（國(guó)網(wǎng)福建詔安縣供電有限公司，福建 漳州 363500）

詔安地區(qū)農(nóng)網(wǎng)饋線低電壓產(chǎn)生原因及解決對(duì)策

吳榮輝

（國(guó)網(wǎng)福建詔安縣供電有限公司，福建 漳州 363500）

隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，農(nóng)村電網(wǎng)電力需求與日俱增。在用電高峰時(shí)期，農(nóng)村地區(qū)農(nóng)網(wǎng)饋線末端出現(xiàn)低電壓的現(xiàn)象越來越嚴(yán)重。本文結(jié)合詔安地區(qū)橋洪線出現(xiàn)低電壓的實(shí)際問題，對(duì)農(nóng)網(wǎng)饋線低電壓產(chǎn)生的原因進(jìn)行了細(xì)致分析，有針對(duì)性地提出了解決對(duì)策，對(duì)提高農(nóng)村電網(wǎng)的供電質(zhì)量提供了參考建議。

農(nóng)網(wǎng)饋線；低電壓；無功補(bǔ)償；優(yōu)化控制

引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力的逐步增強(qiáng)和國(guó)家一系列惠農(nóng)政策的落實(shí)與實(shí)施，農(nóng)村經(jīng)濟(jì)得到了極大的增長(zhǎng)，農(nóng)民的物質(zhì)生活水平得到了極大提高，也使農(nóng)村用電量不斷攀升。2001年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，農(nóng)網(wǎng)用電量在全國(guó)用電量中占的比例已經(jīng)高達(dá)42.2%。但是長(zhǎng)期以來，國(guó)家對(duì)農(nóng)網(wǎng)建設(shè)的重視力度不足。農(nóng)村電網(wǎng)的特點(diǎn)是點(diǎn)多、面廣、線路長(zhǎng)、季節(jié)性強(qiáng)和無功不足，因而農(nóng)網(wǎng)10kV線路的線損大，高峰負(fù)荷時(shí)線路末端電壓低，使用戶用電質(zhì)量受到了嚴(yán)重影響。本文結(jié)合詔安地區(qū)橋洪線所有配變的負(fù)荷信息和該饋線的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，分析農(nóng)網(wǎng)饋線低電壓?jiǎn)栴}產(chǎn)生的原因，探索解決農(nóng)網(wǎng)饋線低電壓?jiǎn)栴}的解決策略。

1 詔安農(nóng)網(wǎng)饋線低電壓現(xiàn)狀

詔安縣是福建省的南大門，位于國(guó)網(wǎng)的最南端。詔安縣供電公司承擔(dān)詔安縣15個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、233個(gè)行政村、60萬人口的供電任務(wù)及轄區(qū)內(nèi)輸、配電線路、變電設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)。目前詔安縣的橋東110kV變電站連接有8條饋線，其中橋洪線在用電高峰的的11月至次年1月期間存在較嚴(yán)重的低電壓?jiǎn)栴}，12月屬于全年電壓水平最低的時(shí)期。

橋洪線10kV配電變壓器共有130臺(tái)、總?cè)萘?5560kVA。根據(jù)《國(guó)家電網(wǎng)公司農(nóng)村電網(wǎng)電壓質(zhì)量和無功電力管理辦法》中的規(guī)定：220V 單相供電電壓允許偏差為標(biāo)稱系統(tǒng)電壓的+7%、-10%；D類居民用戶端電壓合格率不低于90%。而通過對(duì)2013年12月份所采集到的電力數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，顯示橋洪線存在低電壓?jiǎn)栴}的配變占其配變總數(shù)的34.6%，配變低壓側(cè)電壓合格率平均僅為77%，存在低電壓?jiǎn)栴}的配變及其電壓合格率見表1。

根據(jù)表1在橋洪線網(wǎng)絡(luò)接線圖中尋找低電壓配變的相應(yīng)位置，如圖1所示。圖中存在低電壓?jiǎn)栴}的配變采用圓圈標(biāo)注。

圖1 橋洪線中配變存在低電壓?jiǎn)栴}的區(qū)域

存在低電壓?jiǎn)栴}的配變主要分布在144#桿上的英溪支線和南溪支線，147#桿到162#桿之間的的西霞支線和東霞支線，166#桿洪洲支線以及200#桿上的鐵瀘港支線、坤才支線、養(yǎng)殖場(chǎng)支線、李光耀支線、西岐支線、興池支線、鴻祥支線和隨生支線等周圍地區(qū)。從圖中可以看出，存在低電壓?jiǎn)栴}的配變基本分布在饋線末端。

