1.低压台区概述
低压台区主要由配电变压器、配电线路、开关器件和计量保护装置等电气设备组成，直接为终端用电负荷供电，其提供的电能质量水平直接关系到终端用电负荷能否安全可靠地运行。然而由于低压台区负荷的特殊性以及其它种种原因，大部分低压台区中均存在着各式各样的电能质量问题，对台区的安全运行构成极大威胁，必须加以治理。
2.1 低压台区负荷特点
1）间歇性用电、季节性用电，峰、谷用电量差别大。
2）住户分散或集中无序，供电线路复杂，配变布点不合理，供电半径长短不一。
3）电压监测网络不健全，变压器出线端监测点不足，线路末端电压监测几近空白。
4）部分农网设计标准偏低，配变容量不足，表后线径偏小。
2.2 低压台区存在的问题
1）电压偏低，特别是线路末端电压偏低；
2）功率因数偏低；
3）三相不平衡；
4）监测不全，特别是缺乏线路末端电压监测。
2.3 对低压台区运行的影响
低压台区主要存在电压偏低、三相不平衡和功率因数偏低三大类问题，严重影响到电网和电气设备地安全运行，具体如下：
2.3.1 电压偏低
1）照明灯具发暗：电压降低5%，普通电灯的照度降低18%；电压降低10%，则照度降低约35%。
2）烧坏电机：电压降低超过10%时，将使电动机的电流过大，线圈的温度过高，严重时会使电动机拖不动机械（如风机、水泵等）而停止运转或无法启动，甚至烧坏电动机。
3）增大线损：在输送一定电力时，电压降低，电流增大，线损也相应增大。
4）变电设备能力降低：例如电压降低到额定值的80%时，变压器和线路输送的有功负荷只有额定容量的64%。
2.3.2 三相不平衡
1）增加损耗：线路和配变的损耗与通过电流的平方成正比。在三相四线制系统中，三相负荷平衡时线损最小，不平衡度越大，线损也越大。
2）配变出力减少：配变设计时，其绕组结构是按负载平衡运行工况设计的，其绕组性能基本一致，各相额定容量相等。当配变处于三相不平衡工况下运行，负载轻的一相就有富余容量，从而使配变的出力减少。
3）烧毁配变：三相负载不平衡运行会造成变压器零序电流过大， 局部金属件温升增高，甚至会导致变压器烧毁。
4）影响用电设备的安全运行：配变在三相负载不平衡时运行，负载重的一相电压降低，负载轻的一相电压升高，即容易造成电压高的一相接带的用户用电设备烧坏，而电压低的一相接带的用户用电设备则可能无法使用。
5）中性线过载：三相负载不平衡运行时会造成中性线中流入过大的不平衡电流，导致中性线过载，甚至烧毁。
 

2.3.3 功率因数偏低

1）网络损耗大：在输送一定量有功功率的前提下，功率因数越低，其视在功率越大，进而导致网络损耗也越大。

2）网络输送容量低：在网络一定的前提下，功率因数越低，其输送的有功功率也越低。

3）用户侧电压偏低：功率因数越低，其在线路及配变上造成的无功压降也越大，导致用户侧电压也偏低。

4）加收力率电费：功率因数低于国家规定值时将额外加收力率电费。

3 低压台区治理措施对比分析

目前解决低压台区电能质量问题的措施主要由改造配变、改造线路、加装常规无功补偿装置三种方法，与加装低压台区电能质量综合治理装置相比，其主要性能差别如表1所示。

表1 低压台区电能质量治理措施性能对比表

装置基本原理
低压台区电能质量综合治理装置基本原理如图1所示。
 

                                           图1 低压台区电能质量综合治理装置（虚线框内）
图1中，低压台区无功优化装置安装于配变出口侧，低压台区末端电压提升装置安装于台区干线末端，低压台区单线电压提升装置安装于台区单相支线末端。
4.3 装置主要功能
低压台区电能质量综合治理装置主要实现以下功能：
1）电压自动调节功能：配变配置有载分接开关时，通过对其自动调节实现配变出口电压调整；配变无有载分接开关时，通过控制电容器的投切来自动调节配变出口电压；线路末端电压偏低时，通过控制电容器的投切来自动提升末端电压。
2）三相不平衡调整功能：实时监测三相负荷电能质量参数，自动控制相间及相对地各支路复合开关的投切，调整负荷的三相不平衡。
3）功率因数调整功能：通过控制电容器的投切来提高配变出口侧功率因数。
4）监控功能：实时监测台区内各项电能参数，特别是末端电压参数。
5）后台分析功能：对所获得的各类电能质量数据进行图表分析。
4.4 装置使用环境条件
环境温度：-250C～+550C；
海拔高度：≤2000米；
相对湿度：日平均相对湿度≤95%；
污秽等级：Ⅲ级
安装场所：户外或户内；
注：其它环境条件可根据用户要求特殊设计。
4.5 装置基本参数
额定电压：400V；
额定频率：50HZ；
额定容量：15kvar、30kvar、45kvar、60kvar、75kvar、90kvar、120kvar、150kvar、180kvar、240kvar和300kvarr。
注：根据用户要求，可以提供其它参数的装置。
4.6 装置保护设计
低压台区电能质量综合治理装置具有过压、欠压、过流、速断、温度、闭锁等完善的保护功能。
4.7 装置型号含义
低压台区电能质量综合治理装置主要由低压台区无功优化装置和低压台区末端电压提升装置（包括三相和单相两种类型）组成，其型号命名含义如下：

