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摘要：电容器的并联补偿属于现阶段非常传统的配电系统当中的一种调节电压的方式，利用负荷侧来对无功功率进行一定的补偿，来有效减少配电线路当中的无功损耗，然而当负荷发生较大的波动时，经常会导致严重的负荷侧电压过低越限等现象，并且会在一定程度上阻碍配网的安全运行，存在着非常大的弊端。而串联的电容补偿，将电容串联到对应的配电线路当中，对线路当中的电抗进行一定的补偿来有效减少配电线路当中阻抗上所损耗的电压，有着非常有效的动态调节电压方面的能力。串联电容补偿能够对配电网的实际传输功率的极限得到有效的提高，还能够极其明显的提高配电网静态的稳定性。但是，在配电系统当中，经过一定的分析研究得知，串联电容补偿有着良好的动态对电压进行调节的性能，在电压的调节过程中有着非常重要的地位。
关键词：串联电容补偿；配电网；电压调节；基本原理；仿真分析；
一、概述
随着电力系统的不断发展和扩大，配电网规模日益庞大，接线越来越复杂，对于一些油田、煤矿的供电线路，往往就近接入市政或农村变电所的6 kV或10 kV母线。由于油井、矿井距离降压变电所较远，配电线路的延伸长度和送电功率也相应地不断增加，配电变压器数量多，供电半径大，较多线路带有多台大容量的感应电动机或变化迅速的冲击性负载，往往导致线路末端电压过低、波动较大，同时，配电网用户大量精密电子设备的应用对系统电压稳定性要求越来越高，使得配电网电压质量迫切需要得到优化。对于配网上的大量感应电动机来说，当电压降低时，转矩显著减小，设备起动困难，如果所带的机械负载不变，则转差率增大，定子电流随之增大，温度上升，严重时会因电磁转矩太小而停转，烧毁电动机。这样，不但影响设备的安全运行，而且直接影响油田、煤矿企业的生产效益。因此，提升配电线路末端电压、抑制电压波动十分必要。通过在配电线路中串联电容器，补偿配电线路中的电抗来减少在配电线路阻抗上的电压损耗，是一种改善电压质量和提高送电容量的有效措施。由于线路上冲击负荷导致电网电压剧烈波动时，某些常用的分档调压设备不能有效抑制这类电压波动，对于快速变化的负荷，补偿速度是影响补偿效果的关键因素，因此不需要变压器降压的直接补偿具有这方面的独特优势，串联电容器作为一种无迟延的连续调压设备，能随负荷变化自动连续调节配电网电压，可以有效消除电压波动，并且投资低廉、维护费用低。但是，采用串联电容补偿装置也带来一些特殊问题。在中低压线路中，当串联电容补偿度很大时，可能会发生线路受电端感应电动机自激现象。在发生自激时，电流和电压剧烈振荡，电机转速显著降低，还可能出现串联电容器的保护间隙连续击穿的现象。因此，在发生自激时，必须采取相应的措施来平息振荡，保证负载的正常运行，并使电机不因过电流发热而受到损坏。目前，串联电容补偿装置在高压、特高压输电网中主要起到提高稳定极限，增强输送能力和调节潮流分配等作用，得到了广泛的应用；在中压配电网中主要用来补偿线路的感性压降，调整配电网电压；而为了改善电动机的运行性能和机端电压质量，同时还可实现节能而直接对电动机进行串联电容补偿，尚无相关的研究。
二、对串联电容的动态调压的基本特性进行一定的分析
1.对动态调节电压特性的基本原理进行分析。对于一条配电线路而言，一般只存在首段母线的电压值、负荷侧电压以及线路当中的相关参数。如果电压降落横向分量方面的影响能够进行一定的忽略，那么线路当中的电压损耗一般的构成是电压降落当中的纵向分量。当对串联电容进行一定的补偿之后，电压损耗主要有三个组成部分，具体为串联电容当中的电压损耗、电感当中的电压损耗以及线路当中的电压损耗，串联电容当中的电压损耗呈现出负值，那么这就在一定程度上表明电压的补偿性。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆当负荷感性的无功进行增加时，电容的电压损耗与电感的电压损耗都会进行一定的增加，同时这两种损耗的增加有着一定的补偿作用，这与负荷感性无功的增加量成正比的关系。因此，当线路的感抗与补偿电容具有的电抗接近并且感抗负荷发生一定的变动时，这会在很大程度上降低负荷侧电压所具有的动量。能够很明显的看出，串联的补偿电容具有的动态调压能力有着非常强的自适应性。
