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【摘 要】低压无功补偿装置在配电网中的使用越来越普遍，低压无功补偿装置的使用可以减少配网输电过程中的功率损耗，保证配电网安全运行的同时能够提高电力系统运行过程中产生的经济效益。低压无功补偿装置的分类很多，针对不同的电压可以选择不同的补偿装置。本文对低压无功补偿装置在10KV配电网中的应用以及设计进行分析，旨在提高配电网的安全性和可靠性，提高配电网运行中产生的经济效益。
【关键词】低压无功补偿装置；10KV；配电网
在电力系统中，0.4kV供电系统是电力系统的最末端，其电源是由相距很远的发电厂提供的，沿经各级输电线路和升压、降压变压器，从而产生了较多的能量损失。为使这种损失降至最少，需在低压供电系统的负荷处实行无功功率就地补偿。无功功率就地补偿具有投资少，见效快的特点，因而这一技术发展很快[1]。但是，由于低压无功补偿涉及的内容很多，而且从目前应用的情况看，许多技术还没有很好应用，如电容器的投切技术、防止电容器产生谐波和谐波放大技术以及装置的可靠运行技术等，这些技术都有待完善和提高。
一、低压无功补偿装置的分类
电力系统中的无功补偿装置在最初使用的是电容器，随着科技的发展，无功补偿装置的种类越来越多，无功补偿装置得到了广泛应用。我们平时比较常见的无功补偿装置主要有并联电容器和电抗器、串联电容器以及同步调相机和静止无功补偿器。我们还可以根据不同的分类标准将无功补偿装置分为静态和动态的无功补偿装置，串联以及并联的无功补偿装置，传统以及现代的无功补偿装置，运动以及静止的无功补偿装置，除了以上分类之外还可以分为有源和无源，高压和低压的无功补偿装置等。
我们一般在负荷比较平稳的状态下使用静态无功补偿装置，主要是为了降低线路的损耗，也为了调节电压而采取的一种补偿方式。静态补偿装置使用的主要是并联电容器组以及串联电抗器组，使用并联电容器是非常经济的一种方法，这种方法的优点是价格低廉、安装灵活、操作简单、运行稳定以及便于维护。并联电抗器是一种补偿静态容性无功的主要装置，这种装置使用的比较早，是一种非常重要的无功补偿装置。
动态无功补偿装置能够对负荷以及系统的无功功率进行实时跟踪，并且根据跟踪的实际情况来调整自身的实际补偿量，补偿量的变化可以随着负荷或者是功率的变化而变化[2]。这种补偿方式最大的特点是能够对给定的控制目标进行跟踪。在电力系统中使用动态无功补偿装置能够根据对负荷以及系统的跟踪来改善自身的功率因数，对电压进行調整，减少电压方面存在的波动，可以滤除一些高次谐波，动态无功补偿装置的这些功能是相互联系的。控制目标的不同，补偿装置所选择的控制策略也就不相同。这就说明在不同的场所对补偿装置的要求不一样。
二、无功补偿方式的确定
无功补偿方式有集中补偿、分散补偿和综合补偿三种方式。负荷量大小、分布决定无功补偿方式，并应从低压配电系统向中、高压系统逐级进行补偿配置，以求得最佳的补偿效果。
低压配电系统具有负荷较为集中，但负荷设备具有容量不同、线路短、分支多的特点，对其中设备容量较大的应采用分散补偿（即就地补偿），容量偏小的采用集中补偿，因此，补偿方式一般应采用集中补偿、分散补偿相结合的综合补偿方式，这种补偿方式不仅可取得较好的节电效果，而且投资合理、方便控制与维护。
三相负荷对称程度决定相补或全补方式。三相对称负荷应采用全相补偿方式，即三相同时进行补偿，如工业企业电动机较多，负荷较为对称。三相负荷不对称，则应采用分相单独进行补偿，如城网生活区三相负荷多为不对称运行。负荷变化情况决定静态和动态补偿方式。负荷变化较为平稳，应采用静态补偿方式。这不仅能较好地降低线路损耗，而且投资少。负荷变化较大则，应采用动态补偿方式，达到充分补偿、提高稳定电压的作用。
