高 偉 莊炫

（淮安三新供電服務有限公司淮安分公司，江蘇 淮安 223200）

如今，國家大范圍倡導并支持社會主義新農村的建設，這直接地提升了供電水平與供電質量。目前，農村經濟發(fā)展過快，許多鄉(xiāng)鎮(zhèn)的企業(yè)、家庭作坊和家用電器數(shù)量急劇增加，這會導致供電負荷主要是通過感性電力荷載，像是電動機與電焊機等，在這部分大功率用電器啟動或者是運行之后，很容易引發(fā)電網末端電壓出現(xiàn)波動，隨即導致其他用戶的用電設備不得啟動。農網也會受到季節(jié)和其他因素的影響，農網之中部分電能治理裝置基本上借助的是配變臺區(qū)，通過比較長的電力線路到客戶終端，電力質量仍然不達標，不符合客戶的正常標準，供應商之間的電力供需矛盾依然存在。

1 農村電網現(xiàn)狀

在我國電力體系之中，農村電網是其中至關重要的一個環(huán)節(jié)，整體上講就是指縣（市）級110kV 以下的電網（含縣），鄉(xiāng)（鎮(zhèn)），村（鎮(zhèn)）配電網。我國農網改造工作雖已得到國家有關政策的扶持，但農網規(guī)劃建設仍會出現(xiàn)新規(guī)劃不合理、缺乏前瞻性、供電冗余設計不完善、基層人員質量良莠不齊等諸多問題。

線路規(guī)劃不合理并非只在部分地區(qū)存在，很多地區(qū)都普遍存在。比如一些線路上掛著幾十個甚至上百個變壓器，而另一些線路上僅掛著十幾個變壓器，負荷分配上存在著嚴重的不合理和電壓合格率低等現(xiàn)象，這其中既有客觀原因，比如山區(qū)建設不方便，也有設計人員考慮不周全，無法根據實際情況來思考問題，紙上談兵等原因，在使用階段確實存在著不少問題[1]。

由于季節(jié)性負荷變化的特性，配變空載和輕載工況廣泛存在，加之管理措施的不合理性，既有電壓無功治理裝置規(guī)則簡單，缺乏智能化的調節(jié)策略等原因，導致線路無功損耗很大。一些區(qū)域地理環(huán)境復雜、地廣人稀、用戶分散、各家各戶負荷又低，造成供電系統(tǒng)供電效率低，從而影響了供電質量。

2 農村電網電能質量的問題分析

2.1 電壓偏差問題

電壓偏差問題主要指電壓較低。隨著近幾年農村電網升級改造工作的開展，電壓過低的情況已經得到有效的改善。但一些地區(qū)農村電網線路終端季節(jié)性電壓過低的情況依然存在，這主要是由兩個方面的因素造成的。

一是無功補償容量不大，農村電網大量異步電動機的負載率不高，造成它們的自然功率因數(shù)不高，從電網消納的無功功率過大，加大線路壓降并引發(fā)負載端電壓過低。二是農村電網規(guī)劃不合理的情況在一定范圍內依然存在，農村臺區(qū)配電變壓器未布置于用電負荷中心位置，造成供電半徑不合理，同時也存在用電負荷的預測不準以及未考慮用電負荷的增長等問題，造成供電線路導線截面積的選取偏大。為滿足用電設備電壓質量要求，電網需要采取適當?shù)碾妷赫{節(jié)措施[2]。例如正確選用無載調壓變壓器電壓分接頭或使用有載調壓變壓器，合理降低農村電網系統(tǒng)阻抗、采用加大導線截面積或者用電纜線路代替架空線路，對發(fā)生低電壓臺區(qū)配電變壓器加裝低壓無功補償裝置等措施對農村電網滯后進行無功補償，降低線路電壓損耗。

2.2 諧波問題

在我國產業(yè)結構調整與農村電網改造升級過程之中，部分小容量非線性設備已初露端倪。這些非線性負荷大量應用于農村，向農村電網中注入大量的諧波，使電源的正弦波波形失真，從而使農村電網的電能質量下降并危及用電設備的正常工作。農村電網中的諧波源大致可分為以下幾類：一類為鐵磁飽和類（如配電變壓器和電動機），該類裝置鐵芯為磁性硅鋼片，磁化曲線為非線性，它所產生諧波主要為3 次諧波。另一種為電力電子設備，在這些設備中整流設備作為諧波源最多，根據統(tǒng)計其所產生的諧波在諧波總量中占有一定比例[3]。多采用電弧類與氣體放電類相結合的方法，電弧類例如交流電焊機，氣體放電類例如熒光燈，金屬鹵化物燈等，氣體放電類由于其伏安特性為負值，使正弦波發(fā)生嚴重失真。農村電網中可增加聯(lián)結組別Dyn11 三相配電變壓器的運用，并在諧波源和電網接合處設置分流濾波器以抑制諧波給電網電壓帶來的負面影響。

