王曾璞

（哈尔滨工业大学建筑设计研究院，黑龙江 哈尔滨150000）

在现代化建筑大工程当中，电力系统已经成为了必不可少的一部分，对完善建筑功能具有重要作用。但是其产生的电力能源损耗也不容小觑，所以建筑单位在进行电气安装的过程中，通常都会增加无功补偿措施，以降低线路功率，节约电力成本，以满足人们对于建筑节能的需求。无功补偿的方式有很多种，在实际进行方案选择时需根据建筑用电特点等进行科学合理分析和选用，这样才能最大程度发挥无功补偿装置的优势，提高电能利用率。

1 建筑工程配电无功补偿的原理及优势

在为建筑工程选择无功补偿方法之前，相关工作人员首先需要充分了解其作用原理，所谓无功补偿，实际上就是在不消耗电能的前提下，实现对配单系统的电能转化，以维持电力系统稳定运行，补偿其他部分的电能损耗。电力系统当中包含两种功率：一种是有功功率，另外一种则是与之相对应的无功功率，无功功率主要是由容性符合输出，有功功率主要是由感性符合输出的，要想实现无功功率补偿效果，就需要对二者进行合理转换。目前我国普遍采用的无功功率补偿措施是将电容器进行并联处理，把有功功率装置和无功功率装置连接到同一个电路当中，这样在实际电荷流通过程中就可以进行交换。

无功补偿技术之所以在建筑配电系统中能够得以普及应用，最主要的原因是它能够在电力系统运行过程中保持自身良好的无功补偿状态，以达到减少电能损耗的效果，具有比较突出的节能作用，既有助于提高电力企业经济效益，又利于节约用户用电量。建筑工程配电网的有功功率输出部分主要是设备运行过程中直接产生的能源转换，形成电能消耗；而无功功率输出部分虽然不能做功，但是也能够产生一定的能量交换，给电力设备运行提供一些动力，而且无需消耗太多的电能。所以很明显无功功率输出要比有功功率输出所消耗的电能低很多，有功输出与无功输出相互配合作用可以有效提高电能利用率以及相关电气设备的性能水平。现代建筑本身就有许多地方要使用电气产品，对电能的消耗非常高，如果能够合理选择使用无功补偿装置，便可以节约很大一部分电能，实现电力系统节能优化建设的目标。这样既有利于促进建筑行业向着节能方向发展，又有利于加快我国节约型社会的建设步伐，好处良多。未来在先进科技的支持下，无功补偿技术还会得到进一步完善，将其与其他各项节能科技有效融合，可以大大提高无功补偿设备的性能，为人们提供更加优质的供电服务，其应用空间十分广阔。

2 目前我国应用比较广泛的无功补偿方式

无功补偿方式大体上可以分为三类，且都是基于现代化自动技术的基础上所实现的，具体内容如下：

2.1 三相电容自动补偿方式。三相电容自动补偿装置的结构相对简单，制作和安装成本比较低，所以在建筑电力系统中应用频率比较高。该装置发挥功率补偿作用时，补偿信号可以从三相中的任何一项进行获取，最后三相会依据检测结果同时投切出同等份额的电容。通常情况下，三相电容自动补偿装置在三相负载平衡的电力系统当中适用性更强，电路中的三相电流、三相电压和三相负载越接近，三相电容自动补偿的三相他欧切质量就越高。需要注意的是，当三相负载不平衡时，应当尽量避免使用该无功补偿方式，否则可能会取得适得其反的效果，而且可能造成一定程度的电力设备损坏。

2.2 分相电容自动补偿方式。分相电容自动补偿就是每相单独补偿，通过检测每一相的电压、电流，当每相功率因素或电压与设定值比较超出某一范围时，每相分别进行单独补偿，有针对性地进行无功补偿，避免补偿的盲目性，提高资源利用率。

2.3 混合形式补偿方式。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。系统会根据实际情况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，投资成本及精确程度均在前两种补偿方法之间。

