李其偉，王訓杰，陳文學，許雪地

（1. 山東理工大學電氣與電子工程學院，山東淄博，255049）

（2. 國網(wǎng)山東省電力公司濰坊供電公司，山東濰坊，261021）

淺析農(nóng)村配電網(wǎng)“低電壓”問題及治理措施

李其偉1，王訓杰2，陳文學1，許雪地1

（1. 山東理工大學電氣與電子工程學院，山東淄博，255049）

（2. 國網(wǎng)山東省電力公司濰坊供電公司，山東濰坊，261021）

隨著農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展及家電下鄉(xiāng)的推廣，農(nóng)村用電負荷增長迅速，“低電壓”問題已經(jīng)成為現(xiàn)階段改善農(nóng)村電網(wǎng)供電質量的突出問題。針對這一現(xiàn)狀，本文調研了農(nóng)村低壓電網(wǎng)問題，并結合實際對其形成的原因進行了分析，提出了農(nóng)村配電網(wǎng)低電壓治理改進措施。改造效果顯示：措施有效，“低電壓”問題得到解決。

農(nóng)村電網(wǎng)；低電壓；配電網(wǎng)

引言

農(nóng)村電網(wǎng)雖然經(jīng)歷了多次農(nóng)網(wǎng)改造工程，但是由于改造工程的不徹底，致使農(nóng)村電網(wǎng)仍然出現(xiàn)重載甚至過載運行，造成線路末端用戶電壓過低的現(xiàn)象。因此，研究如何改變農(nóng)村電網(wǎng)的低壓情況，改善供電質量顯得尤為重要。本文以某地級市區(qū)域為例，進行分析和研究，該市范圍內“低電壓”用戶25 873戶，其中縣級供電區(qū)14 361戶，占55.6%，市轄供電區(qū)11476戶，占44.4%，按不同時間規(guī)律低電壓規(guī)模統(tǒng)計，長期、短期、周期性低電壓用戶分別為2 169、14 896、8 772戶分別占比8.4%、57.7%、33.9%。

1 低電壓問題原因分析

現(xiàn)階段，該市某些公用配電臺區(qū)為上世紀九十年代投運，該區(qū)域內夏季制冷、冬季制熱負荷季節(jié)性增長幅度高，農(nóng)村用電負荷增長迅速，目前該區(qū)域內配變普遍存在配變重負載、低壓供電半徑超標、末端電壓低等問題，急需新增配變布點，以降低供電半徑，減小電能輸送過程中的電壓損耗［1］。通過對全市低電壓臺區(qū)、用戶的深入調查，總結分析了農(nóng)村低電壓的成因，大致分為如下幾方面。

1.1農(nóng)村用電負荷急劇增長

近年來，大量家用電器逐步進入到普通農(nóng)民家庭，空調、電飯煲等大功率電器的使用數(shù)量不斷增多，再加上農(nóng)村化工業(yè)、種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)等迅速發(fā)展，這些因素都不可避免的引起用電量的增加。2010～2014年該市轄區(qū)內縣級供電區(qū)最大負荷由876 MW增長至1152 MW增長率為7.1%，負荷的急劇增長造成部分設備出現(xiàn)重過載情況，引起末端電壓偏低，此外由于農(nóng)村用電季節(jié)性負荷特征明顯，在農(nóng)灌、春節(jié)等用電負荷高峰時刻，對低電壓的形成都具有一定的影響。

1.2供電半徑過大

該市是組群式城市，其中三個縣的面積達2 976平方公里，自2011年以來，三縣投運110 kV、35 kV變電站共十座。未投運之前，縣級投資比例較小，農(nóng)村地區(qū)變電站數(shù)量相對較少，變電站之間的輸電線路較長，且農(nóng)村地區(qū)的負荷分布較為分散，農(nóng)網(wǎng)的覆蓋面積非常大，線路長度經(jīng)常超過規(guī)定的供電距離，線路損耗較大，進而引起較嚴重的電壓降。

1.3配變布點不合理、線路選型標準偏低

由于早起配電變壓器布點的選址沒有基于配電網(wǎng)整體來考慮，造成了選址不合理、容量不滿足要求的問題，同時由于所在臺區(qū)的供電范圍不斷擴大，許多大型用電負荷由于場建問題距離變壓器較遠，致使大功率負荷位于線路的末端，而早起的配電變壓器選址往往安裝村頭位置，這種不合理的配電布點加劇了線路末端低電壓問題［2］。同時，之前的農(nóng)網(wǎng)改造資金主要應用在了解決偏遠地區(qū)少數(shù)用戶的用電問題上，配電線路的選型相對較低，存在大量的未改造線路，經(jīng)改造的線路也大都采用的是線徑較細的架空線路，這顯然不能滿足農(nóng)村用電負荷快速增長的需求，在用電高峰時段部分農(nóng)村線路存在長期過載運行的現(xiàn)象，加速了線路老化，造成導線出現(xiàn)斷股現(xiàn)象，線路上的損耗非常大，電壓降落較大。

