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摘要：随着城市化进程的不断加快，民用建筑物的数量急剧上升，同时也带动着民用建筑施工行业的发展。无功补偿装置因为具有提高电量利用率的优势，在建筑施工工程的配电系统中被广泛应用。本文根据民用建筑工程的用电特点，通过分析无功补偿原理和补偿方式，阐述了民用建筑工程中无功补偿的选择分相电容的理由和可行性，提出在民用建筑配电工程施工中如何合理的应用无功补偿装置。
关键词：民用工程 无功补偿 分析选择
一、引言
伴随着国民经济发展，人们生活水平不断提高，各种高层建筑结构和大型的建筑形式不断涌现，建筑用电量也随之不断增长。由于当前建筑工程施工中，民用建筑物多数都采用单相感性负荷，其在使用中自身功率低，在电网中滞后无功功率所占的比重较大，系统供电效率低。为了降低电网在使用中的无功功率，提高功率因数，是供配电系统在建筑物中供电下屡屡较低，这就无形之间增加了供电成本。因此，在建筑工程中为降低电网中的无功功率，提高功率因数，使得在供电设备的能力范围内各种供电措施都得到充分的发挥，提高供电效率和电压质量是当前无功补偿系统的主要目标，同时在使用中更是要做到减少线路损耗，降低配电线路成本，节约电能。但在配置无功补偿装置时应进行很好的选择，特别是在当前的民用建筑工程中，采用电负荷加大的低压单相电流形式，如果在使用的过程中能够电流应用不平衡，容易造成系统的不稳定和用电设备的损坏。因此在无功补偿线路的设计中要以三相不平衡用电情况为基础来分析。
二、无功补偿的基本原理
无功补偿措施在应用中通过对装饰线路中的线路损耗进行减少和降低，同时减少配电线路成本，节约电能等工作中发挥着积极作用。电网输出的功率包括两部分：主要是通过有功功率和无功功率两种模式。直接消耗电能，是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。电流在电感元件中作功时，电流滞后于电压90。而电流在电容元件中作功时，电流超前电压90。，在同一电路中，电感电流与电容电流矢量方向相反，互差180。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。这样感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的无功功率补偿，这就是无功补偿的基本原理。
三、无功补偿方式
无功补偿方式在当前最为常见，通常是采用符合侧集中补偿方式为主，是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（共补）、分相电容自动补偿（分补）和混合补偿（即共补加分补）三种。
1.三相电容自动补偿
三相电容自动补偿结构简单，成本低，在供配电系统中被广泛应用。它在补偿时，信号取自三相中的任意一相，根据检测结果的需要，三相同时投切相同数量的电容。三相电容自动补偿适用于三相负载平衡的供配电系统，当三相负载平衡，三相电压、电流接近时，三相同时投切可保证三相电压的质量。但如果三相负荷不平衡，用三相电容自动补偿的方法来补偿无功电流、提高功率因数，不但不能达到预期的效果，而且可能会造成设备的损坏。
2.分相电容自动补偿
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。分相电容自动补偿较三相电容自动补偿复杂，但近年来随着计算机技术在供配电系统中的应用，分相电容自动补偿已在民用建筑中推广应用。
3.混合补偿
较常见的混合补偿是设一组三相电容自动补偿的时，再设一组分相电容自动补偿，系统根据检测结果自动选择补偿方式，资源可得到充分利用，但前期投入费用相对高些。
四、民用建筑工程功率补偿的选择
1.民用建筑负荷的特点分析
在民用建筑中大量使用的是单相负荷，照明、空调等由于负荷变化的随机性大，同时，尤其是住宅楼在运行中各户用电不均衡，使三相不平衡更为严重。因此，民用建筑负荷应属典型的三相不平衡负荷。
2.民用建筑负荷功率补偿的选择
如前所述，三相电容自动补偿是根据其中一相所测的电压来进行的。因此，对所测相的补偿是合适的，而对另两相就有可能造成过补偿或欠补偿。如果过补偿，则过补偿相的电压就会升高，造成该相用电设备或保护元件因过电压而损坏；如果欠补偿，则欠补偿相的回路电流增大，线路及断路器等设备由于电流的增加而导致发热被烧坏。同时，补偿过程中所产生的过、欠补偿将给整个电网的正常运行带来严重的危害。所以，用传统的三相无功自动补偿方式不但不节能，反而浪费资源，难以对系统的无功补偿进行有效补偿。
五、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組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（如众多的半导体功率元件等），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。
