在農村配電網中，進行無功功率補償，對提高功率因數(shù)、降損節(jié)能和提高供電質量有著非常重要的作用和意義。近些年，10 kV線路上的無功自動補償出現(xiàn)了一些新的技術和產品，我局針對所屬10 kV線路的特點，積極與設備廠家合作，開展這方面的應用。應用中，我們特別提出了相關的安全保護技術條款，與廠家共同探討實施方案，并收到了較滿意的效果。對此，我們有一些體會和收獲，歸納整理出來與大家探討。
1 農電10 kV配網系統(tǒng)無功補償概況
對于農網主要使用的10 kV配網系統(tǒng)，完整的無功補償應該包括變電站集中補償、10 kV線路補償和用戶端低壓補償，再加上隨機補償，即“3級補償+隨機補償”（“3+1”模式）。
目前，實際應用相對廣泛的主要是在變電站的二次側進行集中補償，以及用戶端的低壓補償。變電站集中補償是在站內，室內環(huán)境，有人工值守；低壓補償雖然是戶外環(huán)境條件下工作，但技術難度相對低一些。10 kV線路的無功補償由于技術和環(huán)境等多方面的問題，只是有少量的線路實行了固定補償，或人工控制補償。顯然，10 kV線路早期的這種補償方法存在過補或欠補、人工勞動強度大等問題。通常，這種方法補償電容器的容量只能配置線路平均無功缺額的30%左右，補償效果很不理想。
根據(jù)線路運行狀況，自動判別并實現(xiàn)10 kV線路無功自動補償，是10 kV無功補償技術和產品的發(fā)展方向。
近幾年，隨著科學技術的發(fā)展和相關專業(yè)廠家的努力研發(fā)，10 kV線路自動化的無功補償裝置逐漸開始應用。但實際應用中還存在著許多問題，有待提高和解決。
2 問題的提出
10 kV配電線路屬于高壓配電，其掛網設備的技術性和安全性要求也相對要高。無功補償裝置正是安裝于線路中的某個位置（即某號桿，單桿或雙桿架設），野外環(huán)境，長年累月掛網運行，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線路無功自動補償裝置?？梢哉f，至此，10 kV線路無功補償?shù)淖詣踊O備正式亮相。盡管國內曾有過這方面的很多嘗試，但畢竟，國外的先進產品帶來了新的啟迪，推進了國內廠家研發(fā)的步伐。然而，國外這些產品并不能大范圍地直接應用在中國的電網上，問題就在于缺乏安全保護措施。
發(fā)達國家的電網環(huán)境相對要好得多，用電戶，特別是特殊的工廠，都在與輸送電網之間采取了隔離措施，阻止可能影響輸送電能質量的各種情況發(fā)生，使得電網很“干凈”。而中國電網的情況就差很多，存在許多影響電能質量的不利因素，相當于電網受到了“污染”。
事實上，在后來出現(xiàn)的類似產品的應用中，使得產品的安全保護功能顯得尤為重要。據(jù)掌握的信息，以及我們自己應用的實踐經驗：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月，甚至更短。又由于設備工作在野外，發(fā)生故障時不易及時發(fā)現(xiàn)，造成長期停運，而失去補償作用。故障嚴重時，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，也是產品設計很重要的一個方面，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？要考慮周圍環(huán)境，如高低溫、潮濕、雷雨，以及空氣污染、廢氣鹽霧等等客觀條件，也要考慮電網自身狀況，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，甚至特殊的異常現(xiàn)象等等。
設備應該具備相當?shù)淖R別技術和保護措施，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，記錄線路運行的參數(shù)和動作記錄，為整個線路運行提供相關的歷史數(shù)據(jù)和參考資料。
3 10 kV線路無功自動補償裝置安全保護綜述
作為應用方，我們從應用的實踐經驗和體會，介紹各項安全保護措施，至于各項措施的技術原理和設計指標不是本文的重點。
3.1 安全掛網方式
10 kV線路無功自動補償裝置是一臺（套）電力設備，但從安裝施工、配套設施來說，每一個補償點都是一個系統(tǒng)。應該考慮的是：
3.1.1 裝置的重量以及單、雙桿架設
早期簡單的分裝式（無箱體）補償裝置是單桿架設，安裝在桿的上部；后來隨著功能完善，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(guī)定可供參考。
3.1.2 A、B、C三相向裝置引線的安全配套件
三相電接入裝置前應該有跌落開關保護、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(tǒng)
應按照國家相關的標準規(guī)范埋設安全的接地系統(tǒng)，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
同樣是滿足10 kV高壓規(guī)格的補償電容器，但不同廠家和型號的電容器在是否有自身保護的特點上存在差別。建議考察廠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之間裝有跌落開關對裝置進行過流保護，但考慮到線路可能存在的復雜惡劣因素，以及跌落開關可能出現(xiàn)故障，就有必要在每臺電力電容器組再增加一級保險。有的設備生產廠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。當某個電力電容器組發(fā)生故障時，其高壓熔斷器將會熔斷，即該電力電容器組退出運行，而不會影響整個系統(tǒng)的安全工作。
3.4 抑制電網干擾的安全保護配置
