王晓凯 黄美林
国网浙江省电力有限公司景宁县供电公司 浙江丽水 323500
摘要：配电网分为高中低压配电网，在低压配电网中，当低压侧的负荷增加时，会发生负荷端的电压降低的现象，对电器设备的正常运行造成不利影响。为了应对上述电压偏离现象，目前常用的治理手段为并联无功补偿技术，但该技术面临负荷量增加，治理效果却随之减弱的不足。为了解决此技术应用中的不足，笔者认为借助串联电容补偿机制解决此问题。本文首先验证了利用串并联无功补偿方法实现提升负荷端电压的可行性，借由实践中收集到的实际参数，进行研究，最终结果表明，在低压配电网中，相较于并联补偿技术，串联补偿技术可以更好的实现配电网电压的稳定，对于实现配电网的潮流控制以及电能质量具有显著的改善效果。
关键词：低压配电网，串联无功补偿，应用分析
一、低压配电网电能质量的现状分析
为了满足日益增长的经济发展速度以及能源需求，我国电力系统负荷的种类以及容量均实现了跨越式发展，但在享受成果的同时，我们也意识到低压配电网电能质量下降的突出问题。所谓的配电网低压侧，是面向用户的一端，也是电力系统的末端，是电能供应保障中的重要一环，配电网低压侧的建设情况、设备实施运行状况将对用户用电体验带来最为直接的影响。
低压配电网在我国的发展情况无法与高压输电网相比，后者的发展历程、投资金额、架构都较为完备和成熟，反观前者，普遍存在着架构薄弱、供电需求范围大、导线截面较小、设备设施陈旧老化，尤其在用电高峰，会发生用电端电压过低甚至跌落的问题，轻则导致用户的各类电气电机无法正常启动，重则会引发大面积停电停产等。
从经济效益角度看，对于低压配电线路的无功补偿显著高于高中压配电，因此，实践中人们对于低压配电网无功补偿的研究较多。以我国为例，目前广泛使用的技术手段为并联无功补偿，此技术的优势在于可以提升配电网电能质量，减少线损，劣势在于其补偿效果仅受限于节点附近。由此可见，并联无功补偿并不是实现提升电能质量的最佳方案。
为了让用户端的电能满足用户需求，达到合格标准，无论是国外还是国内常用的方法均为并联无功补偿技术。具体而言就是通过集中补偿、分散补偿和就地补偿的方式，增加设置电容器组，借由平衡无功功率，以实现减少线路损耗，达到对电压进行适度调整的目的。有的文献中指出，可以根据低压配电网的实际特点，通过增加供电导线横截面半径、增加调节器，或者通过调节三相负荷等多种手段，找到造成电压不均衡的原因，再借助上述不同的方法，修纠正电压偏移问题。还有的文献中提到，部分技术人员对于变电站以及配电台区分别进行了研究，认为应当对配电网电压进行实时监控，通过对所监测到的数据进行分析并找到其低压成因。有的学者则研究出了一种可动态确定低压配电网节点补偿容量上限的算法，通过此方法，技术人员可以科学准确的确定节点无功补偿的位置以及容量上限。还有的技术人员直接将无功补偿技术应用于低压配电线路之中，且实际成效表明串联无功补偿对用户端电压改善效果明显。
根据上述文献的研究成果，笔者认为采用串联无功补偿方法，可以降低配电线路线损，有效解决用户关电压过低的问题。
二、串联无功补偿的基本原理
假设某系统包含两台发电机，经串联补偿的线路联网。经过模拟和科学测算，我们可以分析出不同补偿度下，有功潮流以及串联补偿装置所提供的无功功率间的变化趋势。具体为：对补偿曲度进行提升时，线路的传输能力会随之增强，此时通过串联补偿提供的无功功率的数值呈明显上升趋势。
串联补偿设备的等效容抗可以削弱部分线路电磁感应的作用，换句话说，也就是降低了线路的等效电感，这会缩短线路的电气距离，进而提升了电能传输的功率。其具体原因可以解释为，通过增加阻抗上的电压，可以有效实现增加实际线路中串联阻容中的电流，最终提高了线路的传输功率。另外当线路两端的电压的幅值和相位保持不变的前提下，当采用串联补偿装置进行改进时，将会产生一个与线路电感降压作用相抵抗的电压，这可以看作为线路提供了一个正向的、补偿性的电压源，这样整个线路中的电流便会增强，即传输容量也大大得到提升。
三、串联无功补偿的方式和价值
串联补偿的实现路径有二，其一是改变传输线路的等阻容，其二是在线路中串入补偿电压。借由串联补偿，技术人员可以有效的调节有功潮流以及无功潮流，最终实现对电力系统电压水平和功率平衡的调控能力。
配电网中的电压降主要是由于线路电感造成的，通过串联补偿时，由于负载波动导致的电压下降现象会得到缓解。又因为串联电容是一个无源的电路元件，这代表着其反应速度较快且反应方式为自发式，进而保障了串联补偿方式下对电压调节的控制，还在很大程度上避免了电压闪变问题。
（一）串联补偿可以稳定配电网电压
以串联补偿的辐射型纯阻抗负载单线系统为研究对象，并联补偿和串联补偿都可以显著的提升线路的传输功率和电压稳定限制，不同方式下的工作机制有所不同。在并联补偿之中，其主要是提供负荷所需的无功功率，以及调节供电系统终端电压的方式实现目的。但在串联补偿机制下，也是通过抵消一部分的线路电感实现增加末端电压的目的。采用串联补偿，相当于为负荷提供了一个强大的电压源，进而保证传输无功功率和实现电压稳定。因此我们可以得出，如果容量相同，串联补偿机制，比并联补偿机制更能够提升线路的传输功率和电压稳定限制。
（二）串联补偿可以控制配电网潮流
有两种方式可以实现对控制线路上的潮流进行控制的目的:其一，调节线路的补偿度；其二，调节可控电压源的补偿参数。
在较为复杂的配电网络中，如果各节点的注入功率相同，节点导纳矩阵是决定网络潮流分布的重要因素，而节点间的互导纳则是核心因素。在串联补偿方式下，我们可以通过改变节点间的互导纳，实现对电网中潮流分布的控制。这种调节方式与传统的机械式控制方式有着显著不同，它具有动态化、快速化的优势，不仅能够提高供电系统的稳定性，还能够实现对配电网动态性能的改善。
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