民用建筑电气设计中的无功功率补偿方法

供电部门一般要求用户的月平均功率因数达到0.9以上，为了满足这个要求，首先在电气设计中应正确选择变压器、电动机等用电设备的容量，减少线路感抗；其次，可以装设必要的无功功率补偿设备，进一步提高用户的自然功率因数。常用的无功功率补偿方法主要有以下三种：

一、 提高用电设备的自然功率因数。在民用建筑中通常包括大量的变压器、异步电动机、气体放电照明灯等用电设备，这些用电设备所需的无功功率在电网内的无功负荷中所占比例很大。因此在电气设计中，正确选择变压器等设备的容量，可以提高自然功率因数，比如：选择电动机的经常负荷不低于额定容量的40%；变压器负荷率控制在75~85%，不低于60%，等等。

二、 采用并联电容器进行补偿。1、由于低压并联电容器的价格比高压并联电容器低，且高压并联电容器不能补偿低压侧无功负荷在低压侧引起的电能损耗和电压损失，因此低压侧无功补偿由低压电容器补偿是比较合理的；当补偿效果相同时，宜优先采用低压无功自动补偿装置。当有高压感性用电设备或者配电变压器台数较多时，高压部分的无功负荷应由高压电容器补偿。从提高电容器利用率的观点出发，首先选择在容量较大的长期连续运行的用电设备上装设电容器进行就地补偿；如果基本无功负荷相当稳定，宜在变电站内进行集中补偿；对于居住区，多为住宅，公建规模较小，各用电单位负荷容量较小，用电点多而分散，为了便于维护管理，可在小区变电站低压侧进行集中补偿。2、由于投切电容器时合闸涌流很大，而且容量越小，相对的涌流倍数越大，以变压器低压侧安装的电容器组为例，仅投切一台12kvar电容器则合闸涌流可达其额定电流的56倍，如投切一组300kvar电容器，涌流则仅为额定电流的12.4倍。由此可见，电气设计中应采取适当措施来减少分组数量和加大分组容量，减少合闸涌流倍数过大对电容器寿命的影响，比如可以采用不等步投切的方式来减少分组数量和加大分组容量，例如一个330kvar的无功补偿装置，如果采用等步投切的方式，即每组电容器的容量相同均为30kvar，则需要11个电容器组11X30kvar=330kvar；如果采用不等步投切的方式，如选择（1，2,2,2,2,2）的方式，其余电容器组是第一组的2倍，则只需要6个电容器组1X30kvar+5X60kvar=330kvar。3、无功补偿容量的计算公式：Qc=Pc（tgφ1-tgφ2）,Pc-计算有功功率，tgφ1-补偿前计算负荷功率因数角的正切值，tgφ2-补偿后功率因数角的正切值，详细的计算方法可以参见《工业与民用配电设计手册第三版》P21、P22；在一些计算变压器容量的电子表格中，也可以很方便地得到所需要的无功补偿容量。这种采用并联电容器进行补偿的方法是在电气设计中应用最为广泛的一种。

三、 利用同步电动机补偿。这种补偿方法，一般用在工业企业中，当经过技术经济比较，确认采用同步电动机作为无功补偿装置合理时，才可以采用同步电动机作为无功补偿装置，由于在民用建筑电气设计中牵涉不到，在此不做过多的赘述。

——众智建筑资源 行者郭工

2016年10月17日