其中：1）电压等级：0.4kV、0.22kV
2）类型：A－－-无功优化装置
B3－－-电压提升装置（三相）
B1－－-电压提升装置（单相）

效益分析
5.1 直接经济效益
1）降低治理成本
与更换配变、改造线路相比，加装低压台区无功优化装置的投资更低，且不额外占用土地、安装施工时间短。
2）降低损耗
加装低压台区无功优化装置后负荷的三相不平衡将得到改善，功率因数将得到提高，发生在线路和配变上的损耗也将降低。
3）避免力率罚款
功率因数提高后，可避免力率罚款。
5.2 间接经济效益
1）提升设备利用率：三相不平衡改善后，配变的实际出力将提高。
2）提高设备安全性：三相不平衡改善后，配变、线路及用电设备的运行安全性将提高。
3）减少停电损失：低压台区无功优化装置安装时间比其他改造方案施工时间短，停电损失小。
5.3 社会效益
1） 提高低压台区供电可靠性和电压质量是民生工程之一。
2） 提升低电压，减少用户投诉。
3） 提升供电企业形象。
6 治理方案选择
6.1 配变进线电压不合格时
对于配变进线侧电压超出合格范围的台区，需通过配网电压无功综合优化方案来解决。配网电压无功综合优化方案主要由变电站、高压线路、配变、400V线路四级联调技术组成，其核心为我公司独立研发设计的区域电压无功综合优化系统（IVC）。配网电压无功综合优化方案示意图如图2所示。

                                           图2 配网电压无功综合优化方案示意图
图2中：在变电站10kV母线上加装DWZT型电压无功调节装置，用以调节主变有载分接开关，并动态补偿变电站的无功缺额，来保证变电站10kV母线电压在合格范围之内。
在10kV线路上加装DWZT型馈线电压调节装置和线路无功补偿装置来保证配电变压器进线电压在合格范围之内，线路无功损耗最低。
在配变出线侧加压无功优化装置来调节配变有载分接开关并补偿系统无功，来保证配变出线侧电压合格，功率因数达标。
在400V线路末端加装末端电压抬升装置和单相电压抬升装置，保证末端电压合格。
6.2 配变进线电压合格时
对于配变进线侧电压在合格范围内的台区，通过合理加装低压台区电能质量综合治理装置即可满足台区内的电压、无功和三相不平衡调节需求。为了简化台区电压无功整治方案，建议采用以下两种简单方法进行选择：
6.2.1变压器不超载台区
1）对于供电半径在500m～1200m范围内的台区，建议在最长的干线末端安装一台支线末端电压提升装置，用于防治低电压；同时具有降低三相不平衡和提升功率因数的功效。
2）对于供电半径超过1200m的台区，考虑多点安装支线末端电压提升装置。
3）对于多支路的台区，可在有低电压的支线末端安装支线末端电压提升装置。
4）对于没有安装无功补偿箱或综合配电箱的台区，无论供电半径长短，建议安装一台无功优化装置。
5）对于存在多条支路的台区，建议将支线末端电压提升装置优先安装在线路最长，负载和三相不平衡最严重的支路上；将无功优化装置安装在动力负荷最大的支路上。
6） 对于长距离的单相线路末端的低电压,建议在以上基础上在单相线路的末端安装单相电压提升装置,可有效解决单相线路末端低电压死角的问题。
6.2.2变压器严重超载台区
建议通过将变压器增容或新装变压器与上述方法相结合,可彻底解决低电压问题。
7 装置安装位置选择
低压台区电能质量综合治理装置由三部分组成，其各部分的安装位置建议如下：
1）低压台区无功优化装置安装在台区干线中前段任何一根杆上，主要用于大幅度提升功率因数和调整三相不平衡。
2）低压台区支线末端电压提升装置安装在台区干线末端杆上，主要解决三相不平衡、提升低电压和提升功率因数。
3）低压台区单相电压提升装置安装在单相支线中后段任何一根杆上，主要用于解决单相支线末端低电压死角问题。

8 订货须知
为了准确制定低压台区电能质量治理方案，用户在订货时请提供以下资料：
1） 配变额定容量、额定电压、是否带有有载分接开关（调压级差）；
2） A、B、C各相容量、自然功率因数、首端/末端电压水平；
3） 低压台区最大供电半径，导线的型号规格。