項(xiàng)目4建筑供電節(jié)能工程設(shè)計(jì)

項(xiàng)目4建筑供電節(jié)能工程設(shè)計(jì)功率因數(shù)的提高方式——無功補(bǔ)償裝置（教材第三章40頁內(nèi)容）主要內(nèi)容：1.提高功率因數(shù)的意義和方法；2.無功補(bǔ)償容量的計(jì)算和無功補(bǔ)償裝置選擇；3.案例分析。任務(wù)一提高功率因數(shù)的意義和方法

我國供電部門的規(guī)定：高壓供電的用戶必須保證功率因數(shù)在0.9以上，低壓供電的用戶必須在0.85以上。為了使用戶注意提高功率因數(shù)，供電部門還對大宗用電單位實(shí)行按用戶月平均功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)的辦法。調(diào)整電費(fèi)的功率因數(shù)標(biāo)準(zhǔn)一般為0.85，大于0.85時(shí)給以獎勵，低于0.85時(shí)便要增收電費(fèi)甚至罰款，功率因數(shù)很低時(shí)供電部門要停止供電。一、提高功率因數(shù)的意義當(dāng)建筑內(nèi)的用電負(fù)荷在額定狀態(tài)工作時(shí)，電源進(jìn)戶線的平均功率因數(shù)叫做該建筑的自然功率因數(shù)。計(jì)算表明，當(dāng)建筑的自然平均功率因數(shù)在0.8～0.85時(shí)，建筑消耗電網(wǎng)的無功功率約占消耗有功功率的60%～75%左右。如果把功率因數(shù)提高到0.95，則無功功率只占有功功率的30%左右，這就大大減少了電網(wǎng)的無功功率輸入，給用戶帶來一系列的好處。二、提高功率因數(shù)的方法1.通過適當(dāng)措施提高自然功率因數(shù)。提高自然功率因數(shù)可以通過合理選擇感應(yīng)電動機(jī)的容量、使用中減少感應(yīng)電動機(jī)的空載運(yùn)行、條件許可時(shí)盡量使用同步電動機(jī)、以最佳負(fù)荷率選擇變壓器等方法達(dá)到目的。2.并聯(lián)同步調(diào)相機(jī)。3.并聯(lián)適當(dāng)?shù)撵o電電容器。并聯(lián)適當(dāng)?shù)撵o電電容器以提高系統(tǒng)的功率因數(shù)。并聯(lián)電容器安裝簡單、容易擴(kuò)建、運(yùn)行維護(hù)方便，補(bǔ)償單位無功功率的造價(jià)低、有功損耗小，因此廣泛用于工廠企業(yè)及民用建筑供電系統(tǒng)中。三、電力電容器的設(shè)置

電力電容器的補(bǔ)償方式按其裝設(shè)位置的不同主要有三種：個(gè)別補(bǔ)償、分組補(bǔ)償、集中補(bǔ)償。（一）個(gè)別補(bǔ)償個(gè)別補(bǔ)償就是把電力電容器裝設(shè)在需要補(bǔ)償?shù)碾姎庠O(shè)備附近，與電氣設(shè)備同時(shí)運(yùn)行、同時(shí)退出。（二）分組補(bǔ)償把用電設(shè)備分成若干組，每一組用電容器進(jìn)行補(bǔ)償。