六、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。■
关键词：民用工程 无功补偿 分析选择
一、引言
伴随着国民经济发展，人们生活水平不断提高，各种高层建筑结构和大型的建筑形式不断涌现，建筑用电量也随之不断增长。由于当前建筑工程施工中，民用建筑物多数都采用单相感性负荷，其在使用中自身功率低，在电网中滞后无功功率所占的比重较大，系统供电效率低。为了降低电网在使用中的无功功率，提高功率因数，是供配电系统在建筑物中供电下屡屡较低，这就无形之间增加了供电成本。因此，在建筑工程中为降低电网中的无功功率，提高功率因数，使得在供电设备的能力范围内各种供电措施都得到充分的发挥，提高供电效率和电压质量是当前无功补偿系统的主要目标，同时在使用中更是要做到减少线路损耗，降低配电线路成本，节约电能。但在配置无功补偿装置时应进行很好的选择，特别是在当前的民用建筑工程中，采用电负荷加大的低压单相电流形式，如果在使用的过程中能够电流应用不平衡，容易造成系统的不稳定和用电设备的损坏。因此在无功补偿线路的设计中要以三相不平衡用电情况为基础来分析。
二、无功补偿的基本原理
无功补偿措施在应用中通过对装饰线路中的线路损耗进行减少和降低，同时减少配电线路成本，节约电能等工作中发挥着积极作用。电网输出的功率包括两部分：主要是通过有功功率和无功功率两种模式。直接消耗电能，是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。电流在电感元件中作功时，电流滞后于电压90。而电流在电容元件中作功时，电流超前电压90。，在同一电路中，电感电流与电容电流矢量方向相反，互差180。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。这样感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的无功功率补偿，这就是无功补偿的基本原理。
三、无功补偿方式
无功补偿方式在当前最为常见，通常是采用符合侧集中补偿方式为主，是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（共补）、分相电容自动补偿（分补）和混合补偿（即共补加分补）三种。
1.三相电容自动补偿
三相电容自动补偿结构简单，成本低，在供配电系统中被广泛应用。它在补偿时，信号取自三相中的任意一相，根据检测结果的需要，三相同时投切相同数量的电容。三相电容自动补偿适用于三相负载平衡的供配电系统，当三相负载平衡，三相电压、电流接近时，三相同时投切可保证三相电压的质量。但如果三相负荷不平衡，用三相电容自动补偿的方法来补偿无功电流、提高功率因数，不但不能达到预期的效果，而且可能会造成设备的损坏。
2.分相电容自动补偿
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。分相电容自动补偿较三相电容自动补偿复杂，但近年来随着计算机技术在供配电系统中的应用，分相电容自动补偿已在民用建筑中推广应用。
3.混合补偿
较常见的混合补偿是设一组三相电容自动补偿的时，再设一组分相电容自动补偿，系统根据检测结果自动选择补偿方式，资源可得到充分利用，但前期投入费用相对高些。
四、民用建筑工程功率补偿的选择
1.民用建筑负荷的特点分析
在民用建筑中大量使用的是单相负荷，照明、空调等由于负荷变化的随机性大，同时，尤其是住宅楼在运行中各户用电不均衡，使三相不平衡更为严重。因此，民用建筑负荷应属典型的三相不平衡负荷。
2.民用建筑负荷功率补偿的选择
如前所述，三相电容自动补偿是根据其中一相所测的电压来进行的。因此，对所测相的补偿是合适的，而对另两相就有可能造成过补偿或欠补偿。如果过补偿，则过补偿相的电压就会升高，造成该相用电设备或保护元件因过电压而损坏；如果欠补偿，则欠补偿相的回路电流增大，线路及断路器等设备由于电流的增加而导致发热被烧坏。同时，补偿过程中所产生的过、欠补偿将给整个电网的正常运行带来严重的危害。所以，用传统的三相无功自动补偿方式不但不节能，反而浪费资源，难以对系统的无功补偿进行有效补偿。
五、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組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（如众多的半导体功率元件等），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。
六、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。■