中，通過采用功率因數(shù)調整裝置，進行無功的自動調節(jié)，它可以依據(jù)負荷的變化進行電容器的自動投入或切除。具體而言，其補償方式有三種，即三相電容自動補償、分相電容自動補償和混合補償。在此，筆者對這三種補償方式的特點進行了分析：①三相電容自動補償。其結構較為簡單，投資少，因此，這一方式在配電系統(tǒng)中得到了大量的應用。在無功補償過程中，三相中的任一相取得信號后，依據(jù)結果需要，將三相中的電容投切掉相同的數(shù)量。這種補償方式在負荷平衡的系統(tǒng)中使用十分適宜。②分相電容自動補償。顧名思義，這種補償方式是對每相進行獨立補償，首先對各相的電流和電壓進行檢測，當某一相的功率因數(shù)超出范圍時，即進行該相的無功功率補償。這種補償方式有效避免了盲目補償，大大提高了資源的利用效率，但在操作上要比三相電容自動補償復雜一些。近年來，隨著計算機技術的飛速發(fā)展，這種補償技術也已經(jīng)被廣泛地應用于民用建筑的配電系統(tǒng)中。③混合補償。這種補償方式就是設置一組三相電容自動補償，再設置一組分相電容自動補償，依據(jù)檢測的結果進行補償方式的自動選擇，它可以實現(xiàn)資源的充分利用。
2 民用建筑配電系統(tǒng)中功率補償?shù)倪x擇
在民用建筑中，普遍情況下是單相負荷，并且負荷的變化隨機性較大，用戶用電存在嚴重的不平衡性，這屬于典型的三相不平衡負荷。如何合理地選擇民用建筑負荷的功率補償方法呢？上文已經(jīng)分析出三相電容自動補償方法主要是依據(jù)檢測一相的電壓來進行補償，它對所測量的那一相的補償是有效的，但是對于另外兩相來說，就可能會出現(xiàn)過補償或是欠補償現(xiàn)象，無論是過補償還是欠補償，都會對用電設備和保護元件造成不良的影響。因此，這種補償方式無法滿足三相不平衡負荷的需求。相對而言，分相電容補償則無需考慮三相是否平衡，也不會出現(xiàn)過補償或是欠補償?shù)默F(xiàn)象，它可以保證三相電壓的平衡，也可以保證三相電流的平衡。因此，這種補償方法可以大大提高電網(wǎng)的效率，改善電網(wǎng)的質量，也能實現(xiàn)節(jié)能。就資源利用效率來說，混合補償是一種最佳的補償方式，但其前期的投資較大。本文結合民用建筑的特點，判斷出采用分相電容補償是最佳的選擇。
3 案例分析
本節(jié)以某民用建筑配電系統(tǒng)的無功補償設計為例，對無功補償?shù)木唧w應用進行說明。該綜合大樓屬于高層建筑，總建筑面積為3.2×104 m2，其主要的用電設備包括空調機組、風機、電梯和燈具等，功率因數(shù)在0.45～0.75之間。400 V采用單母線分段方式，起初在每段母線上均設置有相應的三相自動無功補償裝置，其功率因數(shù)整定值為0.92.在運行過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)儀器、燈具等被燒壞的現(xiàn)象，表1給出了改裝之前的抄表記錄。
可見，采用三相電容自動補償方法后，A相和C相的電壓偏高，B相的電壓偏低，這對于用電設備而言是非常危險的。因此，我們進行了補償裝置的改裝，使用了KDCF300低壓動態(tài)無功補償裝置，它屬于分相電容補償方式，其功率因數(shù)整定值依然設置為0.92，裝置投入運行后，三相電壓保持在215～225 V之間，功率因數(shù)也保持在0.92～0.94之間，取得了很好的無功補償效果。就當前的低壓補償電容器技術和相應的制造技術而言，在民用建筑的配電系統(tǒng)中，使用分相電容自動補償是最為適宜的補償方式。
4 結束語
本文對三相電容自動補償、分相電容自動補償和混合補償這三種無功補償方式進行了梳理，它們都有各自的優(yōu)缺點，在實際運用中，應該具體問題具體分析。就民用建筑的配電系統(tǒng)來說，選擇分相電容補償方式是最為適宜的，這是因為民用建筑中的負荷存在嚴重的不平衡性?？偠灾娋W(wǎng)的無功管理需要選擇合理的無功補償方式。另外，電力器件和電力電子技術的迅速發(fā)展也使得無功補償裝置有了很大的發(fā)展空間，無功補償技術將會更加成熟，從而為電網(wǎng)作出更大的貢獻。當然，這也需要相關工作人員付出更多的心血和汗水。
參考文獻
[1]崔鵬.淺談無功補償?shù)闹匾訹J].中小企業(yè)管理與科技，2011（06）：15-17.
[2]朱禮平.無功補償調度在電力系統(tǒng)中的應用探討[J].中國科技博覽，2011 （01）：39-41.
[3]中國航空工業(yè)規(guī)劃設計研究院組.工業(yè)與民用配電設計手冊[M].第3版.北京：中國電力出版社，2006：11-13.
[4]北京照明學會照明設計委員會.照明設計手冊[M].第2版.北京：中國電力出版社，2006.