（三）集中補(bǔ)償（把電力電容器集中設(shè)置在變、配電所的高壓母線或低壓母線上，叫做集中補(bǔ)償）

1.高壓集中補(bǔ)償：把電力電容器集中設(shè)置在變、配電所的高壓母線。

2.低壓集中補(bǔ)償：把電力電容器集中設(shè)置在變、配電所的低壓母線。變電所高壓側(cè)變電所低壓側(cè)建筑物內(nèi)低壓總配電室（高壓集中補(bǔ)償）（低壓集中補(bǔ)償）（低壓集中補(bǔ)償）低壓配電箱（低壓分散補(bǔ)償）補(bǔ)償區(qū)域補(bǔ)償區(qū)域補(bǔ)償區(qū)域未補(bǔ)償區(qū)域未補(bǔ)償區(qū)域未補(bǔ)償區(qū)域補(bǔ)償區(qū)域四、電力電容器裝設(shè)位置及其補(bǔ)償效果任務(wù)二無功補(bǔ)償容量的計(jì)算和無功補(bǔ)償裝置選擇并聯(lián)電力電容器進(jìn)行無功補(bǔ)償時(shí)，電容器的容量、額定電壓、相數(shù)等都要與用電設(shè)備或供電線路相適應(yīng)。為了避免過度補(bǔ)償，電容器的容量應(yīng)計(jì)算確定。

一、建筑供電系統(tǒng)自然功率因數(shù)

1.在選用靜電電容器進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)，必須先計(jì)算供電系統(tǒng)的自然功率因數(shù)。建筑供電系統(tǒng)補(bǔ)償前的自然平均功率因數(shù)可按下式計(jì)算：其中：α、β——有功及無功的年平均負(fù)荷因數(shù)，α值和β值一般可在0.7～0.8和0.8～0.9之間選取；PC、QC——建筑供電系統(tǒng)的總有功計(jì)算負(fù)荷及總無功計(jì)算負(fù)荷。2.對已交付使用的建筑，可按下式計(jì)算其平均功率因數(shù)，從而省卻計(jì)算PC和QC的過程：其中：

Wp—最大負(fù)荷月的有功電能消耗量，即有功電度表的讀數(shù)，（kW·h）；

Wq—最大負(fù)荷月的無功電能消耗量，即無功電度表的讀數(shù)，（kvar·h）。二、無功補(bǔ)償容量的計(jì)算若要把供電系統(tǒng)的功率因數(shù)由補(bǔ)償?shù)剑桦娙萜鞯臒o功容量計(jì)算如下：或其中：

—補(bǔ)償前自然功率因數(shù)所對應(yīng)的正切值；

—補(bǔ)償前自然功率因數(shù)所對應(yīng)的正切值；

—無功補(bǔ)償電容器的容量（kvar）；

—有功計(jì)算負(fù)荷（kW）；

—年平均負(fù)荷因數(shù)，取0.7～0.8；

—補(bǔ)償率（kvar/kW），見表3-2(教材43頁）三、補(bǔ)償后計(jì)算負(fù)荷的確定設(shè)補(bǔ)償前供電系統(tǒng)的計(jì)算負(fù)荷為、、、，功率因數(shù)為；補(bǔ)償后的功率因數(shù)為。由計(jì)算得到的所需的無功補(bǔ)償容量為，則補(bǔ)償后供電系統(tǒng)的計(jì)算負(fù)荷為：其中UN為供電線路的額定線電壓，低壓為380V。四、電力電容器的選擇、保護(hù)和控制1.電力電容器類型電力電容器有單相、三相、高壓和低壓之分。2.電力電容器接線方式星形、三角形和雙星形是主要的三種形式，低壓一般采用是三角形，高壓采用星型接線方式。3.電力電容器保護(hù)由于電力電容器的電流較小，一般采用熔斷器進(jìn)行短路保護(hù)。熔體電流選擇為電容器額定電流的1.3~2.5倍。4.電力電容器的控制（主要指投入數(shù)量的控制）控制的方式有手動和自動兩種方式，目前大部分使用的是自動投入，稱為功率因數(shù)自動補(bǔ)償裝置。五、案例分析

1.某教學(xué)樓用三相四線制低壓電源供電，已知供電系統(tǒng)的總計(jì)算負(fù)荷為：。現(xiàn)設(shè)計(jì)將該供電系統(tǒng)的功率因數(shù)提高至0.95，試計(jì)算所需的無功補(bǔ)償容量及補(bǔ)償后的計(jì)算負(fù)荷。解：（1）補(bǔ)償前取α=0.8，β=0.85，則補(bǔ)償前的平均功率因數(shù)為：（2）