1.4三相負荷不平衡

配電臺區(qū)中三相電流不平衡，也是引發(fā)低電壓問題的主要原因，在農(nóng)村低壓配電系統(tǒng)中大多數(shù)采用的是TT或TN-C三相四線制供電，有時候接線人員為了取線的方便，通常會隨機取兩相（如A、C相）接到用戶線進行供電，如果該區(qū)域連接到A、C相的負荷較多，尤其是接入的有大功率負荷［2］，就會造成A、C相電流比B相電流大，而B相電壓較A、C的相電壓偏高，若配電臺區(qū)的負荷依然無序的擴展，那么起初相對平衡的三相電流，會出現(xiàn)較大的不平衡，造成客戶端電壓質量下降。

1.5運營體制不完善

運營管理不到位也是造成低電壓的問題之一。該市轄區(qū)內低電壓數(shù)據(jù)收集的有效方式主要通過用戶投訴和智能電能表采集，對于收集的低電壓數(shù)據(jù)沒有進行有效分析，部門領導沒有制定低電壓監(jiān)測管理體系，各部門職責不夠明確，缺乏有效的需求側管理手段；此外，電壓監(jiān)測點不能夠完全覆蓋監(jiān)測區(qū)域，監(jiān)測信息上傳過程中出現(xiàn)錯誤，使低電壓問題不能及時采取有效措施，導致電壓質量不穩(wěn)定。

1.6無功補償能力不足

農(nóng)網(wǎng)中存在大量的感性負荷，這些感性負荷消耗大量的無功，造成無功功率在配電網(wǎng)線路中的流動，極大的增加了有功網(wǎng)損與電壓降落［3］。目前，因為對農(nóng)網(wǎng)區(qū)域內無功缺額的統(tǒng)計不到位，致使無功就地補償?shù)哪芰Σ蛔悖嬖谳^大的無功缺額，間接的造成農(nóng)網(wǎng)低電壓的問題。

2 低電壓治理實例分析

（1） 35 kV敬仲變電站10 kV呈羔線陳家配電臺區(qū)增加布點

治理原理：配電臺區(qū)新增布點就是在原來的臺區(qū)內新增一臺或多臺配電變壓器，使原來距離配電變壓器較遠的負荷接到新增的變壓器上，縮短臺區(qū)內的供電半徑，減輕原來配電變壓器的負載。新增布點的選址要綜合考慮該臺區(qū)當前的負荷分布及未來幾年的負荷分布。該手段有效的解決了由于供電半徑過長、配變重超載造成低電壓問題。由于投資成本較高，該方案一般只針對無法通過配變調檔、三相負荷調整及投切無功補償裝置等方法解決低電壓問題時使用。

通過現(xiàn)場調查發(fā)現(xiàn)該臺區(qū)存在配變重過載，戶均容量低，動力負荷較大，低壓供電半徑長，末端電壓低等問題，現(xiàn)存在低電壓用戶33戶，不能滿足其用電需求，因此，亟需新增配變布點，以提高供電質量和供電能力。該臺區(qū)現(xiàn)運行S9-200 kVA變壓器2臺、S11-315 kVA變壓器1臺；配變負載率75%，供電半徑為650 m，無無功補償設備。為改善以上不足經(jīng)過分析需要增加3臺200 kVA配變、10千伏延伸JKLGYJ-95/10絕緣導線0.75 km、敷設YJV22-3×70電纜0.14 km；新增配變布點接入低壓網(wǎng)絡須切改0.4 kV YJV22-4×150電纜0.14 km、YJV22-4×25電纜1.98 km，并增加低壓無功補償和低壓綜合配電箱各3臺。

改造效果：配變新增布點后，低壓供電半徑縮短為250 m，負荷高峰期現(xiàn)場實測末端用戶電壓為230.5 V，電壓恢復正常。

（2） 110 kV中埠變電站10 kV園藝線鐵冶村增加低壓無功補償裝置

圖1　現(xiàn)場施工圖

治理原理：在配電臺區(qū)就地合理配置低壓無功補償裝置，可以補償配變臺區(qū)無功需求，確保配變臺區(qū)功率因數(shù)，滿足供電用戶需求，達到最佳補償效果，有效地降低線路、變壓器的有功、無功損耗，進而改善負荷末端電壓偏低的問題。

低壓動態(tài)無功補償裝置可以自動跟蹤，分析電網(wǎng)和無功補償裝置的運行狀態(tài)和系統(tǒng)無功缺額，現(xiàn)在動態(tài)補償通常采用的是調壓式無功補償模式，通過利用調壓器來實現(xiàn)電容器運行端電壓的調節(jié)［4，5］，從而對并聯(lián)電容器的無功輸出進行動態(tài)調節(jié)。低壓動態(tài)無功補償裝置中大多數(shù)采用的是柱上動態(tài)無功補償裝置，一般安裝在10 kV配電系統(tǒng)的桿塔上，方便對設備的檢修與維護。

圖2　低壓動態(tài)無功補償裝置的系統(tǒng)接線圖

治理效果：采用低壓無功補償技術，可以使低壓線路的用戶端電壓從原來的0.75倍額定電壓提升到1.05倍額定電壓，配變功率因數(shù)從原來的0.85提升到0.96。采用低壓并聯(lián)電容器治理的農(nóng)村的低電壓，減少了變壓器和線路的有功功率損耗和電壓損耗。