针对上述情况，根据负荷结构和变化，动态无功补偿装置有以下几种：
①城网小区变电所相控式动态无功补偿装置。
②小型企业变电所监测、保护、动态无功补偿控制装置。
③低压电动机动态无功补偿控制装置。
它们的共同特点是：投切速度快，无浪涌电流产生，提高电压水平，保证补偿装置的使用寿命，补偿充分，功率因数波动小，对网络具有抑制谐波等功能。
三、安装运行经验
我们应该选择一些智能型的低压无功补偿装置，这些设备科技含量高，还具有先进的技术原理、可靠的质量、完善的功能，便于运行管理和维护。
对于电容器补偿的低压无功补偿装置在安装时应该选择合适的安装地点。选择地点时应尽量接近低压台区的负荷中心，这样可以获得最好的就地补偿效果，以减少在长距离输电过程中的功率损耗，提高电网运行的经济效益。
在选择低压无功补偿装置时还要考虑到市郊的公用变压器的容量、负荷以及自然功率因数等情况，选择的低压无功补偿装置一般在变压器容量的30%-60%最为适宜。如果装置的容量太小就不会取得预想的补偿效果，容量过大则会使有些电容器不能够发挥正常作用[3]。
低压配电网络的分布比较广，节点很多并且网络中的负荷特性不一样，负荷变化也很大。在以往对于低压配电网的检测主要靠人工进行，这种做法缺乏可靠性，也不能及时了解电网的各种变化情况。无功补偿装备需要具有先进的数据采集与分析功能也是现代配电网络运行管理的需要，我们可以对配电网络进行定点采样，对电网中的各种电流进行记录，这样就可以分析和总结电网运行数据。对于具备远红外或者是串行通信功能的低压无功补偿装置，能够方便地实现就地抄表，还可以给后台运行软件提供历史数据用以分析与计算。
四、农网10KV线路无功补偿的应用
1、补偿方式的分类
对于10kV线路无功补偿而言，线路无功补偿主要补偿的是线路感性电抗所消耗的无功功率以及配电变压器励磁无功功率损耗。线路无功补偿装置可选用投切控制方式很多，常见的投切控制方式主要有无功功率、功率因数、电压、时间、无功电流等，10kV线路无功补偿有四种典型的应用模式，分别为混合补偿（即“固补+动补”）、全自动补偿、固定补偿和滤波式补偿。 2、确定最佳补偿度、安装位置的方法
现阶段10kV线路中的无功补偿装置采用的一般是固定投入，以最大限度地减少配电线路的电能损耗作为出发点，确保无功补偿装置能够获得最佳效果，在分散补偿电容器线路位置的安装方面应该尽可能合理，一般来说无功补偿线路线路上安装电容器组数越多，相应的也就会受到越好的降损效果，值得注意的是所安装的电容器装置一般会受到成本的限制，从提高电容器组的补偿效益，减少无功补偿装置安装的投资方面考虑，布置的电容器组的点数不能够过多，一般按1～3个考虑即可。
一般来说农网线路供电半径要小于15km，如果线路长度在1～5km之间，可以考虑在线路的2/3处安装一组补偿电容；如果线路长度在5～10km之间，可以考虑在线路的2/5以及4/5处分别安装一组补偿电容；如果线路长度在10～15km之间，可以考虑在其2/7，4/7以及6/7处分别安装一组补偿电容。
3、计算无功补偿容量和确定分散补偿容量
①从提高功率因素计算线路无功补偿容量
如果电力网最大负荷目的平均有功功率为PPj，补偿前的功率因数为COSФ1，补偿后的功率因数为COSФ2，则补偿容量可用下述公式计算。