2 詔安農(nóng)網(wǎng)饋線低電壓?jiǎn)栴}產(chǎn)生原因

電壓是電能質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，電壓質(zhì)量直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行以及電氣設(shè)備的使用壽命，“低電壓”問題長(zhǎng)期以來一直是困擾詔安地區(qū)的供電難題，如何徹底根除、治愈該問題是新一輪農(nóng)網(wǎng)升級(jí)改造工程的重中之重。要找到治理詔安低電壓?jiǎn)栴}的解決方法，就必須要對(duì)低電壓?jiǎn)栴}產(chǎn)生的原因進(jìn)行深入、細(xì)致的分析。

2.1 用電量的迅速增長(zhǎng)

近年來，受“家電下鄉(xiāng)”政策的鼓勵(lì)和新農(nóng)村建設(shè)推動(dòng)，農(nóng)戶家中大功率家用電器的使用數(shù)量不斷增多，同時(shí)農(nóng)村養(yǎng)殖業(yè)也迅猛發(fā)展，使得農(nóng)村地區(qū)用電量迅速增長(zhǎng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，詔安地區(qū)近五年用電量平均增速達(dá)19.84%。用電量過快的增長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致配變的負(fù)荷加重，容易造成配變達(dá)到滿載甚至過載的情況，引起饋線整體電壓水平偏低。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，在迎峰過冬的用電高峰時(shí)段，橋洪線負(fù)載率大于80%的配變有38臺(tái)，占饋線配變總數(shù)的29.2%。

2.2 10kV線路供電半徑偏大

10 kV線路供電半徑偏大會(huì)導(dǎo)致線路損耗偏大，引起線路末端電壓偏低。橋洪線存在低電壓?jiǎn)栴}的配變基本都分布在饋線末端，對(duì)于低電壓?jiǎn)栴}較嚴(yán)重的配變，其10kV線路供電半徑均大于14km，最遠(yuǎn)的供電半徑達(dá)17.9km。根據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)程規(guī)定，10kV線路供電半徑不宜超過15km。在橋洪線存在低電壓?jiǎn)栴}的配變中，10kV線路供電半徑超過15km的配變共29臺(tái)，占所有低電壓?jiǎn)栴}配變總數(shù)的64.4%，占饋線配變總數(shù)的22.3%。

表1 存在低電壓?jiǎn)栴}的配變及其電壓合格率

2.3 無功補(bǔ)償能力不足

農(nóng)村電網(wǎng)處于電力系統(tǒng)的末端，無功電源先天不足。農(nóng)村的用電負(fù)荷以前以純阻性的負(fù)載為主，如今轉(zhuǎn)變?yōu)橐钥照{(diào)、電動(dòng)機(jī)、電磁爐之類的感性負(fù)載為主要用電負(fù)荷，這類負(fù)荷消耗大量無功功率，導(dǎo)致農(nóng)村電網(wǎng)無功非常缺乏。

《國(guó)家電網(wǎng)公司農(nóng)村電網(wǎng)電壓質(zhì)量和無功電力管理辦法》要求：公用配電變壓器低壓側(cè)功率因數(shù)不低于0.85。通過對(duì)橋洪線12月份配電變壓器低壓側(cè)功率因數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)其合格率僅為為53.8%，配變低壓側(cè)的功率因數(shù)嚴(yán)重偏低。從橋東變電站橋洪線出線處來看，12月份功率因數(shù)合格率僅為79.6%，低于其他月份的功率因數(shù)合格率，說明橋洪線12月無功負(fù)荷較重，且饋線無功補(bǔ)償容量嚴(yán)重不足。

部分公用配變雖然配置了低壓無功補(bǔ)償設(shè)備，但其分組容量設(shè)置不合理，造成設(shè)備投運(yùn)率很低。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，2013年12月份橋洪線10臺(tái)低壓無功補(bǔ)償設(shè)備中僅有“洪洲VI變”1臺(tái)設(shè)備投運(yùn)成功。這是由于低壓無功補(bǔ)償設(shè)備單組容量設(shè)置為40kvar，而大部分公用配變高峰時(shí)段的無功負(fù)荷無法達(dá)到40kvar，因此低壓無功補(bǔ)償設(shè)備無法投入，造成饋線無功功率非常缺乏。

2.4 三相負(fù)荷不平衡

農(nóng)網(wǎng)用電負(fù)荷分布不均勻，大量單相用電設(shè)備集中在農(nóng)忙季節(jié)，其使用時(shí)間及地點(diǎn)不穩(wěn)定，很容易造成用電負(fù)荷三相不平衡，致使單相過載和中性點(diǎn)偏移，單相低電壓情況時(shí)有發(fā)生。根據(jù)IEEE Std 11221991定義，可用相電壓不平衡率（PVUR）表示三相負(fù)荷不平衡度。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，在橋洪線存在低電壓?jiǎn)栴}的配變中，配變低壓側(cè)相電壓不平衡率（PVUR）大于2%的配變共有4臺(tái)，見表2。

