【原】学术简报｜串联补偿调压技术调压特性的分析和研究

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摘要

宁波市电力设计院的研究人员钱凯、郭高鹏、张韩旦、李永腾、高飞翎，在2019年第7期《电气技术》杂志上撰文，针对长距离、重负荷线路末端电压偏低的问题，提出了串联电容补偿调压技术。串联电容补偿作为一种低成本、安装简便的调压技术越来越受到欢迎。

本文首先简单分析了中压配电网络进行串联补偿调压的意义；然后介绍了串联补偿的原理；最后通过Matlab建模仿真，分析了负载负荷率、负载功率因数和串联电容值对串联补偿调压的影响，为串联补偿技术的应用提供理论分析依据。

对于供电半径大、负荷波动较大的中压配电线路而言，由于线路中的电压损耗较大，常常造成负荷端的电压值偏低、电压波动大，难以满足电压质量的要求，因此，需要采用补偿装置进行电压调节，以提高和稳定负荷侧的电压。现有的中压配电网补偿多数为并联电容补偿，通过与线路负荷并联的方式，补偿负荷的无功功率，且无功功率的补偿量与负荷电压的平方成正比。

通过减少流过线路的无功电流，从而减小负荷在线路上的电压损耗，进而提高负荷侧的电压水平。但是当负荷增大、负荷电压下降时，需要补偿装置补偿更多的无功功率时，由于其端电压下降而提供的无功补偿量反而下降，因此无法满足要求。

若按最大负荷的要求配置大容量的电容进行分组投切，则对于负荷波动较大的供电状况，投切较频繁，电容的冲击次数多，使用寿命较低。因此对于供电半径大、负荷波动大的中压配电线路而言，传统的并联电容补偿装置无法满足调压要求，需要使用其他更有效的调压装置。

串联电容补偿调压技术作为一种新型的调压技术，从一出现便受到欢迎。该调压方式主要通过串接电容补偿器来改变线路的电抗，以改变线路上的电压损耗，实现负荷侧电压的调节。对于串联电容补偿调压，其补偿容量同线路电流的平方成正比。因此当负荷增加时，线路电流也增加，串联电容补偿值随之增加，所需增加的串联电容容抗值更小。

此外，串联电容补偿是通过减小输电线路上的电抗来提高负荷侧电压的。综上所述，串联补偿在补偿效果方面具有逆负荷调节的特点，在用电高峰期间负荷率增大时段补偿效果更加明显，故相比并联补偿更加具有灵活性和实用性。可以看出，该串联补偿方案的实施具有重要的经济效益，并且得到了企业和电力用户的认可，具有很好的社会效益。

本文重点对串联补偿特性展开研究，首先对串联补偿调压原理和相关参数计算进行分析；其次，搭建串联补偿仿真模型，仿真分析串补调压特性；最后，重点对影响串补调压性能的因素展开分析，分别从负荷容量变化、负荷功率因数变化和串联电容值变化这3个方面进行仿真分析，研究影响串联补偿调压效果的因素。

此外，为了验证仿真数据的正确性和可靠性，将仿真结果和理论计算进行对比，通过计算两者之间的误差，说明本文仿真结论的正确性。

图2  串补系统仿真电路图

结论

随着我国电网的飞速发展，在配电网负荷端经常出现电压偏低而影响设备运行的情况。串补补偿装置作为一种新型的调压措施，由于其具有良好的调压特性，因此得到广泛的应用。

本文重点对串补调压系统的调压特性和影响因素展开分析。从仿真分析和理论计算结果来看，串补系统具有很好的逆负荷调压性能，在串补电容不变的情况下，补偿度随着负载的增大而增大，具有很好的调压效果。

此外，串补调压系统随着负载功率因数的增大，其调压性能逐步变差，因此，串补系统主要适用于负载功率因数较低的场合。最后，串补电容值的变化对系统调压性能具有比较明显的影响，存在最佳补偿电容值。本文的分析结论，为串联补偿技术在电网调压中的应用提供了理论基础和分析依据。