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探讨建筑工程配电无功补偿的分析与作用

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探讨建筑工程配电无功补偿的分析与作用

发布日期:2017-07-13 作者: 点击:

探讨建筑工程配电无功补偿的分析与作用


       当前,城市建筑数量不断增加,建筑用电需求也随之不断扩大,电力浪费现象越来越严重。为了降低现代城市建筑电能损耗,避免电力资源浪费现象,建议在建筑电气设计中安装上无功补偿装置,利用该装置来降低配电网的无功功率,节约建筑配电线路成本。下面,笔者从无功补偿的原理入手,对城市建筑配电无功补偿问题进行分析,详细内容如下。


  一、无功补偿的原理


  所谓无功补偿,实际指无功功率补偿,原理是将电网中不消耗电能的一部分功率转换成其他能,利用容性负荷输出的无功功率来补偿感性负荷输出的有功功率,以此实现无功补偿。对配电网运行来说,无功功率补偿的基本作用是实现节能,一个方面降低配电网的线路损耗,节约线路施工成本,另一方面节约电能,提高电网中电网的使用率。


  电网运行中,输出的功率包括两种形式:一是有功功率,二是无功功率。前者有功功率会直接消耗电能,通过在电气设备的应用中将电能直接转变为各种需要的机械能、热能、化学能和声能,通过利用这些能源作为主要的工作基础能源形势,这部分能源转换方式被称之为有功率。而另外无功率模式是在工作中不需要消耗电能,知识把电能转换为一种另外的形式,这种能源在电气设备中能够作为做功的必备条件。在同一电路中,电感电流与电容电流矢量方向相反,如果在电磁元件电路中有比例地安装电容元件,使两者的电流相互抵消,使电流的矢量与电压矢量之间的夹角缩小,电源作功能力可大大提高。因此,对感性负荷国内外广泛采用的是并联电容器作为无功补偿装置,把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一个电路中,能量在两种负荷之间相互交换。


  二、无功功率补偿方式


  无功功率补偿最常见的方式是侧集中补偿,即在低压系统中利用自动功率因数调整系统装置,随着符合的变动和变化自动切换和投入电容器中的超出容量。补偿方式分为三相电容自动补偿、分相电容自动补偿和混合补偿三种。


  1、三相电容自动补偿


  三相电容自动补偿方式的补偿原理先对简单,结构构造也不复杂,且当其应用到具体电路电网时,能有效降低电网施工成本,减少电能损耗。三相电容自动补偿的最大特点是自动和三相负载平衡,功率补偿时,可在三相电容中任取一相,然后按照相关要求对其进行三相同时透切操作。在三相电容自动补偿技术中,三相同时投切既可同时确保三相电压质量,还能确保一相、二相电压质量。如果三相电压相近,各相负载平衡,一、二、三相电压质量都能得到有力保障,但如果三相负载不平衡,不仅三相电压质量得不到保障,三相电容自动补偿在无功电流补偿、功率因数提高中都发挥不了作用,轻微者可能会降低无功补偿效果,严重者极有可能损坏电气设备。因此,采用三相电容自动补偿方式补偿电压、电能时,一定要确保三相负载的平衡性。


  2、分相电容自动补偿


  分相电容补偿,即每一相单独分开补偿。补偿时要分别检测每一相的电压、电流,计算出电容,然后对功率因素超出了一定范围内的相进行功率补偿。与三相电容补偿最大的不同在于,该补偿方式具有极强的针对性,能避免盲目补偿,确保无功补偿的有效和可靠。分相电容自动补偿比三相电容自动补偿要复杂,补偿中所涉及到的工艺、内容很多,原本是容易受到技术条件限制的,但随着计算机技术的不断推广与普及,分相电容自动补偿技术现已在建筑配电网设计、运行中得到了广泛的应用。


  3、混合补偿


  混合补偿指三相电容自动补偿与分相电容自动补偿相混合,在电路中同时设置一组三相电容补偿装置和一组分相电容补偿装置,启动设备或系统。系统在运行过程中会根据实际情况,同时结合检测结果自动选择其中一组补偿装置,使电能资源的利用更加充分。混合补偿方式所获得的无功功率补偿效益相对更高,但投资成本也很大,尤其是前期投入费用,远远高过前面两种无功补偿技术。


  三、建筑配电网无功补偿方式的选择


  为了降低建筑线路损耗,减少建筑用电,笔者现结合建筑用电特点,提出以下几种关于无功补偿方式的选择途径,以供参考。


  1、建筑用电特点


  现代城市建筑用电主要具有以下几个特点:建筑照明以及室内空调等用电设备的负荷变化大,且存在随机性;各楼层、各用户用电不均衡,导致三相荷载不平衡。整合这两个特点,可推知:现代建筑用电大多选用单相负荷,并且该负荷属于典型的三相荷载不平衡负荷。


  2、无功补偿方式的选择


  结合建筑用电特点来分析建筑配电无功补偿方式,得出以下几种选择途径:一,对三相中其中一相(被测相)进行无功补偿。这种补偿方式虽然可行,但如果控制不当,极有可能造成另外两相过补偿,或者欠补偿。二,避免过补偿。过补偿方式一般不予使用,原因在于该方式会升高被补偿相的电压,导致该相内用电设备损坏;三,避免欠补偿。欠补偿所导致的直接后果是增大被补偿相的回路电流,最后导致该相用电设备因电流过热而烧坏。由此看来,在建筑配电网无功补偿中,尽管建筑配电网负荷属于典型的三相荷载不平衡电荷,在无功补偿时同样不建议使用三相电容无功补偿,以免浪费更多的电力资源,损坏用电设备。若真正要补偿,理应选择分相电容自动补偿方式。


  3、分相电容自动补偿其他注意事项


  在选择电容器额定容量时应注意与变压器容量的匹配问题,如果选择大容量电容器组来补偿小容量变压器,则往往会难以做到补偿精确;而若是采用小容量电容器组补偿大容量变压器,则将会导致电容器的投切频繁。我们知道,电容器在接通时,会出现极高的尖峰电流,而若是在电容器组中接入单个电容器,由于已接入电网的电容器此时已成为附加能源,则会产生更大的尖峰电流,这种尖峰电流将对开关及电器设备造成损坏。因此,我们应尽可能减少电容器的投切次数,也即不宜采用小容量电容器组来补偿大容量的变压器。


  四、结束语


  电网无功补偿是一项建设性的技术措施,对电网安全、优质、经济运行都有着不容忽视的作用。由于种种因素,在当前的配电网中需要进行合理的探讨分析,在工程施工中的各种技术问题都值得我们去研究和探索,为日后施工中提供有力的参照依据和技术基础。


 


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