● 湖南·国网岳阳供电公司 李 枚

配电网处于电网的末端。随着经济发展，用户对电压的要求日益提升，而目前许多地区的配网建设滞后，电网结构薄弱、无功功率不足，加之负荷波动大，导致电压偏低，配电网的电压质量迫切需要改善。目前配电网多采用并联无功补偿，其提供的无功功率与电压的平方成正比，在电网电压偏低时提供的无功反而降低，具有很大的弊端。而串联电容补偿则通过在线路中串入电容，有效避免了这一弊端。本文结合串联电容补偿的原理，研究串联电容补偿对改善配电网电压质量的作用。

1 串联电容补偿简介

串联电容补偿是由串并联电容器组，旁路开关，保护设备、阻尼设备和控制设备等组成。保护设备在装置两端电压过高时将电容器组旁路来实现保护功能，阻尼设备的作用是抑制串联电容加入系统后可能引起的谐振。控制器实现故障检测、保护、监测、信息传递等功能。

串联电容补偿是在线路中串入电容器，此时线路的等效电抗转化为线路感抗与补偿容抗之差。串联电容补偿通过减小线路的电抗值，达到改善线路电压质量和提高线路传输功率的目的。

2 串联电容补偿的位置和容量选择

串联电容补偿装置的补偿效果与其安装地点、负荷和电源的分布有关。单组电容器可安装在配电线路的首端、中央或末端，2组电容器可位于线路的首末段或者1/3和2/3处。目前配电网主要是辐射状接线，串联补偿电容装置的位置选择要使线路的沿线电压尽可能均匀，所有的负荷点的电压偏差都在允许的范围内，同时也要兼顾安装和维护方便。对于负荷集中在线路末端的单电源线路，可以将串联电容补偿装置安装在线路末端；对于负荷均匀分布的线路，可以将串联电容补偿装置安装在原线路产生1/2线路电压降处。

线路的串联补偿度为补偿容抗与线路感抗之比，一般可在0～2的范围内选择。随着补偿度的增大，单位补偿容量所提高的电压会降低，补偿效益会减小。在满足配网电压调节要求的基础上，安装较小补偿度的串联电容补偿装置可以提高经济性。若采用配网线路单点补偿，串联电容补偿装置的容抗为XC=V1（△V-△VC）/Q1。 其中：△V为补偿前线路的压降；△VC为补偿后所需要达到的线路压降；V1为线路首端电压；Q1为线路输送的无功功率。

3 串并联电容补偿的对比分析

并联电容补偿和串联电容补偿都可以改善配电网的电压，并联电容补偿通过提供无功功率来调节线路端电压和减小线路损耗，而串联电容补偿则通过抵消线路的电抗值，减少送端与受端的电气距离来达到此目的。

在配网中串入电抗为XCC的电容时，线路末端的电压降为△V=（PR+QX）/V2-QXCC/V2，其中：P、Q 为负荷的有功和无功功率；R+jX为线路阻抗；V2为线路末端的电压。当负荷增大时，Q增大，V2降低，此时串联电容提供的补偿电压QXCC/V2增大。同理，负荷降低时，串联电容提供的补偿电压QXCC/V2减小。串联电容补偿对于负荷变化有较好的反馈机制，能很好地改善配网电压。而在负荷节点处并联电抗为XCB的电容进行补偿时，此时线路末端压降为△V=(PR+QX)/V2-V2X/XCB，当系统负荷增大时，V2降低，并联电容提供的补偿电压V2X/XCB减小，而系统负荷降低时并联电容提供的补偿电压V2X/XCB增大，这与需要的电压稳定的调节方向相反。

并联电容补偿在负荷大幅增加时达不到所需的补偿效果，可能造成线路电压偏低，无法满足用户需求。在配网负荷均匀分布的线路上采用容量相等的串联补偿和并联电容补偿装置时，系统电压分布情况如图1所示。串联电容补偿更能改善配网电压，对于长线路、重负荷的线路，串联电容补偿的效果更佳。

图1 串联电容补偿和并联电容补偿对比图

4 串联电容在复杂配网中的补偿效果

随着电网的发展扩大，配网的规模越来越大，接线更加复杂。随着小水电、风电、光伏等机组不断接入，加之矿业等用户输电线路长，且带有快速变化的冲击性负荷，配电网的调压难度越来越高。表1是选取配网工业负荷为研究对象，图2是选取配网接入风电为研究对象，分析串联补偿在极端条件下的对电压的改善作用。

图2 风电接入下串联电容补偿的效果图

表1 波动性负荷下串联电容补偿的效果

串联电容补偿能很好地适应配网的各种波动性负荷和随机性出力的电源，有效降低线路电压偏差，能明显改善复杂配电网的电压情况。

5 结束语

在薄弱或复杂配电网中，线路电压常存在不满足用户需求的情况，采用并联电容补偿来改善电压的效果有限，而串联电容补偿对波动性负荷或清洁能源接入具有很好的自适应效应，可以有效降低线路压降，抑制电网电压的波动。

小资料

提升电压质量的应对措施

1 传统方法的应用

局部并联电容器组。局部并联电容器组的调节方式可以对系统的无功功率进行补偿，因此对电压偏低的问题可以进行良好解决。

调节有载调压变压器的分接头。此种调节方式可以确保电压的稳定，但缺陷是不能够改善系统无功需求平衡状态，同时可能对变压器运行的可靠性产生影响。

2 电力技术的应用

作为将计算机、电力电子和控制等高新技术运用于中低压配电网，能够完美解决电压波动和闪变、谐波畸变及电压不对称等问题，从而对电压质量进行提升。涉及到的装置主要包括：动态电压恢复器对敏感负荷进行电源电压波动和闪变的补偿；固态电子转换开关克服传统机械开关反应慢的缺陷来保障双回线路的快速切换；静止调相机对动态非线性负载进行系统功率因素和电压的调节；不间断稳压电源对重要负荷进行电源电压波动和闪变的补偿。

3 制度手段的应用

（1）需求侧管理的强化。台区用户错峰用电管理工作的开展，积极鼓励和引导小型加工等较大负荷用户进行错峰用电；对分相用电量进行统计分析，定期测量台区三相不平衡且对单相负荷所接相别进行调整，从而对三相不平衡度进行控制；强化营销数据的采集和分析工作，切实开展精细化营销；对低压用户装接容量进行确定，宣传和鼓励用户采用节能电器。

（2）设备运行维护工作的强化。构建完善的电压无功设备运行维护管理制度，一旦发现电压无功设备存在缺陷或故障要及时处理，确保电压无功设备的完整性和正常工作；构建“低电压”配电台区台账，结合配变停电检修计划，确保在负荷高峰来临前对配电分接头进行调整；强化电网调度的电压管理，对变电站电压控制情况进行及时的分析，并且及时投退电压无功设备。