配电网电压调节中电容补偿机制应用价值分析

（金肯职业技术学院，江苏南京，211156）

应用技术

摘要：配电网在目前社会发展不可或缺，由架空线路、电缆、杆塔、配电变压器、隔离开关、无功补偿电容等组成。配电网安全稳定运行对于人们的生产生活都至关重要，因此，为了调节某些配电网电压波动较大和负荷电压不满足要求等问题，特提出将电容补偿应用至配电网电压调节中，将可调电容和实时采样负荷功率串入配电线路，来全面调节电容补偿量，从而稳定负荷侧电压。同时本次研究还搭建晶闸管控制的串联电容补偿配电线路，得出结果和理论相符，因此，电容补偿机制值得在配电网电压调节中应用和推广。关键词：配电网；电压调节；电容补偿；应用并联补偿，也是电力系统方面运用最广泛的一种方式。通过做无功负荷补偿，来减少配电线路上流过的无功功率，但在实际运行中，一旦出现较大的负荷波动，负荷侧电压就会严重越。然而串联电容补偿会补偿配电线路中的电抗，使电压损耗将至最低，真正实现调节电压的作用。

目前配电系统中较为传统的一种调压方式则是电容器压方式具有自行调节的功能。

■ 2.3 无功补偿调压和利用发电厂调压

因为增加了电力网的无功电源。还可采用分组投切的方法对供电地区实行中心调压。还可利用地区发电厂或枢纽变电进行中心调压，这种措施只能改变整个供电地区的电压水平，电压分布不能改善，总的来说有顾此失彼的缺点。

无功补偿是调压之所以其起到改善电网电压的作用，是

1 影响电网电压的因素

率，其中消耗比例占据最大的低压配电网。因此，为了提高

一般各级网络和输电设备都会消耗一定数量的无功功

输配电设备的效率和减少无功功率的传输损耗，应合理布局，按照“分级补偿，就地平衡”的原则。首先，以局部为率在配电网络中占50%~60%，剩余都消耗在配电网中。所其次以分散为主的情况下将分散补偿和集中补偿相结合。以，尽可能的实现就地补偿和平衡是减少无功功率在网络中传输的一大途径，具体补偿需由电力部门和用户共同合力。主的情况下将总体和局部平衡相结合；用户消耗的无功功

3 电容补偿机制在配电网电压调节中的应用价值分析

■ 3.1 串联电容的动态调压特性

UL分别表示首段母线电压和负荷测电压；R表示线路参数

如图1所示，该图作为简易的配电线路示意图，UA与

电阻值；XL与XC分别表示电抗值与补偿电容容抗。2 配电网电压调节相关概述

■ 2.1 调压变压器调压

图1 配电线路图电压降落横向分量不计前提下，计算公式如下：

∆U=

假若对该配电线路中的电压损耗忽略影响分量构成或

pL+QL(XL−XC)PLRQLXL−QLXC

=++

ULULULUL

(1)

变压器、感应调压器等。其中，串联升压器用于供电线路，有载调亚变压器和感应调压器通常用于特定负荷点。改变电力网的无功潮流是调压变压器的调压作用之一，它本身励磁的还需要而消耗无功功率，所以并不会产生无功功率。调压变压器的调压效果只有在电网的无功电源不足时才会不显压水平，严重时会出现恶性循环现象。■ 2.2 串联电容补偿调压

著。反之，假如调压便器有太多的装设，会在无形中加重配电网的无功功率消耗，不仅会增大网损坏，还会拉低全网电

在距离较长的重载的线路中，串联电容补偿可以进行局

调压变压器有三种类型，分别是串联升压器、有载调亚

容补偿后，共出现了三部分损耗，分别是串联电容上的电压损耗、电感上的电压损耗和电阻上的电压损耗。把电压补偿性表示最明显的是串联电容上的电压损耗负值。公式（1）中的第1部分会在负荷感性无功增加时保持不变，但第2部分的电感电压损耗会增加，同时第3部分会随着第二2部分电感电压损耗的增加起抵偿作用。第3部分增量会在感性无功负荷增加越多时，其抵偿量也越多，它是随着第2偿量也会减小。