式中，为所需补偿容量；PPi为最大负荷日平均有功功率；COS2Ф1为最大负荷目平均功率因数2COS2Ф2为功率因数期望值。通常将功率因素从0.9提高到1所需的补偿容量与将功率因素从0.72提高到0.9所需的补偿容量相当。
②分散补偿容量确定方法
对于10kV线路上安装的补偿并联电容器容量的确定，应该全面考虑线路布局，坚持最佳降损的原则，并且通过计算进行确定。一般可按各条分支线的负荷电流来计算补偿容量。
如果10KV线路负荷均匀分布或者是接近均匀分布：需要安装1组电容器的时候，一般来说分散补偿容量应该线路平均无功功率的2/3；需要安装2组电容器的时候，一般来说每组的分散补偿容量应该为线路平均无功功率的2/5；需要安装3组电容器的时候，一般来说每组的分散补偿容量应该为线路平均无功功率的2/7；坚持最小网损的原则，那么每条10kV线路所需补偿的总容量应按一定比侧分配。
（1）需要安装1组电容器时，容量比为1/3：2/3；
（2）需要安装2组电容器时，容量比为1/5：2/5：2/5：
（3）需要安装3组电容器时，容量比为1/7：2/7：2/7：2/7。
在实际10kV线路中，大多数时候线路负荷分布不均匀，所以说在进行分散补偿容量确定的时候，需要考虑实际线路负荷的分布情况，并且灵活运用上述方法进行分散补偿容量的确定。
【总结】
通过上文分析我们清楚了低壓无功补偿装置在10kV电网中的设计以及应用，首先介绍了低压无功补偿装置的分类，其次介绍了无功补偿装置的确定方式，然后分析了无功补偿装置的安全运行经验，最后介绍了一种全新的补偿技术。在10kV配电网中使用低压无功补偿装置的时候应充分考虑低压无功补偿装置的特点以及承载负荷情况，以确保低压无功补偿装置的安全运行。
参考文献
[1]涂福荣、王晓茹.电力系统无功优化模糊建模研究[J].电力系统保护与控制，2010（13）：46-49.
[2]苗峰显、郭志忠.灵敏度方法在电力系统分析与控制中的应用综述[J].继电器，2007（15）：72-76.
[3]夏沛、徐俊明.改进牛顿法大规模电力系统潮流计算[J].计算机技术与白动化，2010（04）：59-62.
【关键词】低压无功补偿装置；10KV；配电网
在电力系统中，0.4kV供电系统是电力系统的最末端，其电源是由相距很远的发电厂提供的，沿经各级输电线路和升压、降压变压器，从而产生了较多的能量损失。为使这种损失降至最少，需在低压供电系统的负荷处实行无功功率就地补偿。无功功率就地补偿具有投资少，见效快的特点，因而这一技术发展很快[1]。但是，由于低压无功补偿涉及的内容很多，而且从目前应用的情况看，许多技术还没有很好应用，如电容器的投切技术、防止电容器产生谐波和谐波放大技术以及装置的可靠运行技术等，这些技术都有待完善和提高。
一、低压无功补偿装置的分类
电力系统中的无功补偿装置在最初使用的是电容器，随着科技的发展，无功补偿装置的种类越来越多，无功补偿装置得到了广泛应用。我们平时比较常见的无功补偿装置主要有并联电容器和电抗器、串联电容器以及同步调相机和静止无功补偿器。我们还可以根据不同的分类标准将无功补偿装置分为静态和动态的无功补偿装置，串联以及并联的无功补偿装置，传统以及现代的无功补偿装置，运动以及静止的无功补偿装置，除了以上分类之外还可以分为有源和无源，高压和低压的无功补偿装置等。
我们一般在负荷比较平稳的状态下使用静态无功补偿装置，主要是为了降低线路的损耗，也为了调节电压而采取的一种补偿方式。静态补偿装置使用的主要是并联电容器组以及串联电抗器组，使用并联电容器是非常经济的一种方法，这种方法的优点是价格低廉、安装灵活、操作简单、运行稳定以及便于维护。并联电抗器是一种补偿静态容性无功的主要装置，这种装置使用的比较早，是一种非常重要的无功补偿装置。
