基于串聯補償技術的配電網低電壓治理

程建雄

摘 要：隨著我國在經濟建設和社會生活等領域對電力能源需求的不斷增加，電網在運行過程中配變容量往往會存在不足的現象或者會出現季節(jié)性的負荷過大，這些都會造成配電網的低電壓問題。雖然為了解決這一問題，政府部門以及電力系統都加大了電力設施的建設力度，但在治理的效率和便捷性方面還未能滿足實際需要。因此應積極利用串聯補償這一技術原理和相關設備，提高電壓分布的平衡性和電壓水平，以保證配電運行的穩(wěn)定可靠。

關鍵詞：串聯補償；配電網；低電壓治理

中圖分類號：TM46 文獻標志碼：A

由于供電電壓會對用戶用電的可靠性產生直接的影響，所以這也是電力行業(yè)保證供電穩(wěn)定的基本前提，因此國家電網多次開展了針對低電壓問題的專項治理。配電網低電壓問題產生的原因是隨著我國在生產生活領域用電需求的快速增長，變壓器原有的容量無法滿足電力供應的需要，同時還存季節(jié)性的電力負荷顯著增加的問題。為了解決配電網的低電壓問題，目前采取的對策主要是適當減小供電半徑或者更換大容量的變壓設備等措施并取得了一定的成效，然而這些措施的施工相對復雜，而且見效周期比較長，難以在短時間內取得理想的效果。因此要積極利用串聯補償這項技術，以快速有效地對低電壓問題進行治理，這項技術設備的安裝比較便捷，能夠有效地降低線損并對三相不平衡問題進行調節(jié)，在實踐應用中取得了很好的效果，是一項具有廣闊推應用前景的技術。

1 低電壓治理的相關原理概念

1.1 低電壓的基本概念

所謂配電網低電壓主要指的是用戶端的計量設備測得的電壓值比國家所規(guī)定的標準電壓的下限值低。按照我國目前規(guī)定的標準，對于220 V的末端電壓值低于標準電壓值10 %的，以及20 kV的末端電壓電壓值低于標準電壓7 %的，且持續(xù)低電壓的時間大于1 h以上的，需要進行補償治理。

1.2 產生低電壓問題的原因分析

一般來說配電線路的始端電壓值在1.0 kV～1.05 kV，因此在負荷比較小的情況下，其末端的電壓值可以保持在正常的額定范圍內。但是當無功負荷比較大時，配電線路的末端電壓值就會出現偏低的情況。另外當供電半徑較大輕負荷時，線路末端電壓自然衰減同樣會出現低電壓。這些都需要通過適當的補償措施來進行治理。

1.3 利用串聯補償技術治理低電壓的基本原理

雖然配電線路中的電阻值通常是固定的，但是可以利用串聯電容器的方式來抵消電感，所以串聯補償技術可以對配電線路的低電壓進行有效治理。串聯補償技術不僅可以降低對電容器容量的要求，而且利用串聯補償技術還可以對末端電壓自行加以調整，并解決并聯補償設備無法有效治理的低電壓問題。

1.4 串聯補償技術對配電網低電壓治理的重要作用

1.4.1 可以使配電網末端和沿線電壓得到有效提升

串聯補償技術能夠使配電線路末端以及沿線電壓的水平得到提升，解決配電網低電壓這一問題，從而提高配電網絡輸送能力以及供電質量，為用電設備的正常運行提供更加可靠的保障。

1.4.2 可以使線損問題得到有效的控制

通過串聯補償技術能夠明顯降低配電網的線損，這主要是由于配電線路中的電流總值是由負荷點電壓的實際水平來決定的，因此在用戶端加裝了串聯補償設備后，其電壓水平得到了明顯提升，相應地降低了總電流值，也就降低了線損。串聯補償技術具有比較好的經濟性。

1.4.3 可以使線路提高其始端功率

通過串聯補償技術的應用可以有效地提升配電線路始端的功率因數。

2 應用串聯補償的相關技術設備治理配電網的低電壓問題

2.1 安裝串聯補償裝置的環(huán)境要求

安裝串聯補償裝置時，其環(huán)境溫度應在-40 ℃～60 ℃，且環(huán)境的年平均溫度應低于35 ℃。安裝環(huán)境的相對適度應在0～90 %，且沒有凝露現象發(fā)生。對地質條件的要求是地震的烈度應在7度以下，安裝位置的高度應在海拔2 000 m以下。環(huán)境的污穢等級應優(yōu)于IV級。另外安裝環(huán)境中應沒有爆炸、火災、化學腐蝕以及嚴重污穢等危險。

2.2 安裝設備時對地點的要求

串聯補償設備能夠通過其集中容抗來補償配電線路中的分布性電抗，但是由于分布性電抗的參數特點，這種補償的效果會受到安裝電容器的具體位置以及線路的長度等因素的影響。不過這種差異通常在長度超過數百千米的線路中才比較明顯，而對于100 km內的配電線路來說，串聯補償的效果受安裝電容器位置的影響基本可以忽略。安裝位置的確定要能夠滿足以下幾項條件。

（1）安裝串聯補償設備后，電壓的水平要保持在運行上限的范圍內。

（2）安裝串聯補償設備后，線路中主要負荷點要能夠保證其正常電壓水平。

（3）安裝串聯補償設備后，配電線路在輕負荷條件下的電壓分布要能夠保持平穩(wěn)。

2.3 串聯補償技術的特點分析

（1）串聯補償技術能夠根據不同的負荷自動進行電壓補償，從而降低線路損耗，使末端電壓得到有效提升。

（2）利用串聯補償技術可以使變壓器提高其出口電壓，使電壓的合格率得到有效提高，從而解決配電網低電壓問題。

（3）串聯補償裝置中沒有繼續(xù)沿用過去的阻尼式電抗器，而采用了新型的兩級旁路開關，不僅使設備的成本得到了有效降低，而且設備的重量以及體積也都得到了改進。

（4）在應用串聯補償技術時，如果采用固定串聯補償方式會引起系統的同步諧振問題，對線路會造成一定的損害，因此在治理實踐中應使用可控式的串聯補償裝置來對次同步諧振進行有效抑制，以保證系統的穩(wěn)定性。

2.4 治理的效果分析

象在利用串聯補償技術來治理200 kVA變壓器時，其出口電壓僅為190 V的問題時，其治理效果參見表1。

根據表1中所列出的數據分析，基于串聯補償技術的配電網低電壓治理能夠適應各種工況條件，且均取得了比較理想的提升電壓效果。

3 結語

通過應用串聯補償的相關技術設備來治理配電網的低電壓問題是現階段各種治理措施中治理周期短、見效快且成本投入比較低的一種技術手段，可以在一定程度上達到標本兼顧的治理效果。應用該技術后，配電網如果已經存在低電壓的問題，可以得到有效的治理，即使配電網目前尚未發(fā)生低電壓問題，也能夠進行預防，從而將過去的被動治理方式轉變成主動式的預防。而且串聯補償技術所需要的設備在安裝施工方面也比較便捷，這些優(yōu)勢使這項技術成為降低線損以及對三相不平衡問題進行有效治理的重要技術手段，具有十分廣闊的應用和發(fā)展前景。

參考文獻

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