表2 由三相負(fù)荷不平衡引起低電壓?jiǎn)栴}的配變

2.5 變壓器調(diào)壓對(duì)饋線供電電壓的影響

橋洪線配電變壓器是無載調(diào)壓變壓器，不能根據(jù)電壓的實(shí)時(shí)情況及時(shí)調(diào)整變壓器的分接頭，而客戶用電高峰與低谷時(shí)期負(fù)荷波動(dòng)較大，就會(huì)造成用電高峰期間配變低壓側(cè)電壓降低，甚至引起電壓不合格。

變電站的主變壓器是有載調(diào)壓變壓器，可以在運(yùn)行期間根據(jù)饋線的電壓及無功狀況及時(shí)調(diào)整變壓器分接頭檔位，達(dá)到提高饋線整體電壓水平的效果。然而，通過對(duì)橋東變電站主變低壓側(cè)的電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，其全年各月份的電壓平均值基本相同，維持在10.39kV～10.49kV之間，2013年12月主變低壓側(cè)電壓平均值為10.46kV。由于主變沒有根據(jù)負(fù)荷的實(shí)際變化情況及時(shí)調(diào)整分接頭檔位，因此造成負(fù)荷較重月份饋線整體電壓水平偏低。

3 詔安農(nóng)網(wǎng)饋線低電壓?jiǎn)栴}的解決對(duì)策

解決詔安地區(qū)低電壓?jiǎn)栴}，是提高其供電服務(wù)質(zhì)量的具體表現(xiàn)，也是企業(yè)節(jié)能降損的內(nèi)在要求。低電壓?jiǎn)栴}是一個(gè)綜合問題，針對(duì)詔安地區(qū)產(chǎn)生低電壓的多重原因，結(jié)合其實(shí)際情況，綜合運(yùn)用多種手段，在有限的投資范圍內(nèi)解決關(guān)鍵性問題。

3.1 提高供電能力

綜合考慮詔安地區(qū)負(fù)荷快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)和居民居住點(diǎn)的分布特點(diǎn)，進(jìn)行農(nóng)網(wǎng)升級(jí)改造，優(yōu)化其電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，提高電網(wǎng)的供電能力。針對(duì)橋東變電站下的橋洪10kV線路供電半徑超過15km的現(xiàn)實(shí)情況，需對(duì)其新接入電網(wǎng)的用戶進(jìn)行合理規(guī)劃，優(yōu)化設(shè)計(jì)線路，同時(shí)推廣“密布點(diǎn)、小容量、短半徑”的供電方式，對(duì)于配變?nèi)菀诐M載或過載的區(qū)域，增加配電變電站的布點(diǎn)，分散各變電站所承擔(dān)的負(fù)荷，有效縮短橋洪線10kV線路的供電半徑。

3.2 提高無功補(bǔ)償能力

在配網(wǎng)中安裝無功補(bǔ)償電容器，能夠有效提高10kV配電線路的無功補(bǔ)償能力，是改善配網(wǎng)末端電壓質(zhì)量、降低線損的有效措施。配網(wǎng)饋線中的低壓無功補(bǔ)償裝置以低廉的成本，以及易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，得到普遍推廣。

橋洪線目前安裝的低壓無功補(bǔ)償裝置分布不合理、分組容量設(shè)置不合理，導(dǎo)致其投運(yùn)率很低，引起饋線34.6%的配變出現(xiàn)較嚴(yán)重的低電壓?jiǎn)栴}。因此有必要對(duì)橋洪線的低壓無功補(bǔ)償裝置進(jìn)行重新規(guī)劃和改造，考慮公用配變的容量限制和區(qū)域無功需求，優(yōu)化其補(bǔ)償點(diǎn)位置和補(bǔ)償容量以及分組容量。

3.3 提高變電站調(diào)壓能力

提高橋東變電站主變的調(diào)壓能力，首先由變電站日負(fù)荷曲線確定合適的分段時(shí)間范圍，然后根據(jù)變電站逆調(diào)壓規(guī)則確定相應(yīng)時(shí)段的電壓無功控制目標(biāo)，當(dāng)饋線負(fù)荷較重時(shí)，將主變低壓側(cè)電壓范圍調(diào)高，當(dāng)饋線負(fù)荷較輕時(shí)，將主變低壓側(cè)電壓范圍調(diào)低。由此改善橋洪線整體的電壓水平，但同時(shí)也要考慮主變調(diào)節(jié)對(duì)其它饋線的影響。

同時(shí)，根據(jù)日負(fù)荷曲線的實(shí)時(shí)變化，變電站動(dòng)態(tài)自適應(yīng)調(diào)整合理的分段區(qū)間，確定相應(yīng)時(shí)段的電壓無功控制目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)變電站VQC對(duì)10kV母線電壓的實(shí)時(shí)逆調(diào)壓控制。