动态无功补偿装置能够对负荷以及系统的无功功率进行实时跟踪，并且根据跟踪的实际情况来调整自身的实际补偿量，补偿量的变化可以随着负荷或者是功率的变化而变化[2]。这种补偿方式最大的特点是能够对给定的控制目标进行跟踪。在电力系统中使用动态无功补偿装置能够根据对负荷以及系统的跟踪来改善自身的功率因数，对电压进行調整，减少电压方面存在的波动，可以滤除一些高次谐波，动态无功补偿装置的这些功能是相互联系的。控制目标的不同，补偿装置所选择的控制策略也就不相同。这就说明在不同的场所对补偿装置的要求不一样。
二、无功补偿方式的确定
无功补偿方式有集中补偿、分散补偿和综合补偿三种方式。负荷量大小、分布决定无功补偿方式，并应从低压配电系统向中、高压系统逐级进行补偿配置，以求得最佳的补偿效果。
低压配电系统具有负荷较为集中，但负荷设备具有容量不同、线路短、分支多的特点，对其中设备容量较大的应采用分散补偿（即就地补偿），容量偏小的采用集中补偿，因此，补偿方式一般应采用集中补偿、分散补偿相结合的综合补偿方式，这种补偿方式不仅可取得较好的节电效果，而且投资合理、方便控制与维护。
三相负荷对称程度决定相补或全补方式。三相对称负荷应采用全相补偿方式，即三相同时进行补偿，如工业企业电动机较多，负荷较为对称。三相负荷不对称，则应采用分相单独进行补偿，如城网生活区三相负荷多为不对称运行。负荷变化情况决定静态和动态补偿方式。负荷变化较为平稳，应采用静态补偿方式。这不仅能较好地降低线路损耗，而且投资少。负荷变化较大则，应采用动态补偿方式，达到充分补偿、提高稳定电压的作用。
针对上述情况，根据负荷结构和变化，动态无功补偿装置有以下几种：
①城网小区变电所相控式动态无功补偿装置。
②小型企业变电所监测、保护、动态无功补偿控制装置。
③低压电动机动态无功补偿控制装置。
它们的共同特点是：投切速度快，无浪涌电流产生，提高电压水平，保证补偿装置的使用寿命，补偿充分，功率因数波动小，对网络具有抑制谐波等功能。
三、安装运行经验
我们应该选择一些智能型的低压无功补偿装置，这些设备科技含量高，还具有先进的技术原理、可靠的质量、完善的功能，便于运行管理和维护。
对于电容器补偿的低压无功补偿装置在安装时应该选择合适的安装地点。选择地点时应尽量接近低压台区的负荷中心，这样可以获得最好的就地补偿效果，以减少在长距离输电过程中的功率损耗，提高电网运行的经济效益。
在选择低压无功补偿装置时还要考虑到市郊的公用变压器的容量、负荷以及自然功率因数等情况，选择的低压无功补偿装置一般在变压器容量的30%-60%最为适宜。如果装置的容量太小就不会取得预想的补偿效果，容量过大则会使有些电容器不能够发挥正常作用[3]。
低压配电网络的分布比较广，节点很多并且网络中的负荷特性不一样，负荷变化也很大。在以往对于低压配电网的检测主要靠人工进行，这种做法缺乏可靠性，也不能及时了解电网的各种变化情况。无功补偿装备需要具有先进的数据采集与分析功能也是现代配电网络运行管理的需要，我们可以对配电网络进行定点采样，对电网中的各种电流进行记录，这样就可以分析和总结电网运行数据。对于具备远红外或者是串行通信功能的低压无功补偿装置，能够方便地实现就地抄表，还可以给后台运行软件提供历史数据用以分析与计算。
四、农网10KV线路无功补偿的应用
1、补偿方式的分类