3 低電壓治理改進措施

綜合考慮該地區(qū)低電壓現(xiàn)狀，并結合實例分析，提出以下針對本地區(qū)低電壓治理的改進措施：

（1）對于線路不再使用長距離單相供電方式，每個用戶必須按照“三相四線”方式供電，不得出現(xiàn)戶均220 V（單相兩線）長線路進行簡單換線。

圖3　柱上配變無功補償裝置

（2）通過用電信息采集系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)，監(jiān)控、分析臺區(qū)負荷不平衡情況，對三相不平衡情況進行分類統(tǒng)計，并按輕重緩急確定三相不平衡裝置安裝選點。單相最大負載率≤30%時，不計算三相不平衡度，僅統(tǒng)計累計時間；單相最大負載率＞30%時，計算三相不平衡度，并按三相不平衡度＜15%、50%＞三相不平衡度≥15%、三相不平衡度≥50%進行分類，并統(tǒng)計各階段累計時間；同時基于累計數(shù)據(jù)分析，得出配變選定時段內最大不平衡度。

（3）提高配網(wǎng)無功補償能力，優(yōu)化無功補償裝置配置。在無功補償環(huán)節(jié)，要堅持全面規(guī)劃，合理布局以及全網(wǎng)優(yōu)化等原則，合理的配置無功裝置。根據(jù)農(nóng)村地區(qū)的負荷特點進行配電網(wǎng)無功優(yōu)化，在35 kV變電站內通過計算固定的無功缺額與電壓波動情況，合理的配置電力電容器的輸出容量。對于一些大容量的感性負荷，要采取動態(tài)無功補償裝置進行補償，采取集中補償與分散補償相結合的補償模式，實現(xiàn)無功的動態(tài)平衡，提高電壓質量。

（4）變壓器分接頭的調整。根據(jù)PMS管理系統(tǒng)對該市所有供電所公變臺區(qū)的變壓器分接頭狀態(tài)進行臺賬建立，實時上傳所有配電變壓器分接頭運行檔位的信息，并針對臺區(qū)內低電壓客戶檔案及所在公變臺區(qū)電壓狀況與負荷情況，對引起用戶低電壓的原因進行及時的分析，根據(jù)實時情況及時的調整配變分接頭的運行檔位，保障用戶的電壓質量。

4 結論

截止到6月底，該市共完成320個低電壓臺區(qū)建設與改造，并計劃完成1.5萬個長期和季節(jié)性低電壓客戶治理，利用智能電表、配電終端等手段實現(xiàn)了對配電低壓側電壓、負載三相不平衡、功率因數(shù)以及客戶端的實時監(jiān)測。

總之，農(nóng)村電網(wǎng)低電壓問題在治理過程中，要遵循技術改造與管理運維并重的原則，只有不斷深化低電壓綜合管理制度，大力推進低電壓技術改造工程，做好低電壓臺區(qū)治理的跟蹤分析，才能最大化提升低電壓治理成效。

［1］郭煒. 農(nóng)村“低電壓”綜合治理問題淺析［J］. 價值工程，2013（30）: 73-74.

［2］許強. 農(nóng)村低電壓治理與農(nóng)網(wǎng)升級改造［J］. 科技與企業(yè)，2011（11）: 161-162.

［3］崔正啟. 實施農(nóng)村電網(wǎng)升級改造中的問題探討［J］. 科技創(chuàng)新與應用， 2013（5）: 156.

［4］周志中. 農(nóng)網(wǎng)“低電壓”綜合治理及無功優(yōu)化系統(tǒng)［J］. 寧夏機械， 2011（2）: 47-49.

［5］霍大勇， 趙穎博. 農(nóng)村電網(wǎng)存在的問題和對策［J］. 科技創(chuàng)新導報， 2007（16）: 40.

李其偉（1992-），男，碩士，電力系統(tǒng)及其自動化。

E-mail: 361003517@qq.com

陳文學（1993-），男，碩士，電力系統(tǒng)及其自動化。

許雪地（1990-），女，碩士，電力系統(tǒng)及其自動化。

Analysis of Rural Distribution Network "Low-voltage" Problems and Control Measures

Qiwei Li1， Xunjie Wang2， Wenxue Chen1， Xuedi Xu1（（1. Shandong University School of Electrical and Electronic Engineering， Zibo， Shandong， 255049， China）（2. State Grid Electric Power Company Weifang， Shandong Province， Weifang， Shandong， 261021， China）

With the development of rural economy and the promotion of home appliances to the countryside， the rural electricity load rapid growth， "low voltage" has become a prominent issue at this stage to improve the quality of rural power supply. In response to this situation， this paper investigates the rural low-voltage power grid problems， combined with the actual reason for its formation is analyzed； the low-voltage distribution network of rural governance is improved.

Rural Electric Network； Low-voltage； Distribution Network

TM77

A

2095-8412 （2016） 04-628-04

工業(yè)技術創(chuàng)新 URL： http://www.china-iti.com 10.14103/j.issn.2095-8412.2016.04.012