電網中可能會有一些特殊的負荷帶來有害干擾，如軋鋼廠的中頻爐可能帶來諧波干擾，采石場的大型碎石機可能帶來浪涌沖擊干擾等等，因此，應該考查補償裝置是否具備了抑制這些干擾的措施。基本方法是加裝電抗器，可抑制10 kV線路上的低次諧波影響，既保護了補償設備的安全性，又有利于線路輸送電能的質量；加裝浪涌脈沖吸收器，可抑制線路上的浪涌電流和瞬間電流對電容器組的危害，進而也保護了二次設備的正常運行。
3.5 無損采集10 kV線路電流值
這里首先說明一下采集電流的作用：作為自動控制無功補償裝置，這里有一個控制模式的問題：如果采用電壓控制模式，即根據(jù)電壓的高低作為判據(jù)進行控制，則無需采集電流信號，僅采集電壓信號即可，但它不能完全反映線路無功的缺額，會出現(xiàn)過補和欠補的現(xiàn)象；如果采用無功控制模式，即根據(jù)無功缺額量的多少作為判據(jù)進行跟蹤控制，則除了采集電壓信號外，還必須采集電流信號，即可通過控制器的計算機計算出無功量，跟蹤無功缺額大小來實施控制，就不會出現(xiàn)過補和欠補的現(xiàn)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，而且，剪線串接會增加線電阻，容易出現(xiàn)結點故障，又浪費電能，因此，應用方大都不愿意剪線，特別是新改造的線路，而且，它的施工也較為復雜。由于電子和傳感器技術的發(fā)展，有些廠家研制出了非接入式電流互感器，只需要將相線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，如果選擇了以無功控制模式的無功補償裝置，又不希望剪線，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、高靈敏度已經能夠滿足要求，它的應用保證了高壓線路的完整性。
3.6 執(zhí)行開關的掉電保護
裝置的控制器控制投切開關將電容器并入或退出電網，其投切開關有多種形式，不同設備廠家選型也不一樣。目前，應用較為成熟的是真空類開關。對各類開關的技術指標要求是必需的，但其是否具備掉電自動分閘功能是非常重要的。如果電網突然停電，恰好開關合閘使得電容器正并在電網上，而開關不能夠因掉電而自動分閘，當再次來電時電容器就是直接掛在網上，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(shù)據(jù)芯片和集成電路，在直流電壓下工作。除了較高的電源技術保證外，還應有防雷擊浪涌和濾波器等保護功能。
3.8 控制器軟件實現(xiàn)智能化識別、保護措施
利用傳感器、感應裝置、執(zhí)行元件，結合先進的計算機技術和豐富的控制軟件，對設備和電網運行數(shù)據(jù)進行采集、分析，實現(xiàn)智能化的控制和保護，是目前較為先進、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品對此也做了精心的設計，對進入柜體的A、B、C三相一次線電流進行采樣，再將采集的三相電流信號送入控制器，經計算機計算分析，如果三相不平衡電流超過警戒值，則屏蔽投切開關的指令，不允許電容器并入電網。運行中檢測到不平衡現(xiàn)象，應立即切除開關，退出運行。
3.8.2 欠電壓保護功能
通常，啟動投切開關動作是*電壓互感器感應的電壓信號。比如，10 kV經過電壓互感器后得到230 V，以此作為控制其電源外，還作為啟動像真空接觸器這樣的投切開關。如果電壓過低，真空接觸器將不能正常動作，會損壞開關和電容器組。控制器會設定一個欠電壓門限值，電壓低至門限值時，使開關分閘，電容器組退出電網，并禁止合閘操作。當電壓恢復正常后，控制器重新判定、重新起動控制投切開關動作。
3.8.3 過電壓保護功能
電網電壓過高，如果電容器被并入電網，電容器組的使用壽命將會降低。過壓保護功能是在電壓高于上限設定值時，控制器指令投切開關立即分閘，使電容器組退出電網，并禁止合閘操作。當電壓恢復正常后，控制器重新判定、重新起動控制投切開關動作。
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(tǒng)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，控制器應能夠正常運行，并不立即輸出分/合閘信號，而是經過一定的時間延遲，確定是否真正需要分/合閘時，再進行動作。
3.8.5 斷電保護
控制器是整個系統(tǒng)的核心，高一級的控制器會不斷記錄存儲運行中的數(shù)據(jù)，并形成表格曲線。在斷電情況下，應能夠將當前和此前所記錄的歷史數(shù)據(jù)將會自動長期保存，避免數(shù)據(jù)丟失，起到了黑匣子的作用。
另外，控制器重新加電后，應首先自動進行自檢，判斷開關的分/合閘位置，然后再進入自動控制狀態(tài)。
3.8.6 延時保護
電容器退出電網后，應避免立刻又合閘開關，即要防止電容器組頻繁進退電網，這對電容器會帶來危害。要求控制器指令分閘后，應經過一段設定的時間延時（留夠電容器放電時間，如300 s），在這段時間內軟件應禁止合閘，防止電容器組在切除后沒有放電至安全電壓就投入運行，危害電容器組。
3.8.7 過流保護
控制器應能對電容器組的每相電流實時監(jiān)測，并設過流保護值。當某相電容器組損壞電流過大時，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(shù)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)通風孔，特殊地域還應具備自動溫控排風功能；
防雨。
4 結束語
配電線路的無功自動補償裝置在戶外安裝，環(huán)境惡劣且無人值守，因此，完善的保護功能是無功自動補償裝置掛網安全運行的關鍵。在項目實施過程中，
