摘要：近年来，随着我国现代化电力建设体系的不断发展及完善，在输配电的可靠性、安全性及稳定性方面都取得了显著成效。尤其是电力电子技术领域的飞速进步，低压直流配电技术以及各种电子元件在配电网中的应用，进一步降低了线损，提升了配电质量与效率，使得经济效益得到大幅提升。
关键词：低压直流；配电技术；分析
一、低压直流配电技术的分类
1、按拓扑分类
（1）高压输电型低压直流配电技术
高压输电型配电技术系统，其内部主要是通过直流线路来联通，使用此种系统的电力用户可以直接和直流系统进行连接，系统中的一个变流器能够同时连接多个用户，为其提供电能。
（2）辐射型低压直流配电技术
辐射型配电技术系统，与高压输电型技术系统存在比较显著的区别，在此种系统中，电力用户不能与其直接连通在一起，系统中每个变流器只能匹配一个用户，不能进行一对多连接。
2、按直流输电系统中连接方式分类
（1）单极型配电技术
单极型低压直流配电系统内部通常由导线进行连接，一般情况下，系统以大地或者水源作为回路系统，以体现出系统的负极特性。但是，如果系统遭到了外界因素的较强干扰，系统内部的电阻率持续升高，此时可以使用金属元件来替代大地或者水源，形成新的回路，金属元件组成的回路同样可以在低压状态下运行。此外，技术人员在测量直流电源时可以使用额定电压器。
（2）双极型配电技术
双极型配电系统内部主要是通过两根导线来进行连接，其中分别是正负两极，此种系统的性能良好，因此应用范围比较广泛。一般情况下，该系统中的换流器装置串联在系统的两端，系统两端的换流器装置中的额定电压必须保持一致，而两极导线的运行要保持独立。与此同时，技术人员不要忽略煤气管道和天然气管道等对于周边电路系统的影响，由于管道的材质均为金属，因此可以作为导体，一旦金属材质被腐蚀，会影响系统回路。
二、当前低压直流配电技术运用中存在的问题
1、谐波
由于低压直流配电系统内部构造比较复杂，因此其中涉及了大量的电子元件，其中难免出现部分干扰，导致谐波的出现。配电系统中一旦出现谐波，一方面会使系统中的变压器和电缆的容量发生变化，逐渐降低，与此同时还会缩减设备的使用寿命，加快设备的损坏速度。另外，谐波的出现会使得系统中的电力能源大量浪费，增加电力企业的经济负担。由此可见，谐波的去除是非常必要的。目前，电力技术人员主要使用的谐波去除法主要有波源改造以及加设滤波器。在这两种方法中，由于后者易于操作且效果显著，因此应用频率比较高。
2、无功补偿
由于低压直流配电系统在运行过程中，会损耗大量的无功功率，而系统主要是借助对无功功率的控制，进而实现系统电压的控制。因此，无功补偿技术对于该系统来说是非常重要的。目前，由于经济实用、操作简单、维护难度低等优势，技术人员通常选择在系统中并联电容器装置，以达到无功补偿的目的。但是并联电容器在系统中运行之后，系统中的谐波会和电容器相互影响，然后谐波电流会与电容器上的电流进行叠加，从而使的电容器中的电流值持续增大，久而久之电容器的温度会上升，从而缩短设备的使用寿命。与此同时，由于电容器上的电压与谐波的电压相叠加，形成的较大的电压值，影响系统的正常运行。因此，一旦在系统中进行无功补偿，会使得谐波的阻抗发生变化，且不稳定，而对于系统中的特定谐波来说，很有可能引起系统中出现并联谐振的现象。
三、低压直流配电技术分析
1、低压直流系统元件
（1）换流器装置
换流器装置又被称为电压源，其主要由开关器件以及脉波组成。
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（2）联接变压器
联接变压器，主要功能是帮助系统从换流器设备中接收功率，与此同时，也能够将交流功率传输给换流器设备，此外，联接变压器还能够根据配电系统的具体需求，将电压值进行适当调整。联通变压器会对单向的变压器装置进行调分接头，在接头的时候一般使用的是Dy接法，这种连接方式可以同时强化系统无功与有功状态下的输送水准，还可以有效抵御调制模式给系统带来的影响。
