1 引言

　　当前我国农村电网配电线路老化、技术落后问题已经严重影响了农村居民的正常用电，而且随着经济社会的发展，对能源资源的攫取已经让人类尝到了能源浪费带来了严重后果。因此，在对城网改造的同时，加强对农村中压配电线路技术改造，提高能源输送效率、保障农村村民正常用电、节能降耗具有重要的现实意义。虽然近年来我国电力部门在降低输电线路损耗制定了行之有效的措施和办法，也取得了成效，但线路损耗仍居高不下、电压稳定性、电能质量不高的问题仍然没有得到彻底解决。在新技术不断涌现的推动下，在配电线路上加装无功补偿装置的技术已经逐渐成熟，农网配电台区广泛使用新的无功补偿技术，以达到节能降耗、提高输电质量的作用。

　　2 农网中压配电线路无功补偿配置

　　2.1 城乡电网有机组成部分

　　农村电网中10kV的输配线路是整个配网的重要组成部分，为确保整个输配电系统更安全、经济、稳定，需要将农村电网置于整个城市电网中，连接城乡电网。科学正确使用无功补偿设备，使农村电网在安装无功补偿设施时与整个电力系统协调统一运行，确保向农村提供稳定、高质的电力供应。

　　2.2 符合国家政策要求

　　按照国家电网公司2014年下发的文件规定，要求农村电网1OkV配电线路的功率因数大于或等于0.9，线损小于或等于5%，同时对农网配电电压的质量以及配电无功补偿效果及运行管理等方面内容都进行了详细要求。严格按照国家有关电力部门文件规定，解决功率因数、线损等方面问题，可在农网1OkV配电线路中安装电容器来解决，通过电容器无功补偿的方式提高配电质量。在2016年国家能源局关于印发《新一轮农村电网改造升级技术原则》对于“无功补偿及电压控制”章节中提到：农网无功补偿应按照集中补偿与分散补偿相结合，高压补偿与低压补偿相结合，调压与降损相结合的补偿策略，确定最佳补偿方案。并在“农网无功补偿应因地制宜选用经济实用的无功优化补偿模式，积极采用动态补偿、平滑调节等新技术、新设备。”强调农网无功补偿重要性和新技术的应用。确保安装效率最大化，提高无功补偿率。

　　2.3 无功补偿来源

　　从我国现有农网配电系统安全性、可靠性、实用性角度来看，针对我国农网普遍使用的lOkV配网线路系统实际情况，共有4个方面的补偿来源，具体是在变电站进行集中式的无功补偿;直接在配电线路上进行无功补偿;在低压输电线路直接进行补偿;在农村居民用户的终端上进行补偿，在农网配电台区中安装补偿装置是常见的方式。

　　2.4 因地制宜

　　一般情况下，农网线路相对城市来讲比较复杂，负荷比较分散，无功补偿配置没有固定模式，需根据各地域的地理、气候、原有农网线路配置情况确定。应充分考量每个不同地区自身的最适宜电容器功率大小和电流密度情况，结合当地实际情况，对固定和自动相结合的配置方式统筹规划、系统拆分、合理配置，使固定和自动相结合的相互配合地为农网配电工作效率最大化，整个配电过程能够划分成两方面：第一，安装固定补偿电容器，一方面在变电所内部根据农网线路的主变压器容量的15%大小安装固定补偿电容器组，另一方面在农网配电线路负荷中心安装固定补偿电容器组。

　　3 农网配电台区演化和新技术的应用

　　3.1 农网配电台区的运行现状

　　农网的运行特点包括以下几点：

　　(1)由于农业生产的季节性和农村务工人员的流动性，导致农村电网负荷波动较大导致农村电网负荷波动较大;

　　(2)距变电站较远，重负荷时末端电压较低，若调高变电站出口电压，轻负荷时电压过高，会烧毁用电设备。

　　(3)三相负荷不平衡情况普遍存在，影响变压器出力，并增加了损耗，严重时会烧毁配电变压器;

　　目前农网配电台区简单的补偿装置解决不了上述问题。

　　3.2 农网配电台区补偿装置的现状

　　3.2.1 传统补偿控制器存在的问题

　　(1)通常使用的控制器仅检测线电压和相电流通常使用的控制器以功率因数为投切依据，易造成单相的过补和欠补偿，轻载时更会出现投切振荡，加剧了农村电压不稳定的状况，损坏投切开关和其它用电设备;

　　(2)投切开关一般采用CJ19接触器，正常运行需要电保持，也是耗能器件，并且体积大、成本高、要电保持，也是耗能器件;投切时有涌流，不能频繁投切，不宜细致分组。

　　3.2.2 智能综合配电箱及无功补偿技术

　　(1)智能综合配电箱是集无功补偿箱、配变监测终端、电压监测仪、计量箱、综合配电箱的功能于一体的新型设备，具备远程在线监测、电能计量、电能分配、无功补偿、变压器保护、剩余电流检测和保护等功能，适用于城乡电网杆上公用配电变压器低压侧安装使用。根据配置功能不同，配电箱主要由配变终端、电能表、开关设备、无功补偿装置、剩余电流保护、温控排热设备、防雷装置及相应的电缆与接线等设备中的部分或全部设备组成。