〔編輯：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
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關鍵詞：民用建筑；配電系統(tǒng)；無功補償；三相電容
中圖分類號：TU852 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）04-0063-02
隨著時代的發(fā)展，高樓大廈拔地而起，辦公樓、住宅樓、商場、賓館等隨處可見。對民用建筑的負荷特點進行分析后得出，其主要為單相感性負荷，功率因數(shù)較小，這樣就會給電網(wǎng)帶來大比重的滯后無功功率，進而降低了供電效率。對此，需要采取相應的措施來補償電網(wǎng)中的無功功率，以充分利用配電設備，達到減少線路損耗等目的。無功補償裝置是補償無功的專用裝置，但值得注意的是，在民用建筑工程中，要正確選擇無功補償裝置，保證三相平衡。本文主要研究了在三相不平衡的條件下，如何解決功率補償問題。
1 無功補償方式梳理
通常情況下，在負荷側進行集中的無功補償是最為理想的補償方式，即在變壓器的低壓側等低壓系統(tǒng)中，通過采用功率因數(shù)調整裝置，進行無功的自動調節(jié)，它可以依據(jù)負荷的變化進行電容器的自動投入或切除。具體而言，其補償方式有三種，即三相電容自動補償、分相電容自動補償和混合補償。在此，筆者對這三種補償方式的特點進行了分析：①三相電容自動補償。其結構較為簡單，投資少，因此，這一方式在配電系統(tǒng)中得到了大量的應用。在無功補償過程中，三相中的任一相取得信號后，依據(jù)結果需要，將三相中的電容投切掉相同的數(shù)量。這種補償方式在負荷平衡的系統(tǒng)中使用十分適宜。②分相電容自動補償。顧名思義，這種補償方式是對每相進行獨立補償，首先對各相的電流和電壓進行檢測，當某一相的功率因數(shù)超出范圍時，即進行該相的無功功率補償。這種補償方式有效避免了盲目補償，大大提高了資源的利用效率，但在操作上要比三相電容自動補償復雜一些。近年來，隨著計算機技術的飛速發(fā)展，這種補償技術也已經(jīng)被廣泛地應用于民用建筑的配電系統(tǒng)中。③混合補償。這種補償方式就是設置一組三相電容自動補償，再設置一組分相電容自動補償，依據(jù)檢測的結果進行補償方式的自動選擇，它可以實現(xiàn)資源的充分利用。
2 民用建筑配電系統(tǒng)中功率補償?shù)倪x擇
在民用建筑中，普遍情況下是單相負荷，并且負荷的變化隨機性較大，用戶用電存在嚴重的不平衡性，這屬于典型的三相不平衡負荷。如何合理地選擇民用建筑負荷的功率補償方法呢？上文已經(jīng)分析出三相電容自動補償方法主要是依據(jù)檢測一相的電壓來進行補償，它對所測量的那一相的補償是有效的，但是對于另外兩相來說，就可能會出現(xiàn)過補償或是欠補償現(xiàn)象，無論是過補償還是欠補償，都會對用電設備和保護元件造成不良的影響。因此，這種補償方式無法滿足三相不平衡負荷的需求。相對而言，分相電容補償則無需考慮三相是否平衡，也不會出現(xiàn)過補償或是欠補償?shù)默F(xiàn)象，它可以保證三相電壓的平衡，也可以保證三相電流的平衡。因此，這種補償方法可以大大提高電網(wǎng)的效率，改善電網(wǎng)的質量，也能實現(xiàn)節(jié)能。就資源利用效率來說，混合補償是一種最佳的補償方式，但其前期的投資較大。本文結合民用建筑的特點，判斷出采用分相電容補償是最佳的選擇。
3 案例分析
本節(jié)以某民用建筑配電系統(tǒng)的無功補償設計為例，對無功補償?shù)木唧w應用進行說明。該綜合大樓屬于高層建筑，總建筑面積為3.2×104 m2，其主要的用電設備包括空調機組、風機、電梯和燈具等，功率因數(shù)在0.45～0.75之間。400 V采用單母線分段方式，起初在每段母線上均設置有相應的三相自動無功補償裝置，其功率因數(shù)整定值為0.92.在運行過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)儀器、燈具等被燒壞的現(xiàn)象，表1給出了改裝之前的抄表記錄。
可見，采用三相電容自動補償方法后，A相和C相的電壓偏高，B相的電壓偏低，這對于用電設備而言是非常危險的。因此，我們進行了補償裝置的改裝，使用了KDCF300低壓動態(tài)無功補償裝置，它屬于分相電容補償方式，其功率因數(shù)整定值依然設置為0.92，裝置投入運行后，三相電壓保持在215～225 V之間，功率因數(shù)也保持在0.92～0.94之間，取得了很好的無功補償效果。就當前的低壓補償電容器技術和相應的制造技術而言，在民用建筑的配電系統(tǒng)中，使用分相電容自動補償是最為適宜的補償方式。
4 結束語
本文對三相電容自動補償、分相電容自動補償和混合補償這三種無功補償方式進行了梳理，它們都有各自的優(yōu)缺點，在實際運用中，應該具體問題具體分析。就民用建筑的配電系統(tǒng)來說，選擇分相電容補償方式是最為適宜的，這是因為民用建筑中的負荷存在嚴重的不平衡性?？偠灾娋W(wǎng)的無功管理需要選擇合理的無功補償方式。另外，電力器件和電力電子技術的迅速發(fā)展也使得無功補償裝置有了很大的發(fā)展空間，無功補償技術將會更加成熟，從而為電網(wǎng)作出更大的貢獻。當然，這也需要相關工作人員付出更多的心血和汗水。
參考文獻
[1]崔鵬.淺談無功補償?shù)闹匾訹J].中小企業(yè)管理與科技，2011（06）：15-17.
[2]朱禮平.無功補償調度在電力系統(tǒng)中的應用探討[J].中國科技博覽，2011 （01）：39-41.
[3]中國航空工業(yè)規(guī)劃設計研究院組.工業(yè)與民用配電設計手冊[M].第3版.北京：中國電力出版社，2006：11-13.
[4]北京照明學會照明設計委員會.照明設計手冊[M].第2版.北京：中國電力出版社，2006.
〔編輯：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.
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