基于串联补偿技术的配电网低电压治理

程建雄

摘 要：随着我国在经济建设和社会生活等领域对电力能源需求的不断增加，电网在运行过程中配变容量往往会存在不足的现象或者会出现季节性的负荷过大，这些都会造成配电网的低电压问题。虽然为了解决这一问题，政府部门以及电力系统都加大了电力设施的建设力度，但在治理的效率和便捷性方面还未能满足实际需要。因此应积极利用串联补偿这一技术原理和相关设备，提高电压分布的平衡性和电压水平，以保证配电运行的稳定可靠。

关键词：串联补偿；配电网；低电压治理

中图分类号：TM46 文献标志码：A

由于供电电压会对用户用电的可靠性产生直接的影响，所以这也是电力行业保证供电稳定的基本前提，因此国家电网多次开展了针对低电压问题的专项治理。配电网低电压问题产生的原因是随着我国在生产生活领域用电需求的快速增长，变压器原有的容量无法满足电力供应的需要，同时还存季节性的电力负荷显著增加的问题。为了解决配电网的低电压问题，目前采取的对策主要是适当减小供电半径或者更换大容量的变压设备等措施并取得了一定的成效，然而这些措施的施工相对复杂，而且见效周期比较长，难以在短时间内取得理想的效果。因此要积极利用串联补偿这项技术，以快速有效地对低电压问题进行治理，这项技术设备的安装比较便捷，能够有效地降低线损并对三相不平衡问题进行调节，在实践应用中取得了很好的效果，是一项具有广阔推应用前景的技术。

1 低电压治理的相关原理概念

1.1 低电压的基本概念

所谓配电网低电压主要指的是用户端的计量设备测得的电压值比国家所规定的标准电压的下限值低。按照我国目前规定的标准，对于220 V的末端电压值低于标准电压值10 %的，以及20 kV的末端电压电压值低于标准电压7 %的，且持续低电压的时间大于1 h以上的，需要进行补偿治理。

1.2 产生低电压问题的原因分析

一般来说配电线路的始端电压值在1.0 kV～1.05 kV，因此在负荷比较小的情况下，其末端的电压值可以保持在正常的额定范围内。但是当无功负荷比较大时，配电线路的末端電压值就会出现偏低的情况。另外当供电半径较大轻负荷时，线路末端电压自然衰减同样会出现低电压。这些都需要通过适当的补偿措施来进行治理。

1.3 利用串联补偿技术治理低电压的基本原理

虽然配电线路中的电阻值通常是固定的，但是可以利用串联电容器的方式来抵消电感，所以串联补偿技术可以对配电线路的低电压进行有效治理。串联补偿技术不仅可以降低对电容器容量的要求，而且利用串联补偿技术还可以对末端电压自行加以调整，并解决并联补偿设备无法有效治理的低电压问题。

1.4 串联补偿技术对配电网低电压治理的重要作用

1.4.1 可以使配电网末端和沿线电压得到有效提升

串联补偿技术能够使配电线路末端以及沿线电压的水平得到提升，解决配电网低电压这一问题，从而提高配电网络输送能力以及供电质量，为用电设备的正常运行提供更加可靠的保障。

1.4.2 可以使线损问题得到有效的控制

通过串联补偿技术能够明显降低配电网的线损，这主要是由于配电线路中的电流总值是由负荷点电压的实际水平来决定的，因此在用户端加装了串联补偿设备后，其电压水平得到了明显提升，相应地降低了总电流值，也就降低了线损。串联补偿技术具有比较好的经济性。

1.4.3 可以使线路提高其始端功率

通过串联补偿技术的应用可以有效地提升配电线路始端的功率因数。

2 应用串联补偿的相关技术设备治理配电网的低电压问题

2.1 安装串联补偿装置的环境要求

安装串联补偿装置时，其环境温度应在-40 ℃～60 ℃，且环境的年平均温度应低于35 ℃。安装环境的相对适度应在0～90 %，且没有凝露现象发生。对地质条件的要求是地震的烈度应在7度以下，安装位置的高度应在海拔2 000 m以下。环境的污秽等级应优于IV级。另外安装环境中应没有爆炸、火灾、化学腐蚀以及严重污秽等危险。

2.2 安装设备时对地点的要求

串联补偿设备能够通过其集中容抗来补偿配电线路中的分布性电抗，但是由于分布性电抗的参数特点，这种补偿的效果会受到安装电容器的具体位置以及线路的长度等因素的影响。不过这种差异通常在长度超过数百千米的线路中才比较明显，而对于100 km内的配电线路来说，串联补偿的效果受安装电容器位置的影响基本可以忽略。安装位置的确定要能够满足以下几项条件。

（1）安装串联补偿设备后，电压的水平要保持在运行上限的范围内。

（2）安装串联补偿设备后，线路中主要负荷点要能够保证其正常电压水平。

（3）安装串联补偿设备后，配电线路在轻负荷条件下的电压分布要能够保持平稳。

2.3 串联补偿技术的特点分析

（1）串联补偿技术能够根据不同的负荷自动进行电压补偿，从而降低线路损耗，使末端电压得到有效提升。

（2）利用串联补偿技术可以使变压器提高其出口电压，使电压的合格率得到有效提高，从而解决配电网低电压问题。

（3）串联补偿装置中没有继续沿用过去的阻尼式电抗器，而采用了新型的两级旁路开关，不仅使设备的成本得到了有效降低，而且设备的重量以及体积也都得到了改进。

（4）在应用串联补偿技术时，如果采用固定串联补偿方式会引起系统的同步谐振问题，对线路会造成一定的损害，因此在治理实践中应使用可控式的串联补偿装置来对次同步谐振进行有效抑制，以保证系统的稳定性。

2.4 治理的效果分析

象在利用串联补偿技术来治理200 kVA变压器时，其出口电压仅为190 V的问题时，其治理效果参见表1。

根据表1中所列出的数据分析，基于串联补偿技术的配电网低电压治理能够适应各种工况条件，且均取得了比较理想的提升电压效果。

3 结语

通过应用串联补偿的相关技术设备来治理配电网的低电压问题是现阶段各种治理措施中治理周期短、见效快且成本投入比较低的一种技术手段，可以在一定程度上达到标本兼顾的治理效果。应用该技术后，配电网如果已经存在低电压的问题，可以得到有效的治理，即使配电网目前尚未发生低电压问题，也能够进行预防，从而将过去的被动治理方式转变成主动式的预防。而且串联补偿技术所需要的设备在安装施工方面也比较便捷，这些优势使这项技术成为降低线损以及对三相不平衡问题进行有效治理的重要技术手段，具有十分广阔的应用和发展前景。

参考文献

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[2]宋阳，张岩，王大为，等.快速开关型串联补偿装置在农网低电压治理中的应用研究[J].电工文摘，2017（2）：29-31.