浅谈民用建筑配电照明系统中的相关技术应用

【摘要】本文论述了根据各层配电照明箱的设置，分组装设电容补偿的方式，

很好地解决了个别和集中设置补偿造成的线路中安装分散、相应配电线路截面及 开关容量加大和补偿投资成本大、后期维修量大、维修困难以及线路中无功电流 增大等问题。

[关键词]:配电系统应用；分组电容自动补偿；可行性

引言

城市建设的基本内容之一是建造房屋及其配套设施，建筑电气设备是其中的 一部分。从某种意义上讲建筑电气设备的优劣标志着建筑物现代化程度的高低， 所以为民用建筑提供安全可靠经济合理的电能是建筑照明供配电系统的最根本 的任务。现在的民用建筑技术的不断提高和建筑设备也不断完善，使得高层建筑 日益增多。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，容易造成三相负载的严重不平衡，尤其是住宅楼在运行时，三相不平 衡更为严重。本文主要就民用建筑配电照明系统中的相关技术应用作简要探讨。

1.分相自动补偿在民用建筑配电系统应用中的必要性

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，容易造成三相负载的严重不平衡，尤其是住宅楼在运行中三相不平衡更为严 重。由于调节补偿无功功率的采样信号取自三相中的任意一相，造成未检测的两 相要么过补偿，要么欠补偿。如果过补偿，则过补偿相的电压升高，造成控制、 保护元件等用电设备因过电压而损坏；如果欠补偿，则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。这种情况下用传统的三 相无功补偿方式，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，补偿过程中所产生的过、欠补偿等弊端更是对整个电网的正常运行带来了 严重的危害。下面就实际案例进行分析。

照明灯具均为单相负荷，功率因数在0.45—0. 75之间。低压有功计算负荷 2815kW，其中，照明用电有功负荷1086. 5kW，其它负荷基本为空调、风机、水 泵、电梯等三相负荷。补偿前无功功率3182kvar，若整体功率因数补偿到0. 92, 需补偿1982kvar，补偿后无功功率1200kvar。原设计采用低压配电室并联电容 器组三相集中自动补偿，工程竣工投入使用后，经常出现仪器、灯具等用电设备 烧坏或不能正常使用等情况，影响正常经营和工作。经现场测试，发现低压馈线 回路二相负荷不平衡，差距很大，电流差异大，最大相电流差为900A;检测母线 电压，三相母线电压有的高达260V，有的低到190V。通过分析是三相电容自动 补偿造成的结果。

对于三相不平衡及单相配电系统采用分相电容自动补偿是解决上述问题的一 种较好的办法，其原理是通过调节无功功率参数的信号取自三相中的每一相，根 据每相感性负载的大小和功率因数的高低进行相应的补偿，对其它相不产生相互 影响，故不会产生欠补偿和过补偿的情况。该装置的控制模块和数据采集模块采 用新型单片机和大规模集成电路，开关模块采用大功率晶闸管，实现电容器组的 零电压投入和零电流切除，无合闸浪涌电流冲击，无火花和谐波干扰。

2.分组电容自动补偿的应用

目前，在低压电网中大量的用电设备为电感性，在民用建筑工程中，尤其是 在大面积、大开间的商场、办公楼等日常生活和办公场所，大都会采用发光效果 好的荧光灯进行人工照明。荧光灯具有光效好、寿命长、无污染等特点，属绿色 光源。大量使用电感型镇流器荧光灯，它具有成本低、寿命长、维修工作量少、 投资少等优点，但其启动时间长，功率因数低，约为1.5-0. 6，自身损耗大，加 大了供配电系统网络损耗，造成了能源的浪费。

通过电容补偿的方式来解决大面积商场、办公楼的感性负荷功率因数低的问 题是目前设计中常用的方法。我们在设计中通常的做法有两种：在变配电所设置 集中高压或低压补偿柜，对系统前端进行补偿，虽能满足供电部门对并网功率因 数的要求，但对以下各级分支电路不作补偿，因此低压配电线路中无功电流大， 从而造成线路截面和配电开关容量不能减小，且不能保证整个低压系统的供电质 量;另一种做法是在每台用电设备或每盏照明灯具内设置电容器个别单独进行补 偿，这种方式效果较好，对于厂矿企业使用的单台大容量用电设备比较适用，但 对于大型商场等民用建筑来说，补偿投资成本太大，所以很少采用。

在目前低压补偿电容器技术和制造质量、自动投切装置有了很大提高的前提 下，笔者认为在这类民用建筑的配电系统中分组设置补偿电容，即根据建筑使用 功能分区，用电较集中、电气设备功率因数较低的配电箱处设置电容补偿装置较 为适宜。分组补偿还有两点好处，一方面可提高设备利用率，减少配电系统容量; 另一方面在选用型号及截面相同的电缆时，减少了线路损耗，非常经济。

3.分组补偿的可行性

下面结合工程应用举例说明分组补偿的可行性。

某地新华书店大楼由商场、书店营业厅、餐饮、宾馆、地下车库、办公室组 成，属一类高层，功能较复杂。其中1-6层为书店营业厅，单层面积约2800 m2 (标 准层，每层均相同），其照明采用电感类荧光灯，功率因数较低。方案设计时只 在变电所设集中补偿柜。

根据计算结果，1-6层配电照明箱在变配电所分两个回路供电，开关均为
1000A,空气绝缘母线槽分别为lOOOA，每层配电照明箱进线开关选用400A;在变 配电所设置集中补偿，按供电局要求补偿到0. 9，1-6层需补偿631. 88kvar。施 工图设计时考虑改为分组补偿，即在每层配电照明箱处进行补偿，补偿后功率因 数为0. 9。每层需补偿131. 47kvar, 6层合计788. 82kvar。1—6层配电照明箱由 变配电所采用一回路供电，开关为1250A，空气绝缘母线槽选用一段1250A，每 层配电照明箱进线开关选用250A;分组每层设电容补偿比在变配电所设集中补 偿柜电容器总容量要高出20%左右。但减少了开关、供电线路的投资，这部分费 用相对于电容器的投资要高许多。每层在配电照明箱处设电容补偿并不增加配电 箱的数量，只需将配电照明箱的尺寸加大，电容器装于箱内，这样也节省了低压 配电室内电容补偿柜的占地面积。另因为补偿电容配置了智能控制器，产品模块 化，具有数据采集功能和标准的通信接口（RS232)，可实现远程实时监测和计算机 联网管理，便于检测、维护和升级。

4•结束语

在建筑配电中，对于大型商场、写字楼等大量使用低功率因数设备的民用建 筑设计应根据具体情况采用分组设置电容补偿方式比较合理。分组装设电容补偿 的方式较好地解决了集中和个别设置补偿造成的线路中无功电流增大、相应配电 线路截面及开关容量加大和补偿投资成本大、安装分散、后期维修量大、维修困 难等问题。是民用建筑中大量使用低功率因数设备的的很好的选择。