串联电容补偿在配电网中的应用研究

无功功率不足及电压质量不合格是我国偏远地区配电网中长期存在的问题,常用的并联电容补偿并不能很好地解决薄弱配电网的电压质量问题。本文主要研究串联电容补偿在各配电网各等级中的适应性及对配电网的影响,为串联电容补偿在配电网中的实际工程应用提供参考依据。首先,本文分析了串联电容补偿对配电网电压调节的原理,给出了补偿位置选择原则以及补偿容量的计算方法。对比分析了串、并联补偿的补偿原理和补偿效果。在此基础上,综合研究了串联电容补偿在35/10kV配电网中的适应性。分析了串联电容补偿对不同类型负荷的适应性:负荷功率因数越低,串联电容补偿的电压调节效应越明显;针对平稳负荷和波动负荷,串联补偿均能有效减小系统电压偏差并抑制电压波动;分析了配电网中存在分布式能源时串联电容的适应性:串联电容补偿能够有效抑制小水电导致的电压偏高;串联电容补偿适用于在长距离供电线路中存在一定无功功率分布的情况,适用于分布式能源具有发出一定无功功率能力的情况,此时串联电容补偿既能够在系统电压偏低时提高电压,又能在系统电压偏高时抑制电压过高。以湖北西部地区某电网(YY区电网)110k V网络为研究对象,进一步研究了串联电容补偿在110kV网络中的应用及影响。分析了YY区电网存在的网络结构薄弱、电压偏差较大、谐波含量超标等问题。制定了YY区电网单点串联补偿和两点串联补偿方案,仿真验证了两种方案均能有效地改善110kV网络的电压质量。进一步分析了串联电容补偿加入后对110kV网络阻抗特性和谐波特性的影响,串联电容补偿对系统阻抗特性改变不大,不会对YY区电网中存在的各次谐波进行放大。最后,本文分析了配电网同时存在串、并联电容补偿时,两者的配合兼容性问题。通过构建配电网节点电压与串、并联补偿容量之间的函数关系,分析了串、并联补偿分别在欠补偿、全补偿、过补偿各种配合组合下的配网电压特性,给出了配电网串、并联补偿配合的建议;针对YY区电网谐波含量超标的问题,采用了无源滤波装置消除各次谐波;对YY区电网进行了串、并联补偿的配合分析,制定了网络中并联电容补偿器、谐波滤波装置、串联补偿的配合原则,提出了该网络的优化运行方案建议。