低电压治理装置适用性分析

潘春玲 刘振 周耀东 朱蕖芳 周野

[摘 要] 居民用电、企业以及工厂用电是低压台区用电负荷的主要类型，由于输电线路长且用电负荷随机性较强，容易出现三相电压不平衡的问题，影响电网的稳定性和用电安全性。文章分析了低压台区低电压形成中电压、电流的影响，并针对性地提出了低电压问题的治理原则，以此为基础分析了不同低电压治理装置的原理和适用性，希望可以为类似问题的处理提供参考。

[关键词] 低电压；治理装置；适用性

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2018. 19. 035

[中图分类号] F273 [文献标识码] A [文章编号] 1673 - 0194（2018）19- 0082- 02

0 引 言

伴随着工业经济的发展和社会生活方式的改变，低压用户对于供电质量提出了更高的要求。受到输电线路和用电负荷波动的影响，目前低压台区仍然存在三相电压不平衡和电压偏低的供电质量问题。为了保障低压供电的质量必须要选用合适的低压治理装置进行处理，提高供电企业服务水平。

1 低电压成因分析

1.1 正序压降的成因

低压台区的正序压降会受到区域内用电负荷的正序有功功率、正序无功功率以及输电线路和变压器等效正序阻抗等因素的影响发生波动，正序压降与用电负荷的正序功率、输电线路和变压器的等效正序阻抗成正相关，也就是说正序压降会随着正序阻抗和正序功率的增大而增大。居民用电是低压台区用电负荷的主要类型，由于该种用电的电功率因数较高，因而输电线路等效阻抗多为电阻分量，正序压降以正序有功压降为主。企业用电也是低压台区的主要用电类型之一，当该区域企业用电较多且用电功率因数较低时，需要考虑无功功率影响下的正序压降，结合实际情况选择具体的低电压治理装置。

1.2 负序电压的成因

不平衡用电负荷的存在导致了负序电流的产生，当不平衡的用电负荷流向电力系统时，输电线路以及变压器的等效负序阻抗上就会有负序电压的产生。输电线路的等效阻抗与供电末端的距离以及三相负荷用电的平衡性是影响负序电压值的重要原因，一般来说与供电末端的距离近、输电线路长、输电线的线径小、三相负荷用电不平衡情况下负序电压较大。在常见低压台区配电网中，变压器等效阻抗相较于输电线路会比较小，负序电压多产生于输电线路阻抗上，负序电流通过是其产生的主要原因。

1.3 零序电压的成因

低压台区不平衡的用电会导致零序电流的产生，电流从负荷流向系统经过变压器的中性点后再在该线路流回负荷，受到零序电流路径的影响，变压器、中性线以及相线的等效零序阻抗上都会有零序电压的产生。与供电末端的距离越近则零序电压也会随之增大，此外输电线路等效零序阻抗的增大和三相负荷用电的不平衡也都会导致零序电压的增大。

2 低电压治理原则

2.1 正序电压治理原则

当首端正序电压过低时需要调整变压器分接头的位置，首端电压波动大需要改善系统的供电电压质量；如果末端正序有功压降过低，可以利用调压装置进行处理；如果末端正序电压正常，则要根据电压不合理的具体原因选择恰当的治理装置；如果正序有功压降过低且在调压装置处理范围外，则需要增加线路线径或者是对供电半径进行优化。

2.2 负序电压治理原则

首先必须要明确负序电压存在的具体问题，如果是供电末端正序电压无法满足用电需求，如果对负序电压进行治理则只能改善末端电压过低的情况，无法缓解供电无法满足需求的问题。如果供电末端的正序电压可以满足用电需求，末端低电压出现的原因是负序电压，通过负序电压处理则可以解决问题。

2.3 零序电压治理原则

当供电末端正序电压存在问题时不能只对零序电压进行治理，要综合运用其他措施；如果零序电流导致的零序电压是供电末端低压问题的主要原因则需要对零序电流进行治理；如果台区三相不平衡问题严重的话，则需要增大中性线线径；如果低压台区采用Yyn0接法导致变压器零序阻抗较大，则需要对供电变压器分接开关进行更换。

3 低电压治理装置适用性

3.1 低压调压器适用性分析

在实际低电压治理工作中，可以将原本的低压供电线路中增设低压线路动态电压电流调节器，采用串联的方式，通过该装置的应用可以确保输出电压的稳定性，从而提高低压台区居民用电的供电质量。该装置具有自动投切电容器，可以通过无功自动补偿对输电线路的无功功率进行平衡，进而降低无功电流分量、线路无功损耗和线路阻抗压降，从而实现降低电量传输过程中的损耗和稳定低电压的作用。低压调压器作为常见的低电压治理装置，将其串联在供电线路中可以同时实现无功补偿和提高电压的功能。需要注意的是低压调压器工作过程中会对输电线路电流产生较大的影响，该装置是通过末端电压的抬升实现电压的调节，但是这会导致电流、输电线路阻抗压降以及配电变压器负载率的增加，末端电压受到影响又会出现降低的情况，低压台区输电线路的电压调节进入恶性的循环中。因而技术人员必须要明确低压调压器的调压范围和适用情况，在末端电压较低且属于调压器调节范围内的低压台区可以应用该装置进行低压调节，同时要关注输电线路的电流情况，采取有效的措施将电流控制在合理范围内。低压调压器多用于居民用电电压偏低问题的调节处理，该装置可以解决30户以内的居民用电电压不稳定情况，在供电半径较大、新增布点成本过高且以用电微型户为主的低压台区适用性较高。