　　(2)智能综合配电箱无功补偿特点

　　①配置无功补偿功能的原则：对于功率因数小于0.85的用户需进行无功补偿。补偿后，功率因数应≥0.90。

　　②无功补偿控制物理量为功率因数和无功功率;目标功率因数、无功投切门限、投切延时时间和投切间隔时间可在线设置，无投切振荡，无补偿呆区。

　　③无功补偿控制器具备至少9路电容器投切控制输出，可定义为共补和分补方式。具备三相共补、三相分补和三相混合补偿功能。

　　④无功补偿控制模式：无功补偿有远方控制和当地自动控制、闭锁模式三种模式。

　　⑤电容器投切原则：电容器投切遵循“合适优先、三相优先、先投先切、均衡使用”的原则。

　　⑥电容器保护：当出现过电压、欠电压、电压断相、谐波越限情况，由无功补偿控制器及时切除投入的电容器，以保护电容器。在恢复到设置范围内，电容器才可恢复正常投切。

　　3.3 低压无功补偿装置技术的发展

　　国内SVG等动态低压无功补偿装置尚处于研究发展阶段，仅在一些特殊场合使用，显然不适合于农网配电台区，这里笔者仅对分组自动投切无功补偿装置进行探讨。

　　该类无功补偿装置包括控制器、投切开关、电容器、通讯单元等4个主要部分。

　　3.3.1 补偿原理

　　针对农网负荷变化大，不平衡情况严重的现状，对补偿机理进行了创新，找出了一种既能对每相负荷精细补偿，又能调节三相有功不平衡负荷的补偿方法。其基本原理是把电容器精细分组，比如把60kvar电容器分为36个单元，采用磁保持同步编码开关使每个电容器单元既可以补偿到AB、AC、BC，也可以补偿AN、BN、CN之间，这样无功补偿级差不到2kvar，又可以合理地进行有功负荷的调节。

　　为实现上述目的，对当前的无功补偿控制器和投切开关进行了技术创新。例如：在相间跨接电容调节有功矢量分析，电容C跨接在A相与B相之间，电容C两端为线电压。从A相看，电容C的电流 超前线电压 。 可以分解成两部分，一部分为超前 的容性电流 ，一部分为与 方向相反的有功电流 ，意味着A相的有功电流减少。从B相看，电容C的电流 超前线电压 ， 可以分解成两部分，一部分为超前 的容性电流 ，一部分为与 方向相同的有功电流 ，意味着B相的有功电流增加。因此可以说，在A相与B相之间跨接电容，不但在A相与B相出现容性无功电流，而且可以将一部分有功电流从A相转移到B相。

　　3.3.2 控制器技术

　　新型无功补偿控制器采用32位高速CPU，比原来的控制器提高了采样和运算速度。

　　采集三相电压和三相电流，以无功功率、电压、电流、功率因数、谐波状况等综合判据进行投切，可对每相负荷进行精细补偿，同时调节三相有功不平衡负荷，并兼有自动调压、自动调容，远程控制、配电监测等附加功能。

　　3.3.3 投切开关技术

　　投切开关经历了接触器、切换电容接触器、可控硅复合开关等几次革新,其中复合开关是有触点开关和无触点开关的结合，做到了无涌流、无电弧、低功耗，但其结构复杂、体积大，分组较多时成本高，因此需要性能更好，体积更小、成本更低、适于精细分组的磁保持同步编码开关。其基本原理是采用一个高速CPU控制36只磁保持继电器，使其电压过零时投入，电流过零时切除，达到无电弧、无涌流的目的，具有复合开关的所有优点。

　　3.3.4 自动调压开关技术

　　补偿必须同调压相结合才能达到最佳效果，否则电压过高时，投入电容器会使电压进一步升高，造成损耗加大，损坏用电设备，不补偿则会增加线损。农网配电台区目前一般没有自动调压装置，没有装设有载分接开关是因为有载分接开关价格高、体积大、使用复杂。迫切需要一种经济实用的，适合于农网配电台区的自动调压开关。

　　新型自动调压开关基本原理：传统调压开关是由电机旋转通过传动机构缓慢调节(动作时间一般需要十几秒)。新型调压开关是通过永磁真空开关和专用转换开关组合实现快速调压。这种方式具有体积小、转换速度快(小于100ms)、转换过程中无弧光的优点，是配电台区理想的自动调压装置压装置。

　　3.3.5 补偿和远控、调容技术的结合

　　农网台区多处于偏远地区，更需要自动远程控制，这样可以降低管理费用。大多数农网台区存在“大马拉小车”的情况，若配以新型调容开关，可实现农网配电台区的远控、调压、调容、无功精细化补偿、有功负荷不平衡调节、配电监测远程抄表 防窃电等多种功能的组合，达到农网配电台区智能化经济运行的目的。

　　作者简介

　　黄佳宁(1969.10- )，高级工程师，1993年至今在福州供电公司工作，现从事配电运行管理工作。