2.对动态调节电压特性的相关数据进行比较与分析。根据上面提到的参数，对其进行一定的赋值，设线路的参数为3.4+7.6j欧姆，首端母线所具有的电压是10.5千伏特，应该保持恒定的负荷功率的因数为0.9，串联的容抗为6欧姆，对于负荷进行不同的赋值进而来计算电压的实际损耗，在计算的过程当中，应该对电压损耗所发生的衡分量的影响进行忽视，利用负荷侧电压在补偿前后所发生的变化来对串联电容当中的动态调节电压的实际能力进行一定的分析。根据相关的理论可以得出，负荷变化率主要是由前负荷的差值与前负荷值进行相除所得到的，根据这个方法还能够算出负荷侧电压的变化率。同时，电压的相对变化率等于两个相邻负荷的变化率之比。根据试验可以得出，当功率因数0.9始终保持不变并且无功与有功负荷都进行增加时，在进行补偿之前的电压变化率要比补偿之后的大很多，同时负荷增加时，进行补偿之前的电压变化率的增长幅度也要比补偿之后的大很多。因为串联电容在进行补偿之后有着自适应性很强的动态调节电压的能力，因此，在进行补偿之后的电压变化率一般都会保持在一定的水平，同时还明显提高了负荷侧电压所具有的平稳性。进行补偿之后，随着负荷的增加，相比于相应的变化率来讲，电压根本就没有非常明显的增长幅度，并且还比补偿之前的值要小很多。除此之外，进行补偿之后的负荷变化率还有着在线路阻抗之上当有功负荷进行增加时所产生的电压的损耗，如果对该损耗进行忽略，那么补偿之后的负荷变化率会更加小，这可以在很大程度上表明串联电容对于负荷侧电压的稳定性所产生的效果。
三、由晶闸管进行控制的串联电容补偿
能够将电感与电容进行并联，利用对晶闸管当中的导通角进行控制来得到一个等效的电抗。对触发角进行一定的改变能够对电感支路当中的电流进行改变，也就是能够对电感支路当中的感抗进行等效改变。所以，当电容与电感支路实现并联之后，能够利用对晶闸管当中触发角的有效控制来调整整个线路当中的电抗大小以及具体的性质。相比于电容的容抗值，当触发角进行控制的等效感抗值比较小时，那么线路会呈现出感性。同时，分析配电线路当中的实际电压损耗，如果负荷功率因数的角度为感性，那么对电容进行补偿之后阻抗依然会呈现出感性。当触发角在一定程度上控制晶闸管时，能够让线路末端的电压在负荷的变动之下依然非常稳定，基本上保持在线路末端的恒定的电压值。
对串联电容补偿进行仿真分析
对串联电容的补偿进行的分析一般运用的是Matlab当中的电力系统模块。对于实际的例子进行仿真分析，通过对结果进行分析能够得出：当负荷进行一定的波动时，触发角与反馈控制进行实时的计算，对电容量进行补偿能够对负荷发生的具体变化进行有效的跟踪。负荷增大会对补偿的电容量进行自动性的增大，变小则会发生相反的情况，进而能够让负荷侧电压保持很好的稳定性，保持在一个特定值。
控制系统运用的基本都是非常简易的反馈控制，在稳定的阶段负荷侧存在的电压以及触发角有着非常微小的一些波动。深入研究相关的控制系统，能够对触发角的控制模块进行一定的完善，在控制系统当中引进PID控制，能够在一定程度上对串联电容补偿的动态调节电压所具有的平稳性以及快速性进行完善。
参考文献：
[1]张智华，电容补偿在配电网电压调节中的应用.2017.
[2]戴晓涛，可控串联电容补偿在配电网电压优化中的应用.2016.
论文作者:彭灿
论文发表刊物:《基层建设》2018年第12期
论文发表时间:2018/6/25
标签：电压论文; 负荷论文; 电容论文; 线路论文; 感抗论文; 配电网论文; 电抗论文; 《基层建设》2018年第12期论文;