在農村配電網(wǎng)中，進(jìn)行無(wú)功功率補償，對提高功率因數、降損節能和提高供電質(zhì)量有著(zhù)非常重要的作用和意義。近些年，10 kV線(xiàn)路上的無(wú)功自動(dòng)補償出現了一些新的技術(shù)和產(chǎn)品，我局針對所屬10 kV線(xiàn)路的特點(diǎn)，積極與設備廠(chǎng)家合作，開(kāi)展這方面的應用。應用中，我們特別提出了相關(guān)的安全保護技術(shù)條款，與廠(chǎng)家共同探討實(shí)施方案，并收到了較滿(mǎn)意的效果。對此，我們有一些體會(huì )和收獲，歸納整理出來(lái)與大家探討。

1 農電10 kV配網(wǎng)系統無(wú)功補償概況

對于農網(wǎng)主要使用的10 kV配網(wǎng)系統，完整的無(wú)功補償應該包括變電站集中補償、10 kV線(xiàn)路補償和用戶(hù)端低壓補償，再加上隨機補償，即“3級補償+隨機補償”（“3+1”模式）。

目前，實(shí)際應用相對廣泛的主要是在變電站的二次側進(jìn)行集中補償，以及用戶(hù)端的低壓補償。變電站集中補償是在站內，室內環(huán)境，有人工值守；低壓補償雖然是戶(hù)外環(huán)境條件下工作，但技術(shù)難度相對低一些。10 kV線(xiàn)路的無(wú)功補償由于技術(shù)和環(huán)境等多方面的問(wèn)題，只是有少量的線(xiàn)路實(shí)行了固定補償，或人工控制補償。顯然，10 kV線(xiàn)路早期的這種補償方法存在過(guò)補或欠補、人工勞動(dòng)強度大等問(wèn)題。通常，這種方法補償電容器的容量只能配置線(xiàn)路平均無(wú)功缺額的30%左右，補償效果很不理想。

根據線(xiàn)路運行狀況，自動(dòng)判別并實(shí)現10 kV線(xiàn)路無(wú)功自動(dòng)補償，是10 kV無(wú)功補償技術(shù)和產(chǎn)品的發(fā)展方向。

近幾年，隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和相關(guān)專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)家的努力研發(fā)，10 kV線(xiàn)路自動(dòng)化的無(wú)功補償裝置逐漸開(kāi)始應用。但實(shí)際應用中還存在著(zhù)許多問(wèn)題，有待提高和解決。

2 問(wèn)題的提出

10 kV配電線(xiàn)路屬于高壓配電，其掛網(wǎng)設備的技術(shù)性和安全性要求也相對要高。無(wú)功補償裝置正是安裝于線(xiàn)路中的某個(gè)位置（即某號桿，單桿或雙桿架設），野外環(huán)境，長(cháng)年累月掛網(wǎng)運行，同樣，可*性和安全性要求極高。

2000年，一家國外知名公司在中國展出了他們的10 kV線(xiàn)路無(wú)功自動(dòng)補償裝置?？梢哉f(shuō)，至此，10 kV線(xiàn)路無(wú)功補償的自動(dòng)化設備正式亮相。盡管?chē)鴥仍羞^(guò)這方面的很多嘗試，但畢竟，國外的先進(jìn)產(chǎn)品帶來(lái)了新的啟迪，推進(jìn)了國內廠(chǎng)家研發(fā)的步伐。然而，國外這些產(chǎn)品并不能大范圍地直接應用在中國的電網(wǎng)上，問(wèn)題就在于缺乏安全保護措施。

發(fā)達國家的電網(wǎng)環(huán)境相對要好得多，用電戶(hù)，特別是特殊的工廠(chǎng)，都在與輸送電網(wǎng)之間采取了隔離措施，阻止可能影響輸送電能質(zhì)量的各種情況發(fā)生，使得電網(wǎng)很“干凈”。而中國電網(wǎng)的情況就差很多，存在許多影響電能質(zhì)量的不利因素，相當于電網(wǎng)受到了“污染”。