（3）相电抗器
系统中的相同抗器元件，主要作用就是对系统中产生的短路电流，以及开关谐波进行有效的抑制。与此同时，相电抗器元件还能辅助系统对有功功率与无功功率进行优化控制，因此，系统中的功率输送水平通常是由相电抗器的运行状态来决定的。
（4）滤波器
在低压直流配电系统中，由于换流器装置中的电子元件会在交流侧部分出现谐波，此时滤波器装置就会发挥作用，对系统中直流侧产生的高次谐波和交流侧的低此谐波进行抑制与去除。这样一来，可以使得系统中的谐波畸变率达到运行标准。该装置在对开关元件进行高频调整的时候，还能有效控制其对于通信系统和周边的电磁干扰。
（5）直流测电容
直流测容器装置，在系统中主要是负责给换流站提供支撑电压，与此同时，还能有效的抑制系统中的直流电压。使得系统中的冲击电流受到一定程度的缓冲，大大减小电压上的谐波对于直流侧的干扰。
（6）直流线路
直流线路通常有两种类型，一种是架空线，一种是电缆。目前，电缆是低压直流系统传输电力的主要方式，通过使用这种输送方式，可以有效规避系统中电流失控的现象，大大提升系统运行的可靠性。在城市配电网络中，一般使用的都是地埋式直流电缆，这种安置方式一方面不会影响城市的市容，同时还能有效实现城市的电容扩容目标。
（7）接地
在低压直流配电系统中，经常使用的接地方式为单极搭地，一旦大地的电阻率过高，或者电流值太大，技术人员就需要在系统中安装接地极，这种方式可以有效避免系统中的电压值过高。如果在特殊情况下，系统不能以大地作为回路线，或者地级设置难度较高，此时技术人员可以使用双极中心点接线法来设置。
2、低压直流配电系统技术特性分析
（1）运行方式
低压直流配电系统的运行方式主要受到两方面的影响，一方面是系统交流侧的连接方法，一方面是系统直流侧连接的方法，技术人员在设置接线方式的时候要根据系统中的运行和电力负荷情况来综合考量。相电抗器装置通过与变压器进行连接，可以为系统提供同等效应的电抗，同时能为直流电与交流电之间的功率传输建立连接。此外，这种运行方式可以对系统中电流和电压中的谐波起到有效抑制作用，降低短路电流的上升速度。
系统中的直流侧接线方式通常有两种，一种是单极接线方法，另一种是双极接线方法。通过使用双极接线的方式与接地系统进行连接，能够增强换流站接地的稳定性，当配电系统处于正常的运行状态时，两极的电流保持一致，但是运行的方向完全相反。此时系统中的对地回路中，存有谐波的电流值很小。而单极连接方式通过一根导线，连接在系统直流侧，组成闭合回路，此种连接方式通常被用于传输功率及电压值较低的低压直流配电系统中。
（2）调节方式
换流器输出电压与交流母线之间的夹角决定了低压直流配电系统有功功率传输大小。换流器输电电压则决定了系统无功功率传输的大小。低压直流配电系统中的换流器可视作一个发电机，并具备瞬时实现且独立调节有功与无功功率的效果。交流系统的电压相位及其电流的幅值，可通过对相位角和电压UC幅值的控制，进行调节。
结语：低压直流配电系统连接了用户和电力系统，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，因此保证低压直流配电系统的运行效率、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。
参考文献：
[1]林立功，高永乐．低压直流配电技术分析和存在的问题[J]．电工电气，2016（9）．
[2]曲林．低压直流配电技术分析和存在的问题[J]．科技与企业，2015（3）．
论文作者:牛卫峰,程丹丹
论文发表刊物:《电力设备》2018年第33期
论文发表时间:2019/5/16
标签：系统论文; 谐波论文; 低压论文; 电压论文; 方式论文; 电流论文; 技术论文; 《电力设备》2018年第33期论文;