3 建工程筑配电无功补偿方式的选择

在建筑工程配电系统当中增加无功补偿装置毫无疑问是有必要性的，一方面这可以满足人们对于减少电能损耗的需求，另一方面又可以减少电力线路或电气设备的损耗，提高建筑工程配电系统的使用寿命。但是因为现代建筑工程配电布置复杂多样，所以在进行无功补偿装方式选择时，还应结合实际情况进行合理选择，具体而言在选择过程中主要应考虑到以下三个方面因素：

3.1 建筑工程中居民的用电需求。建筑工程进行配电系统设计和布置的主要目的就是为了满足建筑当中住户的用电需求，所以在对其进行无功补偿方式选择时，相关工作人员首先应当对建筑的整体用电需求和特点进行统计分析，这样才能有针对性地选择最为恰当的无功补偿装置。通常而言，建筑居民用电会存在随机性与差异性特点，这与电气产品的增加和品类的丰富密切相关。以往人们在建筑中用电大多都是为了照明，而现在随着电视、空调洗衣机、冰箱、手机、电脑等多种电气设备的普及应用，人们需要用电的场景越来越多，如此一来每家每户的用电情况就会存在很多的可能性，无论是用电时间还是用电内容，都比较随机。同理，正因为如此，整个建筑用电情况自然也就存在较大差异性，所以建筑配电系统的电力荷载通常是不平衡的。考虑到这种建筑用电特性，在为建筑配置无功补偿装置时，选择单相负荷补偿方式效果会更为良好。

3.2 各类无功补偿方式的优缺点。在充分考虑到建筑工程中居民实际用电需求的同时，选择无功补偿方式时，还要全面了解各类无功补偿方式的优缺点，然后将其与建筑用电情况进行综合分析，从而选出性价比最优的无功补偿方案。建筑工程配电系统中无功补偿的实现方式通常有三种：其一是选择三相电荷中的任一项进行补偿，这种方式操作起来比较简便，但是容易因为人为疏忽而让其他两相产生欠补偿或过补偿的现象。其二是避开过补偿方式，功率过补偿理论上是不允许发生的，因为这种情况的发生容易造成电力系统电压升高，影响供电系统的稳定性，还会损坏电力设备，增加电力公司的损失。其三是避免欠补偿方式，欠补偿情况的发生会增加电路中被补偿相的回路电力，从而产生大量的电流热，如果不加控制会烧坏线路，造成电力系统故障。分析后可以发现，在建筑工程配电系统当中，选择分相电容自动补偿方式，其优势是比较突出的。

3.3 分相电容自动补偿方式的注意事项。由上可知，建筑工程配电系统选择分相电容自动补偿方式更具实用性，但是该种补偿方式使用过程中也有一些注意事项：在选择电容器时应当对其额定容量进行确认，避免与变压器容量不匹配。如果选择的电容器组容量比较大，而变压器容量却比较小，功率补偿精度就难以得到保障；相反如果容量电容器组容量过小，而变压器容量过大，则将会导致电容器的投切过于频繁。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，由于已接人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气设备造成损坏。因此，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。另一方面，由于目前电网中大量存在非线性负荷，使得电网中的谐波含量常常很高。装在电网上的电容器，从低压侧看它与变压器的感抗及剩余的电网电感形成一个振荡回路。当这一回路的固有频率与电流谐波的频率相互重合时，振荡回路的励磁电流将使回路产生很高的过电流造成供电回路过载，甚至引起电容器的烧毁。因此，在电容器接通回路中需要串联一个电感，一则防止产生谐振，二则可吸收高次谐波电流。

经过以上分析不难发现，建筑工程配电无功补偿对于实现建筑节能，促进电力行业的低碳节能发展以及节约人们的用电支出等，都具有重要意义。除此之外，配电系统无功补偿也是维持电力系统更加健康稳定运行的重要措施，所以相关行业工作者应当对此给予高度重视，在实际进行电力系统配置的过程中，不断优化和改进无功补偿方式，提高无功补偿质量，为推动我国现代化节能社会的建设贡献自己的一份力量。