摘要：随着社会科技的进步和发展，近几年农网容量不断增加，无功补偿装置逐渐成为了电网配电中不可或缺的一部分，它是保证电力系统安全稳定运行的基础。无功补偿装置可以平衡电网电压，确保电能质量，可以降低输电线损及网损，提高电网输送和配电能力。
关键词：无功补偿；功率因数；农网；有功功率；集中补偿
一、无功补偿装置发展
近几年，10kV农网广泛安装和配置无功补偿装置，它可以实时跟踪和监视无功变化，根据具体无功缺额实现自动补偿，同时记录、存储了运行数据和参数，供给技术人员分析和解决问题。目前无功补偿设备种类较多，属于新应用新产品，因此没有统一使用标准，导致各产品在功能、功效、自动化程度及安全性方面差异很大。其中变电站集中补偿和低压补偿应用相对广泛一些，集中补偿一般控制主变压器容量的20%以内，多设置在变电站内，而低压补偿多用在用电负荷端，故农网长线路输送过程中的无功问题往往被忽略，为了弥补盲点，补偿输电线路无功损耗，通常在“变电站—10kV线路—低压用户端” 应用三级无功补偿。
二、无功补偿基本原理及作用
1、无功补偿基本原理
在电网输出端一般由有功功率和无功功率两部分组成，有功功率可以直接消耗电能，把电能转换成其他能量；无功功率不消耗电能，而是将电能转换成另一种形式的能量，能够实现在电网中与电能进行周期性转换。即将容性负载与感性负载同时并联于同一电路，在容性负载与感性负载之间，一个吸收能量，另一个则释放能量，能量在两者之间能够实现互相转换。
2、无功补偿作用
在农网配电过程中，如果发生无功缺额，将导致电气设备没有足够无功功率建立电磁场，不能维持额定处理运行，进一步导致端电压明显下降，影响供电质量和用电负荷。同时无功功率可以抑制负荷波动和冲击负荷造成的电压波动和电压闪变，以滤除高次谐波；补偿装置可以改变功率因数、电流和线损率，充分使用变电设备容量，达到节能降损的目的。具体如下：
1）降低电力损失。安装无功补偿装置后可提高功率因数，降低电流，降低供电损失；
2）改善供电品质，提高功率因数，减少负载电流及电压降；
3）延长设备寿命，降低变压器负荷容量，降低运行温度。
3、影响无功功率的主要因素
Q= U×Isinφ（1） P= U×Icosφ （2）
其中式中：U——电压（V）； I——电流（A）；cosφ——功率因数
通过以上两式可知，功率因数反映了电源输出的视在功率被有效利用的程度，在电力系统中，一般功率因数越大越好。因为这样电路中的无功功率可以降到最小，视在功率将大部分用来供给有功功率，从而提高电能输送的功率，故通过改变功率因数可以改变无功大小，因此功率因数大小直接决定系统无功功率的高低。
三、无功补偿装置种类及特点
1、已淘汰的分体式简易型无功自动补偿装置
这种无功补偿装置是根据电网波峰波谷时间段进行自动投切的，是根据电压和时间进行判断，结构形式是分体裸露安装在输电线路塔杆上，补偿容量约为线路无功缺额的40%—50%。因此补偿效果不灵活，较差，维护费用高，受环境影响较大，例如：大风、雷雨、冰雹、粉尘等天气都会影响设备工作，没有得到广泛应用。
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2、箱体式无功自动补偿装置
该装置采用双杆架设，借助传感器采集线路信息，通过采集到的电压、电流信号经过处理加以分析，计算出无功缺额，对线路提供一定补偿。箱体式无功自动补偿装置又分为纯单投单切、电压控制单投单切、无功控制单投单切和单投单切自动与固定补偿相结合的无功补偿装置。
3、分解式10kV线路无功自动补偿装置
1）双投双切式自动补偿装置
一般有2台断路器各接一组补偿装置，根据指令分别或循环动作进行投切操作，该装置被广泛用于农网配电中，因为它适应线路无功缺额较大和无功变化多阶梯的情况，补偿量可达线路无功缺额的80%以上，补偿时间较长，效果较好，避免了过补或少补的现象。
2）多功能自动化无功补偿装置
该装置是目前各级电网比较青睐的高级产品，它可以实现人机对话、数据分析、自动控制、数据存储与处理、安全保护等诸多功能，一般有无功和电压复合控制、电压电流控制、时间季节控制等多种控制模式，可以灵活选用。
4、TBBZ-12X型高压无功自动补偿装置
该装置主要用于10kV农网架空线路中，自动跟踪无功需求情况，以无功功率、电压、功率因数等综合判据作为投切依据，从补偿点向整个线路补偿无功，减少无功流动，大限度降低线损，提高输电电压和输送电能的能力，它具有体积小、重量轻、安装维护方面等诸多优点，是农网架空线路无功自动补偿装置的不二之选。
四、无功补偿装置安装与选择原则
1、农网无功补偿选择应符合国家及电网要求，大致应遵循以下原则：
1）全面规划，合理布局，分级补偿，就地平衡；
2）集中补偿与分散补偿相结合，以分散补偿为主原则；
3）高低压补偿相结合，低压补偿为主原则；
4）调压与降损相结合，以降损为主原则。
2、无功补偿装置安装工艺要求
倘若线路安装一套无功补偿装置，通常建议安装在线路负荷2/3处；若安装两套装置，一般会选择安装在线路负荷2/5和4/5位置处，但一定要安装在较大负荷区域之前。具体安装要求如下：
1）要严格按照施工图纸和安装现场实际情况组装焊铁构架，要求铁构架立柱垂直偏差小于±5mm，安装位置中心线偏差不大于±10mm；
2）根据施工图纸及清单核实安装部件及数量，查看电容器外壳瓷套及出线杆的接地螺栓和标牌，是否完好无损，是否有漏油现象；
3）补偿装置直立安装，层间应该保证足够绝缘距离，同层之间距离大于100mm；
4）注意调整电容量，保证每相之间电容平衡，误差小于5%；
5）补偿装置接线应采用软导线，接线正确可靠，与工艺要求一致；
6）无功补偿装置不应装在易燃、易爆、易导电介质周围；
7）电压波动范围控制在额定工作电压的15%以内。
五、结语
本文主要针对10kV农网输电线路无功补偿的应用展开叙述，主要讲述了无功补偿装置在输电系统中的作用、应用特点、无功补偿装置安装选择，阐述了其在电力系统中主要发挥的作用，通过分析不同补偿装置的功能特点，为农网配电无功装置选择推荐了新产品。
参考文献：
[1] 靳龙章 《电厂无功补偿实用技术》 中国水利水电出版社 1997。
[2] 韩水 配电网无功优化及无功补偿装置，中国电力出版社。
论文作者:张瑞刚
论文发表刊物:《电力设备》2018年第23期
论文发表时间:2018/12/12
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