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摘 要：随着现代工农业的快速发展，越来越多的电力电子设备接入低压配电网。使电网的输配电环节和用电终端的非线性负载大量增加。电压质量的好坏直接影响了用电设备的工作状态和使用寿命，因此，对配电网中存在的典型电压质量问题展开分析，找出导致电压质量问题的原因，针对每项原因提出具体的优化策略。
关键词：低压配电网;电压质量;配电网;质量探析
1低压配电网的电压质量问题概述
新时期背景下，国内电力基础设施建设取得了理想的成绩，同样也被纳入到输配电网的投资重点中。在整体角度分析，低压配电网设施已经有所改善并提升，然而在电压质量方面却始终存在不足之处，有待完善。
第一是三相负荷不均衡。配电网各节点电压质量相互影响，电压波动使得联络线和配变母线的电压也发生波动，导致配电网的局部不稳定运行。因此低压配电网三相电压失衡，此时低压配电网所供应的电负荷都处于非稳定状态，一些电器的额定功率都在不稳定的运行状态中，容易带来电器的损坏现象。
第二个是电压偏差。电气设备的运行和使用寿命与供电系统的电压偏差密切相关。当系统电压与异步电动机额定电压相差较大时，由于电机发热，定子和转子绕组温度过高，绝缘老化，严重影响电机的使用寿命。对于并联电容器，当系统电压下降时，其传递的无功功率急剧下降。较高的系统电压会降低电容器的寿命。系统电压与额定电压的偏差也会对照明设备的照度和家用电器的使用寿命产生很大的影响。
第三谐波含量大。在市政和企事业单位中使用的各种电器设备，如电视机、家用电器、非线性照明用电、计算机和电池充电器等等。当今社会，计算机的使用越来越频繁。机房中的计算机不间断运行，夜晚家用计算机的使用高峰，使计算机占低压配电网谐波源的比重越来越大，更大程度加深了低压配电网的谐波含量。
第四电压不合格。在农村山区，低压配电网存在区域性电压不合格等电能质量问题。尤其是在干旱季节，由于一些灌溉电气设备集中工作，负荷短期内突增。山区配电网不仅由于供电半径过长，且集中灌溉负荷增加导致的农村低压配电网存在严重分布不均，用电随机性大，供电线径偏细，负荷性质多样化等特点，导致台区变压器和用户侧存在不同程度的电压不合格问题。
2 低压配电网电压质量优化策略
2.1 冲击性负荷接入
当三相负荷不平衡，由于加装补偿设备并不能改变三相负荷不平衡，因此，本小节考虑重新分配三相负荷。当冲击性负荷接入配电网导致电压波动问题时，用冲击程度和冲击频率可以描述冲击性负荷的特性，根据冲击程度和冲击频率可以选择无功补偿装置的种类和容量。补偿装置具有不同的特点，根据冲击性负荷的特征选择不同的补偿装置。具体原则如下：①若冲击间隔大于五分钟，选择电容器组无功补偿，若冲击间隔小于五分钟，选择 SVC 无功补偿;②在采用电容器组进行补偿时，若冲击频率较快，选择单组容量较大的，可以满足快速补偿大量无功容量的要求;③若冲击程度较大，所需补偿容量较大，选择补偿容量上限较大的。
（1）电容器组
电容器组由多个电容组合而成，作为传统的无功补偿装置现在发展非常成熟，在配电网加装电容器组可以向配电网输入感性无功，平衡配电网无功，提高电压水平，改善电压质量，降低有功损耗。电容器组的特点是价格便宜，用于负荷较分散的地区进行无功补偿比较经济，但是电容器组只能发出感性无功，响应比较慢，不能满足快速调节补偿容量的要求，而且补偿容量是离散的，不能实现连续调节，对无功补偿容量要求比较精确的情况下不再适用。
（2）静止无功补偿器（SVC）
静止无功补偿器简称SVC，是一种发展比较成熟的FACTS装置，广泛用于现代电力系统的无功补偿，以改善电压质量，降低有功损耗。SVC 不仅可以发出感性无功，还可以吸收感性无功，响应速度快，补偿容量是连续的，可以实现快速光滑调节。但是SVC相对于电容器组费用较高，在负荷分散地区应用不太经济，广泛用于负荷集中需要快速光滑调节的地方。
2.2补偿电压谐波