事實(shí)上，在后來(lái)出現的類(lèi)似產(chǎn)品的應用中，使得產(chǎn)品的安全保護功能顯得尤為重要。據掌握的信息，以及我們自己應用的實(shí)踐經(jīng)驗：缺乏安全保護措施，或者安全保護做的欠缺，都使得設備損壞率高，正常工作周期一兩個(gè)月，甚至更短。又由于設備工作在野外，發(fā)生故障時(shí)不易及時(shí)發(fā)現，造成長(cháng)期停運，而失去補償作用。故障嚴重時(shí)，還可能殃及其它設備。

因此，保證設備自身的高可*運行和安全保護是十分重要的，也是產(chǎn)品設計很重要的一個(gè)方面，是我們使用方必須要求的指標。

從哪些方面考慮和增強安全保護措施呢？要考慮周?chē)h(huán)境，如高低溫、潮濕、雷雨，以及空氣污染、廢氣鹽霧等等客觀(guān)條件，也要考慮電網(wǎng)自身狀況，如電壓高低、三相電流平衡、諧波、浪涌沖擊，以及用電高峰低谷，甚至特殊的異?，F象等等。

設備應該具備相當的識別技術(shù)和保護措施，除了具備智能化控制外，還應具備如飛機“黑匣子”一樣的功能，記錄線(xiàn)路運行的參數和動(dòng)作記錄，為整個(gè)線(xiàn)路運行提供相關(guān)的歷史數據和參考資料。

3 10 kV線(xiàn)路無(wú)功自動(dòng)補償裝置安全保護綜述

作為應用方，我們從應用的實(shí)踐經(jīng)驗和體會(huì )，介紹各項安全保護措施，至于各項措施的技術(shù)原理和設計指標不是本文的重點(diǎn)。

3.1 安全掛網(wǎng)方式

10 kV線(xiàn)路無(wú)功自動(dòng)補償裝置是一臺（套）電力設備，但從安裝施工、配套設施來(lái)說(shuō)，每一個(gè)補償點(diǎn)都是一個(gè)系統。應該考慮的是：

3.1.1 裝置的重量以及單、雙桿架設

早期簡(jiǎn)單的分裝式（無(wú)箱體）補償裝置是單桿架設，安裝在桿的上部；后來(lái)隨著(zhù)功能完善，設備配套件增多和防塵防雨的需要，發(fā)展了箱體式，采用雙桿架設，安裝在電桿中部，最低端距地面至少2.5 m。桿上架設設備的重量國家有規定可供參考。

3.1.2 A、B、C三相向裝置引線(xiàn)的安全配套件

三相電接入裝置前應該有跌落開(kāi)關(guān)保護、避雷器保護，以及配套的橫擔、高壓瓷絕緣子等。

3.1.3 接地系統

應按照國家相關(guān)的標準規范埋設安全的接地系統，保證雷擊電流和短路電流的瞬間對地導通，以免燒壞裝置。

3.1.4 設備箱體外要有安全警示，施工完畢應掛上標準的安全警示牌。

3.2 補償電容器組的自保能力

同樣是滿(mǎn)足10 kV高壓規格的補償電容器，但不同廠(chǎng)家和型號的電容器在是否有自身保護的特點(diǎn)上存在差別。建議考察廠(chǎng)家配套的補償電容器是否具備內部熔絲和自放電電阻，它具備并增強了整機的自保能力。

3.3 補償電容器三相外接保險

雖然裝置與外接電網(wǎng)之間裝有跌落開(kāi)關(guān)對裝置進(jìn)行過(guò)流保護，但考慮到線(xiàn)路可能存在的復雜惡劣因素，以及跌落開(kāi)關(guān)可能出現故障，就有必要在每臺電力電容器組再增加一級保險。有的設備生產(chǎn)廠(chǎng)家在每臺電容器組上加裝了噴逐式高壓熔斷器，有斜拉式、立式等等，以此達到短路保護及對地短路保護。當某個(gè)電力電容器組發(fā)生故障時(shí)，其高壓熔斷器將會(huì )熔斷，即該電力電容器組退出運行，而不會(huì )影響整個(gè)系統的安全工作。

