探讨建筑电气设计低压配电系统

【摘要】本文通过对配电系统进行无功补偿的论述，简述了无功补偿在节能中的作用和重要性，并简单介绍了所采用的无功补偿方案、实施效果及改造后所带来的经济效益。

【关键词】电容 无功补偿 节能 经济效益

一、原因分析

根据电能损耗相关知识可得：线路或变压器输出有功功率和电压恒定时，线损与功率因数的平方成正比。功率因数越低电网所需的无功就越多，线损就越大。事实亦说明由于无功负荷大，功率偏低会造成大量有功电能损耗，多消耗无功就会相应地多消耗有功，无功负荷大，功率因数越低，如果不就地补偿就会使输配电设施不能充分发挥作用。因此无功补偿在居民用电及企业中节能降耗的作用非常重要，其带来的经济效益亦是十分显著的。

二、具体问题提出

随着社会的发展，居民用电及小区附近的企业共用一个变压器供电的情况下，电压达不到220V或380V，电压的稳定也是用电质量重要指标之一，所以有必要进行低压配电的无功补偿。以下分两方面分析。

第一居民用电，随社会的发展与进步，家用电器比较广泛使用，电饭煲、电视机、冰箱、洗衣机、空调。经过调查，100%的家庭用电饭煲、电视机。95%家庭用冰箱、洗衣机。90%的家庭用空调且有两台。用电量是比较大的，也是众所周知的。

第二企业用电情况分析：

主要用电在电机上，属于感性负载。企业用电具有以下特点：

1、主要设备是电动机、焊机及大型机电设备。

2、设备是连续运转，电机一天处于24小时运转较多。

如某一个企业，主要负载电动机，属于感性负载，电动机功率因数低，大马拉小车现象严重，电机处于最大负荷的时间在整个操作过程中不超过30%。经过单台电机连续测试，最低功率因数为0.7，最高为0.85，平均在0.8左右。供电局规定平均功率因数在0.85以上，低于这个值，是要加收力率调整费。有时电压在350～360V左右，严重影响设备正常工作及厂内配电的稳定性。

根据以上具体分析，响应国家节能降耗的方针，建筑电气设计决定对供电系统进行无功补偿的改造，以提高功率因数，并改善功电质量，使电压恒定在线电压380V左右，相电压220V左用，才使用户安全用电。

三、采取改造的方法

无功补偿即提高功率因数，方法如下：

适当加装电容器进行无功补偿，主要对供电系统加装电容器进行补偿。做到无功就地平衡就可以最大限度地减少无功电流在电网中的流动，从而最大限度地降低线路损耗，改善电压质量，充分发挥供电设备的功能。采用就地补偿，分组补偿和集中补偿相结合的方法。

就地补偿与分组补偿，又称个别补偿或分散补偿，将补偿电容装在企业配电房或居民配电房及各个用电设备旁，对该用户用电进行补偿，其补偿范围最大，补偿效果最好，这种补偿达到最佳的补偿效果。无功补偿切底，减少输配电线路和变压器的无功电流，而且能减少低压的无功电流，从而相应减少了有功损耗。在整个用户总入线并装TBBX无功功率就地补偿装置。装TBBX补偿装置后，功率因数提高到0.9以上。

该装置自身具有保护功能，直接接在主控接触器的下嵬罚随着负载大小的运行与否进行相应的投切动作，无虚频繁调整补偿容量，每组容量15KVAR，由JKL控制器根据负荷或功率因数的变化进行自动控制，设定功率因数由0.9，每当无功负荷增加或功率因数低于0.9时，控制器即自动投入下一组至最后一组补偿电容，直至把功率因数提到0.9，待功率因数达0.97以上时，控制器依次自动切除每组的补偿电容。使用该装置后，可根据全线无功负荷的变化，自动投切电容组，以保证功率因数的相对稳定。为了避免装置动做过于频繁，将功率因数设定为0.9左右，每1%为一个挡次，反应时间设定为30s，以尽量避免接触器等元件因过于频繁的动作而造成不必要的损坏。

低压集中补偿。把补偿电容接在变电所低压母线上，这种补偿方式能补偿变电所低压母线前变电所和前面高压配电线路及电力系统的无功功率。这种补偿方式使主变压器的视在功率减小从而可使主变压器容量选得小，比较经济。以减少供电系统和变电所主变压器的无功负载。CJ19系列切换电容接触器，此接触器带有限流电阻能抑制合闸涌流，因此运行情况应有了很好的改善。

由于采用新型电容器，自身具有放电电阻，指示灯不参与放电，同时利用接触器的辅助常开点控制指示灯，随着电容器的投切作相应的指示，最大限度地避免了指示灯的损坏。

经过改造，功率因数大幅提高，稳定在0.9以上，各用户的输配电线路压降显著下降，线损减少，线电压稳定在370～390V左右，供配电质量有了明显的改善。

四、并联电容器的保护及维护

并联电容器的保护要求，并联电容器的主要故障是短路，可造成相与相短路，可以装设熔断器作为保护。如果并联电容器组安装在含有整流设备或电弧炉设备，应装设过负荷保护，带时限动作信号或跳闸。并联电容器组安装在电压有可能超10%额定电压时，应装设过电压保护。

并联电容器的维护，并联电容器在正常运行中，定期检查电压、电流和室温，并查外部，是否漏油、喷油、外壳澎胀现象，放电声响及放电痕迹，接头有无发热，放电回路是否完好。

五、经济数据分析

由电工相应的手册可知，关于提高功率因数与线损的关系，当输送的有功功率一定时，提高功率因数后线损降低率的计算公式：

以某企业为例：原来功率因数为0.8左右，补偿改造后功率因数提高到0.9以上，线损下降率为：

六、结尾

电耗降低只是电容补偿改造过程的一个效果。它同时还带来降低线路电流，减少线路发热，延长电力线路寿命，减少线路发热及常用电器元器件损耗等效应；提高供电质量，保证供电相对稳定，对产品的质量也有了进一步的保障。可见节能降耗的效益是十分显著的。另外，无功补偿也要跟据供电网的实际情况采用不同的补偿方式。才能达到较理想的效果。作为一名建筑电气设计工作人员，必需理解的。

[参考文献]

刘介才.工厂供电.北京.机械工业出版社，2010