如图 2-1。通过三个变流器连接两条相邻的配电线路。同时，在短路故障较为严重的线路侧串联限流电感，综合解决所控线路的故障限流问题和动态电压恢复问题。这种结构能够降低UPQC装置的成本，节约装设的占地面积，并可以将短路容量不同的配电线路相连，加强配电网络之间的联系，从而使电力系统更加经济可靠地运行。
图2-1 三换流器式UPQC
2.3电压质量整体提升策略
虽然采用分布式电源接入策略或通过调节变压器档位和无功补偿容量策略都可以改善电压质量，但是在分布式电源接入时需要配合变压器的调压作用和无功补偿装置的补偿效果，因此，本文采用的采用的电压质量整体提升策略既包含分布式电源的接入，也包含变压器的调节作用和无功补偿的效果，采用不同的方案仿真结果如表2-1所示。
表2-1 电压质量整体提升策略仿真结果
2.4优化低压配电网相关设备
低压配电网中的各种设备以及保护设备都是影响电压质量的因素。如电阻和导线的截面大小、材料性质以传导性等，都会带来电压质量的稳定性的变化。因此要求能够优化低压配电网中的相关设备。首先是利用电缆作为导线，降低电线的阻抗对于电压质量的影响;其次是需要安装移相电容器，通过人工补偿的方式来提高电能的总功率，达到稳定电压的作用。最后是需要科学选用各种电压线路材料，对于不同的区域的用户，需要采用的电网线路的材料是不通过的，如对于乡镇居住较为分散的地方，需要采用铜质材料电缆，而对于城市住宅小区、办公楼等用电量较大的区域则需要采用铜芯电力电缆，才能够满足不同的电压质量需求。
结论
电压质量问题一直是电力领域专家学者最为关注的问题，必须要深入了解低压配电网电压质量存在的问题以及具体原因，并且灵活掌握电压质量问题的处理措施，确保低压配电网供电的有效性。为促进社会不断发展搭好桥、铺好路，提高居民的幸福指数。
参考文献
[1]林园敏.配电网台区电压偏差问题分析及解决方法[D].华南理工大学，2016.
[2] 黄飞翔.浅析提高配网线路电压质量及供电可靠性[J].民营科技，2011（11）：99-100.
[3]張弘廷.低压降损的金钥匙——就地平衡降损法. 北京：中国电力出版社，2003
[4] 陈志勤.低压配电网电压质量问题分析及其优化措施研究[J].科技创新与应用，2015（36）：211-211.
[5]曾志武. 低压配电网统一电能质量调节器的技术研究[D].华南理工大学，2018.
关键词：低压配电网;电压质量;配电网;质量探析
1低压配电网的电压质量问题概述
新时期背景下，国内电力基础设施建设取得了理想的成绩，同样也被纳入到输配电网的投资重点中。在整体角度分析，低压配电网设施已经有所改善并提升，然而在电压质量方面却始终存在不足之处，有待完善。
第一是三相负荷不均衡。配电网各节点电压质量相互影响，电压波动使得联络线和配变母线的电压也发生波动，导致配电网的局部不稳定运行。因此低压配电网三相电压失衡，此时低压配电网所供应的电负荷都处于非稳定状态，一些电器的额定功率都在不稳定的运行状态中，容易带来电器的损坏现象。
第二个是电压偏差。电气设备的运行和使用寿命与供电系统的电压偏差密切相关。当系统电压与异步电动机额定电压相差较大时，由于电机发热，定子和转子绕组温度过高，绝缘老化，严重影响电机的使用寿命。对于并联电容器，当系统电压下降时，其传递的无功功率急剧下降。较高的系统电压会降低电容器的寿命。系统电压与额定电压的偏差也会对照明设备的照度和家用电器的使用寿命产生很大的影响。
第三谐波含量大。在市政和企事业单位中使用的各种电器设备，如电视机、家用电器、非线性照明用电、计算机和电池充电器等等。当今社会，计算机的使用越来越频繁。机房中的计算机不间断运行，夜晚家用计算机的使用高峰，使计算机占低压配电网谐波源的比重越来越大，更大程度加深了低压配电网的谐波含量。
第四电压不合格。在农村山区，低压配电网存在区域性电压不合格等电能质量问题。尤其是在干旱季节，由于一些灌溉电气设备集中工作，负荷短期内突增。山区配电网不仅由于供电半径过长，且集中灌溉负荷增加导致的农村低压配电网存在严重分布不均，用电随机性大，供电线径偏细，负荷性质多样化等特点，导致台区变压器和用户侧存在不同程度的电压不合格问题。