3.4 抑制電網(wǎng)干擾的安全保護配置

電網(wǎng)中可能會(huì )有一些特殊的負荷帶來(lái)有害干擾，如軋鋼廠(chǎng)的中頻爐可能帶來(lái)諧波干擾，采石場(chǎng)的大型碎石機可能帶來(lái)浪涌沖擊干擾等等，因此，應該考查補償裝置是否具備了抑制這些干擾的措施?；痉椒ㄊ羌友b電抗器，可抑制10 kV線(xiàn)路上的低次諧波影響，既保護了補償設備的安全性，又有利于線(xiàn)路輸送電能的質(zhì)量；加裝浪涌脈沖吸收器，可抑制線(xiàn)路上的浪涌電流和瞬間電流對電容器組的危害，進(jìn)而也保護了二次設備的正常運行。

3.5 無(wú)損采集10 kV線(xiàn)路電流值

這里首先說(shuō)明一下采集電流的作用：作為自動(dòng)控制無(wú)功補償裝置，這里有一個(gè)控制模式的問(wèn)題：如果采用電壓控制模式，即根據電壓的高低作為判據進(jìn)行控制，則無(wú)需采集電流信號，僅采集電壓信號即可，但它不能完全反映線(xiàn)路無(wú)功的缺額，會(huì )出現過(guò)補和欠補的現象；如果采用無(wú)功控制模式，即根據無(wú)功缺額量的多少作為判據進(jìn)行跟蹤控制，則除了采集電壓信號外，還必須采集電流信號，即可通過(guò)控制器的計算機計算出無(wú)功量，跟蹤無(wú)功缺額大小來(lái)實(shí)施控制，就不會(huì )出現過(guò)補和欠補的現象。

采集電流信號較為成熟的是利用穿芯式電流互感器，但必須剪線(xiàn)，而且，剪線(xiàn)串接會(huì )增加線(xiàn)電阻，容易出現結點(diǎn)故障，又浪費電能，因此，應用方大都不愿意剪線(xiàn)，特別是新改造的線(xiàn)路，而且，它的施工也較為復雜。由于電子和傳感器技術(shù)的發(fā)展，有些廠(chǎng)家研制出了非接入式電流互感器，只需要將相線(xiàn)平行固定在互感器瓷絕緣子的凹槽里即可感應得到電流信號。因此，如果選擇了以無(wú)功控制模式的無(wú)功補償裝置，又不希望剪線(xiàn)，就應該慎重考查配套的電流互感器。

這種非接入式電流互感器的高精度、高靈敏度已經(jīng)能夠滿(mǎn)足要求，它的應用保證了高壓線(xiàn)路的完整性。

3.6 執行開(kāi)關(guān)的掉電保護

裝置的控制器控制投切開(kāi)關(guān)將電容器并入或退出電網(wǎng)，其投切開(kāi)關(guān)有多種形式，不同設備廠(chǎng)家選型也不一樣。目前，應用較為成熟的是真空類(lèi)開(kāi)關(guān)。對各類(lèi)開(kāi)關(guān)的技術(shù)指標要求是必需的，但其是否具備掉電自動(dòng)分閘功能是非常重要的。如果電網(wǎng)突然停電，恰好開(kāi)關(guān)合閘使得電容器正并在電網(wǎng)上，而開(kāi)關(guān)不能夠因掉電而自動(dòng)分閘，當再次來(lái)電時(shí)電容器就是直接掛在網(wǎng)上，這就很危險。因此，建議采用電保持式的真空接觸器。

3.7 控制器抗干擾保護

控制器是在低壓條件下工作，特別是大量的計算機、數據芯片和集成電路，在直流電壓下工作。除了較高的電源技術(shù)保證外，還應有防雷擊浪涌和濾波器等保護功能。

3.8 控制器軟件實(shí)現智能化識別、保護措施

利用傳感器、感應裝置、執行元件，結合先進(jìn)的計算機技術(shù)和豐富的控制軟件，對設備和電網(wǎng)運行數據進(jìn)行采集、分析，實(shí)現智能化的控制和保護，是目前較為先進(jìn)、全面、完善、最準確的識別、保護措施。

3.8.1 三相不平衡電流保護

三相電流不平衡可能會(huì )對電容器造成損壞，或縮短其壽命。安全保護功能相對完善的產(chǎn)品對此也做了精心的設計，對進(jìn)入柜體的A、B、C三相一次線(xiàn)電流進(jìn)行采樣，再將采集的三相電流信號送入控制器，經(jīng)計算機計算分析，如果三相不平衡電流超過(guò)警戒值，則屏蔽投切開(kāi)關(guān)的指令，不允許電容器并入電網(wǎng)。運行中檢測到不平衡現象，應立即切除開(kāi)關(guān)，退出運行。

