农网配电线路比较长,串联补偿电容安装位置对线路的补偿效果影响较大,同时也影响其容量的选择,因此串联补偿电容安装位置应该在解决线路电压问题的同时尽可能使电容器的安装数量和容量达到最小。
一般来说为了使全线路的电压都得到改善,串联电容器可选择安装在距离电源点较近,线路电压降幅较大的位置。
从图7可以看出,线路电压在57#杆后电压降幅较大,且电压已降至8.12kV,因此考虑在57#杆后面加入串联电容器。
加入电容器的大小可根据补偿度k%表示,补偿度通常定义为串联电容器的电抗值与系统和电容器安装点之间的总电抗之比。补偿度定义示意图如图8所示。


从图10中可以看出加入串补后,线路电压在57#杆后有明显的提升,同时整条线路的电压水平也明显提升,末端电压提高至8.7kV。加入串补前后线路首端电流由807A降至589A,线路损耗降低。线路首端功率因数也由0.83提高至0.96。
根据仿真结果,线路功率因数为0.9时,加入串补前,如果为了使线路末端电压达到9.3kV以上,此时线路输送的极限功率仅为3.33+j1.75MVA;加入串补后,线路输送极限功率提高至7.38+j2.47MVA。线路输送功率能力得到明显的提升。
5 效果评价
通过仿真分析可以看出,负荷功率因数为0.9,线路负载率为69%时,线路采用串联补偿技术,加入串联电容器后,线路末端电压由5.5kV提高至8.7kV,整条线路的电压水平也整体提高;线路首端电流由807A降至589A,功率因数由0.83提高至0.96。线路输送极限功率也由3.33+j1.75MVA提高至7.38+j2.47MVA,线路输送功率能力提高。
从上面的分析和仿真结果可以看出串联电容器技术对改善农村配电网电压质量、提高输电能力、减少电能损失及提高线路功率因数等方面具有很好的效果。但是仍然有以下几点问题需要注意:
(1)变压器铁磁谐振
由于变压器铁芯是饱和的非线性的,当变压器空载合闸会产生很大的励磁电流,通常可达到变压器额定电流的8倍~10倍,该励磁电流称为励磁涌流。励磁涌流快速变化,使电容器两侧产生很大的电压升,加大变压器铁芯饱和程度,使变压器电感发生变化,达到电感和串联电容谐振的条件,则会产生谐振电流,发生“铁磁谐振”现象。为了防止铁磁谐振尽量避免串联电容器过补偿,也可配置旁路阻尼电阻并联在电容器上,当变压器空充时接入阻尼电阻。
(2)感应电动机自激