部分的变化而变化。同样的道理也可运用至当感性负荷减少小时，第2部分的电压损耗在减少的同时，第3部分的抵

从公式（1）可获知，线路上的电压损耗在进行串联电

部调压，通过线路滞相电流流过串联电容而产生的电压升高来实现具体的电容补偿。如果线路负载越来越重，功率则会越来越低，就凸显出了串联电容补偿同调压的作用，这种调

的实际情况，才能得出较为理想的结果。随着我国经济水平

在配电网电压调节中电容补偿机制的应用需结合有效

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应用技术的不断提升，从客观角度分析，耗电量也有了很大的提升。所以，比较分析动态调压特性的数据是未来工作中必经的途径，以此才能获得更大的突破。本文则以图1线路为例，设首端母线电压UA为10.5kV，串联电容容抗为XC=6Ω,不变，计算电压损耗可设置不同的负荷，之后分析串联电容的动态电压调节能力可按照补偿前后负荷侧电压的变化，计算数据如表1所示。负荷序号1234特进行了2次仿真验证并分析了仿真结果。第一次和第二后在符合扰动时观察配电网符合测电压的变化，负荷1在次的区别在于有没有添加可控串联电容补偿装置，前者添加0~0.5s期间属于正常运行，电压UL稳定在7.665kV左右，样的负荷扰动下，配电网符合测电压，负荷1在0~0.5s之尝试于0.5时间点在1负荷基础之上将2负荷增加，发现产间属正常运行，后增加负荷在短暂的波动后测线电压会下降至8.329kV。从2次仿真结果来看，配电网负荷测电压在未加入可控串联电容补偿时，随着负荷的波动会产生较大的波动，质量较差，当加入后负荷波动时，所需的电容补偿量也会随着跟踪符合变化，且负荷变大或变小会自动会增大/减少电容补偿量，稳定负荷侧电压。线路参数为R+jXL=3.4+j7.6Ω，负荷功率因素0.9保持生短暂波动情况，之后电压数值降低至6.533kV。后者在同表1 串联电容补偿对负荷侧电路的影响/MV*A）KLS/%SL（补偿前2+j0�9669�1513+j1�45150�008�47�2+j2�03440�007�6725�5+j2�230�956�782UL/kV补偿后9�7039�3048�8308�312补偿前补偿后补偿前补偿后-7�35-3�97-9�55-5�11-11�42-5�8314�738�1823�8212�7336�9418�90KLV/%Kr/%值除以以前负荷所得的值，同理，负荷测电压变化率KLV的率因数情况下，有功负荷及无功负荷明显增加，且在电容补偿前后电压的增加幅度与负荷增加呈明显正相关。■ 3.2 仿真分析

3.2.1 仿真模型建立

表1中，负荷变化率KLS的得来是由与前一个负荷的差4 结语值也是由当前负荷下的负荷电压和前一个负荷电压所得到

的，电压相对变化率即为Kr=（KLV/+KLS），发现处于0.9功

符合发生波动导致负荷测电压质量较差时，实时检测负荷电压，把所需的电容补偿量给计算出来，自动调节等效阻抗，稳定配电网电压，保证其质量。因此，电容补偿机制值得在配电网电压调节中应用和推广。

参考文献总之从本文研究的仿真案例来分析，串联电容补偿可当

图示其中CONTROL为串联电容补偿，C电容为1.0，L电感为0.0015mH，Transform模块为α的求解模块，经过该模块求解XC进而得出α实时值。其中设定仿真电压源SL1=12+j8MVA，负荷测电压固定值ULref为0.85kV。

3.2.2 仿真结果分析

针对提出电容补偿措施构建仿真模型（见图2），如

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为10km，配电网输电线路在正常运行时末端为恒阻抗负荷

为了使本文中所提到的原理得到应征，凸显应用价值，线电压为10kV,线路参数为Z1=0.17+j0.38Ω/km,长度

＊ [2]杜春雷, 徐斌, 梁亚军. 港口智能供配电网中超级电容储能的＊ [3]范心明, 彭飞进, 伍肇龙, et al. 基于混合整数凸规划的主2018, v.39；No.178(04):105-111.

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力电容器与无功补偿, 2018,

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