3.4 對(duì)低壓無功補(bǔ)償設(shè)備進(jìn)行廣域優(yōu)化控制

配電網(wǎng)的自動(dòng)化程度往往不高，低壓無功補(bǔ)償設(shè)備目前采用就地控制策略。實(shí)際饋線中，由于農(nóng)網(wǎng)配變數(shù)量眾多且單臺(tái)配變下的無功負(fù)荷較小，不可能也沒必要給每臺(tái)配變都裝設(shè)低壓無功補(bǔ)償裝置。因此，在就地控制方式下，對(duì)于未裝設(shè)無功補(bǔ)償?shù)呐渥?，其無功需求由饋線關(guān)口來滿足，造成了無功功率的遠(yuǎn)距離傳輸，增加了饋線網(wǎng)損，同時(shí)降低了電能質(zhì)量。

考慮將饋線某一區(qū)域內(nèi)的低壓無功補(bǔ)償裝置作為該區(qū)域的無功電源進(jìn)行低壓無功補(bǔ)償，即：低壓無功補(bǔ)償裝置通過配變向饋線倒送一定量的無功功率以補(bǔ)償區(qū)域內(nèi)未裝設(shè)補(bǔ)償裝置配變負(fù)荷的無功需求。采用廣域優(yōu)化控制策略進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)無功區(qū)域平衡，達(dá)到提高饋線電能質(zhì)量、降低線損的目的。

3.5 實(shí)現(xiàn)“站配協(xié)調(diào)”電壓無功分布式控制

目前橋東變電站和配電網(wǎng)之間沒有形成相互協(xié)調(diào)控制的關(guān)系，變電站根據(jù)其二次側(cè)電壓、一次側(cè)功率因數(shù)信息調(diào)節(jié)變電站內(nèi)設(shè)備，配電網(wǎng)根據(jù)就地?zé)o功需求調(diào)節(jié)無功補(bǔ)償設(shè)備。

基于農(nóng)網(wǎng)饋線低壓無功補(bǔ)償裝置的廣域優(yōu)化控制策略，通過設(shè)計(jì)開發(fā)橋東變電站和配網(wǎng)協(xié)調(diào)的電壓無功分布式控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)支持配網(wǎng)優(yōu)化控制和本地控制模式的VQC控制策略，對(duì)主變、配網(wǎng)內(nèi)部分配變以及無功補(bǔ)償設(shè)備進(jìn)行分級(jí)監(jiān)視、集中管理和分布式控制，實(shí)現(xiàn)變電站和配電網(wǎng)的電壓無功綜合優(yōu)化運(yùn)行和閉環(huán)控制，達(dá)到提高變電站和配網(wǎng)電壓合格率、功率因數(shù)合格率以及降低線損的目的。

3.6 提高運(yùn)行管理能力

加強(qiáng)對(duì)負(fù)荷側(cè)的運(yùn)行管理，適時(shí)調(diào)整相間的負(fù)荷，確保三相負(fù)荷基本平衡。要加強(qiáng)對(duì)詔安地區(qū)線路負(fù)荷設(shè)備管理，定期進(jìn)行負(fù)荷設(shè)備的測(cè)量工作，全面掌控用電負(fù)荷情況。統(tǒng)計(jì)分相用電量，一旦發(fā)現(xiàn)三相不平衡度較大的配變要及時(shí)采取措施整改，調(diào)整負(fù)荷接線方法。對(duì)新增用戶報(bào)裝接電建立相應(yīng)的運(yùn)行管理制度，在負(fù)荷接入電網(wǎng)的時(shí)候就要全面細(xì)致地考慮三相用電的平衡。

結(jié)語(yǔ)

隨著詔安地區(qū)人民生產(chǎn)和生活水平的提高，廣大用戶不僅滿足于供上電，更要求供好電。但是在用電高峰時(shí)段，農(nóng)網(wǎng)饋線還是會(huì)出現(xiàn)低電壓的問題。加強(qiáng)對(duì)農(nóng)網(wǎng)饋線低電壓?jiǎn)栴}的綜合整治，為服務(wù)“三農(nóng)”建設(shè)做好電力保障，符合國(guó)家的發(fā)展需要。本文詳細(xì)分析了詔安地區(qū)農(nóng)網(wǎng)饋線產(chǎn)生低電壓?jiǎn)栴}的原因，例如用電量迅速增長(zhǎng)、無功補(bǔ)償能力不足、三相負(fù)荷不平衡等，結(jié)合詔安地區(qū)的實(shí)際情況，對(duì)綜合治理低電壓?jiǎn)栴}提出了一些實(shí)用性的建議方案，為改善詔安電網(wǎng)低電壓現(xiàn)狀、提高供電質(zhì)量、提升企業(yè)的供電服務(wù)水平提供了參考和建議。

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