3.8.2 欠電壓保護功能

通常，啟動(dòng)投切開(kāi)關(guān)動(dòng)作是*電壓互感器感應的電壓信號。比如，10 kV經(jīng)過(guò)電壓互感器后得到230 V，以此作為控制其電源外，還作為啟動(dòng)像真空接觸器這樣的投切開(kāi)關(guān)。如果電壓過(guò)低，真空接觸器將不能正常動(dòng)作，會(huì )損壞開(kāi)關(guān)和電容器組?？刂破鲿?huì )設定一個(gè)欠電壓門(mén)限值，電壓低至門(mén)限值時(shí)，使開(kāi)關(guān)分閘，電容器組退出電網(wǎng)，并禁止合閘操作。當電壓恢復正常后，控制器重新判定、重新起動(dòng)控制投切開(kāi)關(guān)動(dòng)作。

3.8.3 過(guò)電壓保護功能

電網(wǎng)電壓過(guò)高，如果電容器被并入電網(wǎng)，電容器組的使用壽命將會(huì )降低。過(guò)壓保護功能是在電壓高于上限設定值時(shí)，控制器指令投切開(kāi)關(guān)立即分閘，使電容器組退出電網(wǎng)，并禁止合閘操作。當電壓恢復正常后，控制器重新判定、重新起動(dòng)控制投切開(kāi)關(guān)動(dòng)作。

3.8.4 防沖擊抗干擾功能

控制器應具有防沖擊抗干擾功能，系統有濾除低次諧波和抗浪涌吸收瞬間脈沖干擾措施，在電壓、電流信號有沖擊或干擾時(shí)，控制器應能夠正常運行，并不立即輸出分/合閘信號，而是經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間延遲，確定是否真正需要分/合閘時(shí)，再進(jìn)行動(dòng)作。

3.8.5 斷電保護

控制器是整個(gè)系統的核心，高一級的控制器會(huì )不斷記錄存儲運行中的數據，并形成表格曲線(xiàn)。在斷電情況下，應能夠將當前和此前所記錄的歷史數據將會(huì )自動(dòng)長(cháng)期保存，避免數據丟失，起到了黑匣子的作用。

另外，控制器重新加電后，應首先自動(dòng)進(jìn)行自檢，判斷開(kāi)關(guān)的分/合閘位置，然后再進(jìn)入自動(dòng)控制狀態(tài)。

3.8.6 延時(shí)保護

電容器退出電網(wǎng)后，應避免立刻又合閘開(kāi)關(guān)，即要防止電容器組頻繁進(jìn)退電網(wǎng)，這對電容器會(huì )帶來(lái)危害。要求控制器指令分閘后，應經(jīng)過(guò)一段設定的時(shí)間延時(shí)（留夠電容器放電時(shí)間，如300 s），在這段時(shí)間內軟件應禁止合閘，防止電容器組在切除后沒(méi)有放電至安全電壓就投入運行，危害電容器組。

3.8.7 過(guò)流保護

控制器應能對電容器組的每相電流實(shí)時(shí)監測，并設過(guò)流保護值。當某相電容器組損壞電流過(guò)大時(shí)，應立即分斷電容器并禁止合閘操作。

3.8.8 其它多重保護

防止逆功率操作；

合分閘安全閉鎖功能；

具有日合閘次數限制和防振蕩互鎖功能。

3.9 柜體的防護措施

對于南方沿海氣候，柜體應采用不銹鋼材料，緊固件也最好采用不銹鋼或防銹材料；

柜體應具備合理的循環(huán)通風(fēng)孔，特殊地域還應具備自動(dòng)溫控排風(fēng)功能；

防雨。

4 結束語(yǔ)

配電線(xiàn)路的無(wú)功自動(dòng)補償裝置在戶(hù)外安裝，環(huán)境惡劣且無(wú)人值守，因此，完善的保護功能是無(wú)功自動(dòng)補償裝置掛網(wǎng)安全運行的關(guān)鍵。在項目實(shí)施過(guò)程中，