项目4建筑供电节能工程设计

项目4建筑供电节能工程设计功率因数的提高方式——无功补偿装置（教材第三章40页内容）主要内容：1.提高功率因数的意义和方法；2.无功补偿容量的计算和无功补偿装置选择；3.案例分析。任务一提高功率因数的意义和方法

我国供电部门的规定：高压供电的用户必须保证功率因数在0.9以上，低压供电的用户必须在0.85以上。为了使用户注意提高功率因数，供电部门还对大宗用电单位实行按用户月平均功率因数调整电费的办法。调整电费的功率因数标准一般为0.85，大于0.85时给以奖励，低于0.85时便要增收电费甚至罚款，功率因数很低时供电部门要停止供电。一、提高功率因数的意义当建筑内的用电负荷在额定状态工作时，电源进户线的平均功率因数叫做该建筑的自然功率因数。计算表明，当建筑的自然平均功率因数在0.8～0.85时，建筑消耗电网的无功功率约占消耗有功功率的60%～75%左右。如果把功率因数提高到0.95，则无功功率只占有功功率的30%左右，这就大大减少了电网的无功功率输入，给用户带来一系列的好处。二、提高功率因数的方法1.通过适当措施提高自然功率因数。提高自然功率因数可以通过合理选择感应电动机的容量、使用中减少感应电动机的空载运行、条件许可时尽量使用同步电动机、以最佳负荷率选择变压器等方法达到目的。2.并联同步调相机。3.并联适当的静电电容器。并联适当的静电电容器以提高系统的功率因数。并联电容器安装简单、容易扩建、运行维护方便，补偿单位无功功率的造价低、有功损耗小，因此广泛用于工厂企业及民用建筑供电系统中。三、电力电容器的设置

电力电容器的补偿方式按其装设位置的不同主要有三种：个别补偿、分组补偿、集中补偿。（一）个别补偿个别补偿就是把电力电容器装设在需要补偿的电气设备附近，与电气设备同时运行、同时退出。（二）分组补偿把用电设备分成若干组，每一组用电容器进行补偿。

（三）集中补偿（把电力电容器集中设置在变、配电所的高压母线或低压母线上，叫做集中补偿）

1.高压集中补偿：把电力电容器集中设置在变、配电所的高压母线。

2.低压集中补偿：把电力电容器集中设置在变、配电所的低压母线。变电所高压侧变电所低压侧建筑物内低压总配电室（高压集中补偿）（低压集中补偿）（低压集中补偿）低压配电箱（低压分散补偿）补偿区域补偿区域补偿区域未补偿区域未补偿区域未补偿区域补偿区域四、电力电容器装设位置及其补偿效果任务二无功补偿容量的计算和无功补偿装置选择并联电力电容器进行无功补偿时，电容器的容量、额定电压、相数等都要与用电设备或供电线路相适应。为了避免过度补偿，电容器的容量应计算确定。

一、建筑供电系统自然功率因数

1.在选用静电电容器进行补偿时，必须先计算供电系统的自然功率因数。建筑供电系统补偿前的自然平均功率因数可按下式计算：其中：α、β——有功及无功的年平均负荷因数，α值和β值一般可在0.7～0.8和0.8～0.9之间选取；PC、QC——建筑供电系统的总有功计算负荷及总无功计算负荷。2.对已交付使用的建筑，可按下式计算其平均功率因数，从而省却计算PC和QC的过程：其中：

Wp—最大负荷月的有功电能消耗量，即有功电度表的读数，（kW·h）；

Wq—最大负荷月的无功电能消耗量，即无功电度表的读数，（kvar·h）。二、无功补偿容量的计算若要把供电系统的功率因数由补偿到，所需电容器的无功容量计算如下：或其中：

—补偿前自然功率因数所对应的正切值；

—补偿前自然功率因数所对应的正切值；

—无功补偿电容器的容量（kvar）；

—有功计算负荷（kW）；

—年平均负荷因数，取0.7～0.8；

—补偿率（kvar/kW），见表3-2(教材43页）三、补偿后计算负荷的确定设补偿前供电系统的计算负荷为、、、，功率因数为；补偿后的功率因数为。由计算得到的所需的无功补偿容量为，则补偿后供电系统的计算负荷为：其中UN为供电线路的额定线电压，低压为380V。四、电力电容器的选择、保护和控制1.电力电容器类型电力电容器有单相、三相、高压和低压之分。2.电力电容器接线方式星形、三角形和双星形是主要的三种形式，低压一般采用是三角形，高压采用星型接线方式。3.电力电容器保护由于电力电容器的电流较小，一般采用熔断器进行短路保护。熔体电流选择为电容器额定电流的1.3~2.5倍。4.电力电容器的控制（主要指投入数量的控制）控制的方式有手动和自动两种方式，目前大部分使用的是自动投入，称为功率因数自动补偿装置。五、案例分析

1.某教学楼用三相四线制低压电源供电，已知供电系统的总计算负荷为：。现设计将该供电系统的功率因数提高至0.95，试计算所需的无功补偿容量及补偿后的计算负荷。解：（1）补偿前取α=0.8，β=0.85，则补偿前的平均功率因数为：（2）