摘要：在整个电力系统中，低压直流电配电是重要的构成部分，对这一领域的研究结果一直都是人们比较关注的问题之一。从国内外研究学生的研究成果上看，取得的成绩是值得肯定的，但是其中也会存在着严重的问题。其中影响因素较多，包括输电电压、电量的容量以及电力资源输送的距离等等。本文中，笔者就对低压直流配电技术进行分析，并且对其中存在的问题进行介绍和分析，希望能够给相关的工作人员换提供借鉴和参考。
关键词：低压；直流配电；技术分析；问题措施
1 低压直流配电技术优势
1.1 可靠性更高
直流配电技术可靠性高于相同电压等级的交流线路，双导线直流电路在直流配电系统正极线路故障时，负极会和大地形成闭合回路，将部分甚至全部功率输出，从而有效保护线路上的电气设备。单极、单相接地故障在所有故障中占据比例超过80%，相比之下，直流配电系统的故障响应速度更快，故障处理和恢复速度快，时间短，通过重复再启动、降压操作能够为处理故障提供良好的操作环境，电力电子变换器还能够将直流配电系统划分为若干独立区域，区域内故障不会影响其他区域的正常运行。
1.2 配电效率高
直流配电系统线路损耗比交流配电系统低，因为直流配电系统不会产生趋肤效应，也不会产生无功功率。直流配电系统的线路损耗集中在电力电子变换器上，而最新型号的直流变换器效率已经达到99%，并且随着半导体宽禁带电力电子器件的应用与快速发展，变换器效率还可以进一步提高。近些年，直流电负载越来越多，旋转式负荷、变频调速设备一同使用，为直流电技术提供了良好的使用需求。
1.3 直流配电系统具备较少的影响因素
既有的交流配电系统运行时往往受到电压、频率与相位幅值的影响，而直流配电系统则仅会受到电压幅值带来的影响，因此只需要对电压幅值进行控制即可。在配电网发展的过程中，选择使用电缆线路是一种必然的趋势，交流电在应用较大电容的电缆对电能进行配送时，则会出现很多电容充电电流，其中线路输电容量与线路损耗程度也会由此减少与增加，而直流输电则可以有效地对交流输电的此种现象进行解决。此外，直流配电还具备着方便互联、电能质量高以及供电范围广等特征。
2 低压直流配电的分类与主要元件
2.1 低压直流配电的分类
2.1.1 按拓扑分类
按拓扑LVDC可分为两种：类似高压输电型、辐射型。高压输电型：此类型的配电技术系统中的两个交流系统通过连接一条直流线路而相通。用电用户可以与直流系统连接，并且多个用户可从一个变流器中获取电能；辐射型：此类型的低压直流输电系统中与高压输电型有明显不同的是，本系统中的用户与直流系统不直接相连，并且每一个用户对应唯一的变流器。
2.1.2 按直流系统输电连接分类
从这一点上看，同样也可以分为两种类型，第一种是单极型，第二种是双极型。单极型的连接形式主要是采用一条导线来进行连接。在干扰程度较大的条件下主要采用金属结构作为回路。每一端的直流电压都需要额定的电压器来进行测定。而且两级结构还可以独立运行。双极型连接形式也是比较常见的配电系统类型。另外，在实际的工作中，工作人员需要对各种不同类型配电系统的工作原理进行明确。
2.2 低压直流配电系统的元件构成
2.2.1 换流器
换流器的主要功能是完成交流/直流和直流/交流的变换，由阀桥和带负载调分接头的变压器组成。阀桥由电力电子元件组成6脉波或12脉波电路来组成。对换流器进行研究需要从换流器的电路，交流电流和相位的关系以及逆变器的工作原理等方面来进行分析和介绍。其中，换流器的电路主要以三相全波桥式的电路类型为主。换流变压器内部的交流系统主要是以一个恒定的电压和频率为主，直流电流在恒定的状态下，电力电子器件可以作为理想的开关器。这是电阻可以为零。在关断的状态下电阻会无线增加。交流电流和相位的关系在判定的过程中也需要以设置变量和产量的方法来进行。换流器无论是出于整流还是在逆变的状态下都需要不断吸收无功功率来维持运行。在各种常量达到标注的状态下就可实现无功补偿。另外，逆变器也是比较重要的设备类型。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆由于低压配电网主要是以各种辐射形式为主，直流配电线路可以直接连接电源和电力用户。因此，逆变器的应用范围就会逐渐增加。
2.2.2 滤波器
换流器由电力电子器件组成，在交直流侧均会产生谐波。谐波对电力系统、电力设备产生不利影响。所以交直流侧均需配有滤波器。
2.2.3 无功源
换流器本身需要吸收无功功率。所以换流器附近需要安装无功功率补偿设备，交流滤波器中的电容器也会为系统提供部分无功功率。
2.2.4 接地
多数直流系统设计为以大地作为接地，当大地电流过大或由于大地电阻率过高从而引发接地电压过大需要安装接地极。
2.2.5 直流线路
直流线路可以是架空线或电缆。除导线数目和所需空间外，交/直流线路有很高的相似性。
3 低压直流配电存在的技术问题
3.1 谐波
3.1.1 低压直流配电交流侧谐波
从低压直流配电交流侧谐波的状态上可以看出，波形并没有出现任何换相重叠或者是无脉动的现象。对于正弦换相电压或者是换流器的间隔程度的计算，也可以采用设定假定条件的方式来进行。
3.1.2 滤波器
谐波在换流桥必须充分滤除，否则会对交流设备产生不利影响并引发谐振。目前已知谐波的方法有两种：一是补偿的方法即设置滤波器；二是改造谐波源，如提高整流装置的相数。本节主要介绍LC滤波器。谐波对交流系统的影响与交流网络的谐波阻抗有关，这个阻抗难以确定且随系统运行方式变化而改变。所以在滤波器设计上要综合考虑各方面因素。
一个针对12脉波换流器的滤波器。11、13次谐波的滤除依靠两个串联谐振支路获得。高次谐波则由高通滤波器消除。无功补偿的部分功能可通过滤波器的电容来实现，这样不但减轻了无功补偿设备的负担，同时可以降低成本。
3.2 低压直流配电的电能质量标准
低压直流配电系统连接了用户和电力系统，用户侧交流用电系统和整流变压器一侧电能质量的评价考核应与交流系统的要求一致。低压直流配电系统的完善是为了更加高效地进行电能输送，因此保证换流器的效率、线路的可靠性和电力电子元件的寿命是电力系统正常、高效运行的基础。
3.3 安装技术不达标
安装不规范配电装置投入运行时没有经过检验、验收和调试，这些设备在出厂时也都经过检验，但是在运输过程中，很有可能出现设备松动现象，可能会在机械特性上存在变化，从而导致在配电装置运行时就会发生过热和烧坏现象等。
结束语
相比于交流配电，直流配电在电能传送能力、线路损耗、电压质量、经济性方面有其优越性。但LVDC本身也存在着一些问题例如：谐波、较高的无功功率损耗、电力电子设备的寿命以及其较难的控制性等等。LVDC是电气领域一个新的课题，其系统设计、设备选型、电能质量要求将是进一步的研究方向。
参考文献
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论文作者:盛小勇
论文发表刊物:《电力设备》2017年第10期
论文发表时间:2017/8/7
标签：系统论文; 谐波论文; 低压论文; 滤波器论文; 线路论文; 电压论文; 电能论文; 《电力设备》2017年第10期论文;