对于10kV线路无功补偿而言，线路无功补偿主要补偿的是线路感性电抗所消耗的无功功率以及配电变压器励磁无功功率损耗。线路无功补偿装置可选用投切控制方式很多，常见的投切控制方式主要有无功功率、功率因数、电压、时间、无功电流等，10kV线路无功补偿有四种典型的应用模式，分别为混合补偿（即“固补+动补”）、全自动补偿、固定补偿和滤波式补偿。 2、确定最佳补偿度、安装位置的方法
现阶段10kV线路中的无功补偿装置采用的一般是固定投入，以最大限度地减少配电线路的电能损耗作为出发点，确保无功补偿装置能够获得最佳效果，在分散补偿电容器线路位置的安装方面应该尽可能合理，一般来说无功补偿线路线路上安装电容器组数越多，相应的也就会受到越好的降损效果，值得注意的是所安装的电容器装置一般会受到成本的限制，从提高电容器组的补偿效益，减少无功补偿装置安装的投资方面考虑，布置的电容器组的点数不能够过多，一般按1～3个考虑即可。
一般来说农网线路供电半径要小于15km，如果线路长度在1～5km之间，可以考虑在线路的2/3处安装一组补偿电容；如果线路长度在5～10km之间，可以考虑在线路的2/5以及4/5处分别安装一组补偿电容；如果线路长度在10～15km之间，可以考虑在其2/7，4/7以及6/7处分别安装一组补偿电容。
3、计算无功补偿容量和确定分散补偿容量
①从提高功率因素计算线路无功补偿容量
如果电力网最大负荷目的平均有功功率为PPj，补偿前的功率因数为COSФ1，补偿后的功率因数为COSФ2，则补偿容量可用下述公式计算。
式中，为所需补偿容量；PPi为最大负荷日平均有功功率；COS2Ф1为最大负荷目平均功率因数2COS2Ф2为功率因数期望值。通常将功率因素从0.9提高到1所需的补偿容量与将功率因素从0.72提高到0.9所需的补偿容量相当。
②分散补偿容量确定方法
对于10kV线路上安装的补偿并联电容器容量的确定，应该全面考虑线路布局，坚持最佳降损的原则，并且通过计算进行确定。一般可按各条分支线的负荷电流来计算补偿容量。
如果10KV线路负荷均匀分布或者是接近均匀分布：需要安装1组电容器的时候，一般来说分散补偿容量应该线路平均无功功率的2/3；需要安装2组电容器的时候，一般来说每组的分散补偿容量应该为线路平均无功功率的2/5；需要安装3组电容器的时候，一般来说每组的分散补偿容量应该为线路平均无功功率的2/7；坚持最小网损的原则，那么每条10kV线路所需补偿的总容量应按一定比侧分配。
（1）需要安装1组电容器时，容量比为1/3：2/3；
（2）需要安装2组电容器时，容量比为1/5：2/5：2/5：
（3）需要安装3组电容器时，容量比为1/7：2/7：2/7：2/7。
在实际10kV线路中，大多数时候线路负荷分布不均匀，所以说在进行分散补偿容量确定的时候，需要考虑实际线路负荷的分布情况，并且灵活运用上述方法进行分散补偿容量的确定。
【总结】
通过上文分析我们清楚了低壓无功补偿装置在10kV电网中的设计以及应用，首先介绍了低压无功补偿装置的分类，其次介绍了无功补偿装置的确定方式，然后分析了无功补偿装置的安全运行经验，最后介绍了一种全新的补偿技术。在10kV配电网中使用低压无功补偿装置的时候应充分考虑低压无功补偿装置的特点以及承载负荷情况，以确保低压无功补偿装置的安全运行。
参考文献
[1]涂福荣、王晓茹.电力系统无功优化模糊建模研究[J].电力系统保护与控制，2010（13）：46-49.
[2]苗峰显、郭志忠.灵敏度方法在电力系统分析与控制中的应用综述[J].继电器，2007（15）：72-76.
[3]夏沛、徐俊明.改进牛顿法大规模电力系统潮流计算[J].计算机技术与白动化，2010（04）：59-62.