3.2 串联电容补偿装置适用性

该装置也是通过串联的方式接入输电线路内，该装置可以对低压台区输电线路的等效感抗进行补偿，进而缩小等效电抗值，达到缩短等效电气距离的效果，实现输电线路上负荷功率压降降低的低压治理目标。在线路中所安装的串联电容补偿装置的点会有电压抬升，降低线路末端和首段的电压差，保障电力系统和供电的稳定性。减小电路感抗是串联电容补偿装置的主要功能，该装置的功能性发挥受电流的影响明显，串联电容补偿装置的无功功率贡献与线路电流的二次方呈正相关，也就是说电路的负荷越大则该装置的无功功率贡献越高，与此同时该装置可以根据系统电力情况对自身适应性进行调节。在供电距离较长、电力负荷分散性较高且用电负荷波动大的低压台区可以采用串联电容补偿装置进行低电压的治理，对于过大电荷负载起动和停止时造成的台区电压波动问题，串联电容补偿装置具有良好的应用效果。但是低压台区的输电线路中以电阻为主，因而该装置的应用效果比较差，低压台区一般不会选择串联电容补偿装置进行电压的调节治理。需要注意是配置串联电容器的输电线路上应避免过多的异步电动机装配，当机电参数设置配合出现问题时可能会导致交流电动机的自激振荡，这时系统的保護装置会被触发导致跳闸情况的发生，系统的正常运行会受到影响。

3.3 动态无功补偿装置适用性

将动态无功补偿装置设置在输电线路中，当电压出现波动时该装置可以判断出波动产生的方向，并通过容性无功电流的输出对电网的电压进行抬高，或者是通过感性无功电流的输出降低系统的电压，从而电网的电压值控制在合理的范围内。作为电源性逆变装置，动态无功补偿装置接入电力系统并不会影响其自身的阻抗特性，且台区的运行电压并不会对该装置的输出无功功率值产生影响，因而该装置的电压调节功能可以得到充分的发挥。由于正序、负序无功压降导致的末端或者是首段电压偏低的台区，动态无功补偿装置具有较好的适用性，该装置可以通过输电线路和变压器等效阻抗无功压降的降低对台区的供电电压进行提高。在实际的低电压治理中要根据问题的具体表现确定动态无功补偿装置的安装位置，当变压器等效阻抗无功压降过大时可以将其安装在变压器的出线侧，如果是输电线路的问题则要先对台区的用电负荷分布情况进行判断分析，在此基础上确定动态无功补偿装置的安装位置。三相四线制的动态无功补偿装置可以对有功功率进行调节，通过负荷功率的相间转移改善三相负荷不平衡的情况，对于三相负荷不平衡导致末端电压低的问题处理具有较高的适用性。

3.4 零序濾波器适用性

零序电流的三相相位相同且大小一致，因而中性线具有相互叠加的表现。零序滤波器是以零序电流特点为基础而设计的低电压治理装置，该装置可以在电源和负载之间构建零序低阻通道，导入零序电流避免其通过电力系统形成回路，以实现滤波的功能。零序滤波器的线路电感串联在电源线中，电抗器则与负荷并联，该元件是零序电流的低阻抗，因而可以实现零序电流短路的目标，对三次谐波进行吸收，减少系统中的零序电流，且电抗器对于正序、负序电流都是无穷大阻抗因而并不会对正常的线路电流产生影响。当线路内接入零序滤波器时，线路电感元件可以避免零序电流通过电源，电抗器则会使零序电流短路，避免了零序电压、零序分量对于电源和电力系统的负面影响。在零序压降较大、基波零序电流较大的低压台区可以利用零序滤波器进行电压问题的处理解决，该装置的滤波效果会受到安装数量、安装位置以及自身零序阻抗值的影响，零序滤波器通过降低台区配电变压器零序电流的手段产生零序压降，或者是降低装置接入点之前的零序电流所导致的中性线、相线的零序压降。如果低压台区内的三次谐波电流应用较多则可以在回路中增设零序滤波器，显示屏、打印机、白炽灯等都是三次谐波电流应用的体现，因而在写字楼、公共建筑以及医疗机构分布的台区内可以安装零序滤波器，保证电流稳定性，提高供电质量。

4 结 语

了解低电压问题的成因是低电压治理装置选择的基础，相关技术人员必须要做好问题的排查，明确供电质量问题的本质成因，通过恰当的治理装置的运用提高供电质量。在设置低电压治理装置时可以通过优化供电半径、变压器分接开关的调节、零序滤波器安装等具体的方式，实现低压台区电压问题的有效控制处理，保障用电安全性和电网稳定性。

主要参考文献

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