摘要：随着近年经济的快速增长，人们的生活水平在逐步提高，各地对电力需求在不断增大。由于10 kV配电线路的高压补偿投切电容器大部分是长期接入或按季节投运，即持续数月保持电容器投入或退出。这种方式仅对用电高峰时段具有积极的节电意义，但在低谷时段会引起无功过剩、电压升高，存在诸多潜在的不利因素。因此，对配电系统的无功高压补偿采用高性能、免维护、不重燃的真空开关，以“线路按需”的原则自动投切电容器，实现无功优化配置很有必要。
关键词：农村电网；无功补偿；必要性
1线路无功补偿的必要性
由于工业负载大部分都是大功率电机，在正常情况下，用电设备不但要从电源取得有功功率，同时还需要从电源取得无功功率。如果电网中的无功功率供不应求，用电设备就没有足够的无功功率来建立正常的电磁场。因此，这些用电设备就不能维持在额定情况下工作，用电设备的端电压就要下降，从而影响用电设备的正常运行。无功功率反映了具有储能的元件与其外部交换能量的规模，“无功”意味着“交换而不消耗”，不能理解为“无用”。但这些无功都需要通过供电线路输送，如果线路很长就会增加线损同时减少电压的出力使电机不能在额定电压下工作，严重影响工作效率，所以要对输电线路进行有效的无功补偿。另外，由于直配供电线路的负荷大多没有安装无功就地补偿装置，所以线路补偿就显得尤为重要。
2农网无功补偿原则及方式
2.1 农网无功补偿原则
按照我国农网无功补偿的原则，确定补偿方案时应综合考虑无功补偿装置的最优化布局和各补偿方案的经济性，具体包括以下几方面。
第一，为减少因无功功率流动引起的网损，充分利用该区域电网的无功补偿设备，应遵循无功就地平衡的原则，并将该区域无功平衡与分区、县、站的无功平衡综合考虑。
第二，对于35 kV及以下电压等级线损较大的农网，无功补偿时应以降低网损为主，同时兼顾调压。
第三，以分散补偿为主，并与集中补偿并存。应对配电网进行逐级补偿，既要在配电线路处进行分散补偿且配电变压器低压侧及用户处有就地补偿装置，同时也要求在变电站配置集中补偿设备。
2.2 农网无功补偿方式
遵循以上原则，农网无功补偿方式可分为：变电站集中补偿、低压集中补偿、线路补偿、随机补偿和随器补偿。
变电站集中补偿。目前在农网中除大容量客户外，县级电网基本采用该补偿方式。在变电站10 kV（6 kV）母线上集中装设无功补偿装置，用于补偿高压输电线路和变电站主变无功损耗，提高终端变压器线路电压、改善功率因数。集中补偿装置主要有：并联电容器、同步调相机和静态补偿装置。该补偿方式利于补偿设备管理及维护，但对10 kV农村配电网降损效果不佳。
低压集中补偿，又名跟踪补偿。在配电变压器0.4 kV低压母线处装设多组电容器（包括固定补偿容量和投切容量）进行集中补偿，主要用于补偿变压器出线及农网无功损耗，对减少配电线路的电能损耗作用不大。固定补偿容量用于补偿用户本身的基础无功负荷，可随设备补偿；投切容量用于补偿无功峰荷，补偿容量可根据无功负荷情况进行投切，如：时间段、无功负荷大小及功率因数等。为避免农网变压器空载或轻载运行时无功过补偿，低压集中补偿容量不宜过大。对于大容量用户，在受单台电动机补偿容量或投运时间的限制时，相较于随器、随机补偿，跟踪补偿无需调整补偿额度，仅通过调整各电容器组的投切时间段即可达到较好的补偿效果。跟踪补偿可跟踪无功负荷变化进行投切，运行方式简单灵活，运维工作量较小，但跟踪补偿所需的自动投切装置功能较复杂，投资也较随机、随器补偿的控制保护装置要大。
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线路补偿。这种补偿方式在农网应用较多，通过在线路杆塔上装设并联电容器，为路径长、功率因数低、负荷重的线路和公用变压器提供无功补偿。线路补偿装置一般在距离出线变电站较远距离处安装，受安装环境影响较大，不宜设置过多的线路补偿点；线路补偿装置相关控制设备成本高，不宜采用分组投切控制；补偿容量应适中，不应出现过补或欠补；保护装置应尽可能简单，可采用避雷器作过电流保护、熔断器作过电压保护。
随机补偿。它是将无功补偿装置直接并联在用电设备上以补偿无功需求，如：机械负荷、电动机等。随机补偿可减少电压损失，保证电压水平；改善用电设备启动和运行条件；减少线路损耗，增加电能供应，提升电网设备利用率。但随机补偿建设费用需企业自行承担，目前在农网应用及效果差强人意。
随器补偿。它是在需补偿的配电变压器低压侧装设分散补偿装置，对该变压器空载损耗和漏磁进行补偿，实现无功就地平衡，可改善电压质量、降低损耗、提高用户功率因数，是变压器目前最常见的补偿方式。由于农村每日、每月负荷波动较大，一般采用微机跟踪负荷变化并投切电容器进行补偿。由于农网中配电变压器数量多且位置分散，进行随器补偿投资及运维费用较大。
3农网无功补偿系统设计
根据某地区10 kV线路和变电站的环境特点，架构了既可进行实时跟踪又能进行补偿的无功监控系统，包括采集层、传输层、存储层和计算分析层。
3.1 采集层
数据采集层由测量采集模块构成，主要包括多功能电表和数据采集器。电表可实时采集电网运行参数，如：电压电流、瞬时有、无功功率以及功率因数等，并记录电表运行状态。远程监控终端用作数据集中采集器，主要监测配变电能质量、进行数据实时远传和抄收，并与电能表通过RS485串行总线进行数据传输。
3.2 传输层
数据传输层由数据收发模块构成，包括PC机和主站服务器，负责各模块间数据传输。PC机通过TELNET协议远程连接集中采集器获取解析数据；PC机通过TCP/IP网络协议与主站服务器建立端口连接，传输测试数据。
3.3 存储层
数据存储层主要由数据存储模块构成，包括数据库软件、监控软件等。应用开发软件，构建电网抄表数据管理系统，通过调用数据库中数据并显示，用户可直观监控电网运行情况。
3.4 计算分析层
计算分析层由无功补偿计算分析模块构成，包括输入、输出两部分。通过对输入口输入测量数据进行计算分析，输出适当的无功补偿量。
4结束语
我国配网尤其是农村电网节能潜力很大。合理配置电容器，使之智能化、免维护是这一领域的技术关键。该无功补偿系统技术先进、经济效益明显，约3年时间可收回全部投入。在变电站集中补偿模式中，无功占有功的比例高达40%-65%，整体无功缺额大，而设计为10%-30%（大多为10%-20%）。由于季节负荷差别大，冬夏季峰谷差达8-13倍，同季日峰谷达2-4倍，高峰时原补偿严重不足，传统方案无法设计。而该无功补偿系统自动化程度高、免维护且占地面积小，可以集成安装，也可安装在变电站出线杆上。
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论文作者:寇延路
论文发表刊物:《基层建设》2017年第30期
论文发表时间:2018/1/18
标签：线路论文; 农网论文; 变电站论文; 电容器论文; 变压器论文; 电网论文; 装置论文; 《基层建设》2017年第30期论文;