2 低压配电网电压质量优化策略
2.1 冲击性负荷接入
当三相负荷不平衡，由于加装补偿设备并不能改变三相负荷不平衡，因此，本小节考虑重新分配三相负荷。当冲击性负荷接入配电网导致电压波动问题时，用冲击程度和冲击频率可以描述冲击性负荷的特性，根据冲击程度和冲击频率可以选择无功补偿装置的种类和容量。补偿装置具有不同的特点，根据冲击性负荷的特征选择不同的补偿装置。具体原则如下：①若冲击间隔大于五分钟，选择电容器组无功补偿，若冲击间隔小于五分钟，选择 SVC 无功补偿;②在采用电容器组进行补偿时，若冲击频率较快，选择单组容量较大的，可以满足快速补偿大量无功容量的要求;③若冲击程度较大，所需补偿容量较大，选择补偿容量上限较大的。
（1）电容器组
电容器组由多个电容组合而成，作为传统的无功补偿装置现在发展非常成熟，在配电网加装电容器组可以向配电网输入感性无功，平衡配电网无功，提高电压水平，改善电压质量，降低有功损耗。电容器组的特点是价格便宜，用于负荷较分散的地区进行无功补偿比较经济，但是电容器组只能发出感性无功，响应比较慢，不能满足快速调节补偿容量的要求，而且补偿容量是离散的，不能实现连续调节，对无功补偿容量要求比较精确的情况下不再适用。
（2）静止无功补偿器（SVC）
静止无功补偿器简称SVC，是一种发展比较成熟的FACTS装置，广泛用于现代电力系统的无功补偿，以改善电压质量，降低有功损耗。SVC 不仅可以发出感性无功，还可以吸收感性无功，响应速度快，补偿容量是连续的，可以实现快速光滑调节。但是SVC相对于电容器组费用较高，在负荷分散地区应用不太经济，广泛用于负荷集中需要快速光滑调节的地方。
2.2补偿电压谐波
如图 2-1。通过三个变流器连接两条相邻的配电线路。同时，在短路故障较为严重的线路侧串联限流电感，综合解决所控线路的故障限流问题和动态电压恢复问题。这种结构能够降低UPQC装置的成本，节约装设的占地面积，并可以将短路容量不同的配电线路相连，加强配电网络之间的联系，从而使电力系统更加经济可靠地运行。
图2-1 三换流器式UPQC
2.3电压质量整体提升策略
虽然采用分布式电源接入策略或通过调节变压器档位和无功补偿容量策略都可以改善电压质量，但是在分布式电源接入时需要配合变压器的调压作用和无功补偿装置的补偿效果，因此，本文采用的采用的电压质量整体提升策略既包含分布式电源的接入，也包含变压器的调节作用和无功补偿的效果，采用不同的方案仿真结果如表2-1所示。
表2-1 电压质量整体提升策略仿真结果
2.4优化低压配电网相关设备
低压配电网中的各种设备以及保护设备都是影响电压质量的因素。如电阻和导线的截面大小、材料性质以传导性等，都会带来电压质量的稳定性的变化。因此要求能够优化低压配电网中的相关设备。首先是利用电缆作为导线，降低电线的阻抗对于电压质量的影响;其次是需要安装移相电容器，通过人工补偿的方式来提高电能的总功率，达到稳定电压的作用。最后是需要科学选用各种电压线路材料，对于不同的区域的用户，需要采用的电网线路的材料是不通过的，如对于乡镇居住较为分散的地方，需要采用铜质材料电缆，而对于城市住宅小区、办公楼等用电量较大的区域则需要采用铜芯电力电缆，才能够满足不同的电压质量需求。
结论
电压质量问题一直是电力领域专家学者最为关注的问题，必须要深入了解低压配电网电压质量存在的问题以及具体原因，并且灵活掌握电压质量问题的处理措施，确保低压配电网供电的有效性。为促进社会不断发展搭好桥、铺好路，提高居民的幸福指数。
参考文献
[1]林园敏.配电网台区电压偏差问题分析及解决方法[D].华南理工大学，2016.
[2] 黄飞翔.浅析提高配网线路电压质量及供电可靠性[J].民营科技，2011（11）：99-100.
[3]張弘廷.低压降损的金钥匙——就地平衡降损法. 北京：中国电力出版社，2003
[4] 陈志勤.低压配电网电压质量问题分析及其优化措施研究[J].科技创新与应用，2015（36）：211-211.
[5]曾志武. 低压配电网统一电能质量调节器的技术研究[D].华南理工大学，2018.