引言
随着我国经济社会的不断发展，人民生活水平大幅提高，电力负荷增长迅速。然而，
在大工业、商业甚至居民用电中都不同程度的存在着功率因数偏低的现象。由于电网中存在大量的感性负载，而电网无法提供足量的无功容量，导致电网电压降低、电能质量下降、电网损耗增大、供电经济性差等问题。
为解决上述问题，必须对电网进行无功功率补偿，即利用无功补偿设备在“就地平衡、分散补偿”的原则下，在电网的各个环节进行无功功率补偿。根据《国网公司电力系统无功补偿配置技术原则》、《供电营业规则》规定，100kVA及以上电力用户应合理配置无功补偿装置，100KVA及以上用户功率因数应为0.9以上。随着近年来低压可开发容量的不断增大，由原本100KVA逐渐放宽最大到250KVA，很多容量超过100KVA的低压用户亦需加装无功补偿设备。，一般低压用户多为小型工商业用户，在建设规划时配电房空间较为狭小，往往无法容纳无功补偿柜。因此，本文提出一种模块化无功补偿装置，能够极大地缩小无功补偿装置的占地面积，解决配电空间狭小的低压用户的无功补偿问题。
1 无功补偿控制器
无功补偿装置由无功补偿控制器、电容投切开关及电容器三部分组成，其中无功补偿控制器用于实现电网数据采集与监控并完成电容器组的投切自动完成无功功率补偿。以传统无功控制器为依托，综合考虑控制效果、体积、成本等因素，设计了控制器硬件部分，如图1所示。
图2无功补偿控制器硬件电路图
控制器软件部分由主程序、测量模块、投切控制模块、通讯模块、通讯模块等几个部分组成采取模块化的设计。控制器的测量模块采用接口与主控芯片通信，采用功率因数和无功功率综合控制方式来控制电容器组的投切。根据测量得到的功率因数按照设定的条件经比较确定是否进行电容器组的投切，投切控制流程图如下图3所示。
图3投切控制流程图
2.智能电容器及投切开关模块
低压智能电容器由补偿电容器，滤波电抗器，微型断路器等元件组成，综合考虑补偿性能、体积和成本等因素，设计了低压智能电容器的硬件装置，并在电容器内部内置投切开关模块，进一步节省空间。
智能补偿电容器的工作系统示意图如下图所示。图4 CT智能电容器的电流互感器，KM为微型断路器、KY为同步投切开关（基于磁保持继电器），PT为电压互感器。
图4分补智能补偿电容器工作系统示意图
电容器微型断路器选型表如下表1所示：
表1共补电容器微型断路器选型表
补偿电容量的选取，由以下公式确定：
式中，Qj表示需补偿的无功功率；P表示实际有功功率；tanφ1、tanφ2分别为加装无功补偿前、后的功率因数。
根据标准规定的补偿后功率因数为0.9，一般低压非居民客户的平均功率因数约为0.78，则对于容量为250KVA的低压客户，补偿容量应为30kvar：
4.试验与调试
对无功补偿控制器进行测试，结果如表1所示。
表1无功补偿控制器测试表
试验结果表明，无功补偿控制器的控制功能正常，控制效果良好，测量误差小于±0.5%，满足《低压无功补偿装置运行规程》DL/T 1417-2015规定。最后，对无功补偿装置进行了性能试验，试验结果如表2。
表2模块化无功补偿装置性能试验表
由试验结果可看出，无功补偿装置投入后，电压平均提高到220.8V，功率因数平均提高到0.94，且最大相对误差没有超过±0.5%，符合《低压无功补偿装置运行规程》DL/T 1417-2015规定。
5 总结
本文针对现有低压无功补偿装置占地面积大的问题，提出了一种模块化无功补偿装置。在简述了无功补偿控制器、电容投切开关及电容器三部分的电气设计的基础上，对无功补偿控制器的控制性能以及无功补偿装置的整机性能进行了调试，试验结果表明，该装置无功补偿效果良好，投切功能正常，且能够大大缩小无功补偿装置体积，为推进城市现代化建设、保障低压配电网的安全稳定运行具有一定意义。
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作者简介：袁蓓（1993年—），女，河南开封人，从事低压客户业扩、用电检查工作。