2.3 無功補償不足

在農村地區(qū)經濟不斷發(fā)展的背景下，農用機械設備在農民中的使用數(shù)量也在不斷增加。例如電焊機、電抗器和整流器不僅需要耗費很大的有功功率，還需耗費很大的無功功率。所耗無功功率在電網無功總量中所占比例較大，而在農村地區(qū)應用較多的異步電機其所耗無功功率即使在農村無功總負荷中所占比例也較大[4]。農村用電設備的匹配、使用與管理不合理等方面的問題，運用用電設備在輕載或者是空載的情況下運行，其所占無功功率比重大，導致農村電網功率因數(shù)低，電壓質量差，功率損耗大，電能損耗高。

2.4 三相負荷不平衡問題

農網大多數(shù)為單項三相混合電網，負荷波動相對較大。在農村經濟逐步發(fā)展的進程之中家用電器的數(shù)量與日俱增，負載的性質也各不相同。正在農網改造的地區(qū)也有很多單相二線線路，這是造成三相不平衡的根本原因。三相不平衡的管理應從管理方法入手，一線工作人員強化對于所在區(qū)域配電變壓器的管理范圍與力度，實時化跟蹤三相電流的具體變化情況，從而發(fā)現(xiàn)存在的問題，并對線路攜帶的負荷分配做出調整。

2.5 其他問題

如前所述，農村居民的生活狀況得到了提高，電視、熒光燈、電腦和其他家用電器的數(shù)量有了很大增長，這類電器均會產生一定的諧波。諧波還是一種對電能質量有害的主要因素，例如影響電壓和電流波形；導致電網二次保護設備動作頻繁；影響設備輸出功率。諧波發(fā)生的方式很多，比如電源端的發(fā)電機、輸配電時的變壓器、各類家用電設備等[5]。因此，諧波治理更加依賴于多方協(xié)同，由供電部門、工廠企業(yè)、普通用戶等循序漸進地進行，以取得一定治理效果和杜絕諧波造成的損失。

3 農村電網電能質量存在問題的對策

3.1 加強農村電網低電壓治理

在農村電網之中，最為常見的問題要屬低電壓，特別是處在高峰負荷階段，末端電壓偏低的情況之下，會嚴重導致供電質量下降，隨即便會影響到用戶的正?；╇?。在出現(xiàn)低電壓問題的時候，要注重改善農村電網電能質量，預先在低電壓線路的適當部位選擇相應的調壓補償器進行調壓，并通過檢測輸入輸出電壓來實時調節(jié)線路電壓以維持電壓處于正常運行狀態(tài)，確保線路供電正常。

農村電網臨時性負荷針對電壓方面的影響非常大，尤其在農作物灌溉過程中出現(xiàn)了大量的不標準布線和“私拉亂扯”，導致電壓壓降較大，供電的穩(wěn)定性無法保證。針對這一現(xiàn)象，強化農村電網檢查管理的力度與范圍，由此來制定與之相應的對策，堅決避免拉扯、撕扯等的不科學接入方式，嚴禁用戶擅自接入，由此從根本上保障供電的正?；?/p>

3.2 降低損耗，提高電網功率因數(shù)

現(xiàn)在人們生活在感性負載中，比如電風扇、電磁爐、空調等除消耗有功功率外，還需消耗無功功率。無功功率作為保證設備正常工作所必須具備的條件之一，當系統(tǒng)無功功率不足時，會導致用戶用電設備使用壽命降低、電網運行中線路損耗增加、電網供電可靠性降低等問題[6]。

3.3 進行無功補償

因為農村供電線路相對較長，變壓器的負荷也會相對較高，另外，近些年來農村負荷性質也發(fā)生了翻天覆地的變化，白熾電阻負載已經從原先單一化的感性負載變成大量的感性負載。比如：異步電動機、冰箱、洗衣機、空調、新型照明電器。這部分設備的功率因數(shù)低，導致電壓低，電能損耗大，因此必須給予必要的無功補償。

3.3.1 補償容量的配置

補償容量分配要盡量遵循“分級補償與就地平衡相結合”，兼顧利用變電所集中高壓，聯(lián)合負荷低壓側的就地補償和線路分散補償，來科學分配補償容量等對策，才可以取得最為適宜的補償成效和減小資金的投入。針對農村配變電而言，由于季節(jié)性特征，在一年中大約有八個月是輕載或者空載運行，要對變壓器空載運行時的無功消耗給予基本補償，補償量為配變后無功之比，其總量約為配變后負荷無功之和，其余補償量占總負荷無功功率之和。從補償投資的經濟角度來看，無功補償容量的合理配置比例為變電所高電壓集中控制補償比例、線路分散控制補償比例、配變低壓側的基礎控制補償比例、低壓負荷集中控制補償比例或者現(xiàn)場控制補償比例。

3.3.2 補償點的選擇

在變電站主線的3/5 至2/3 的部位來選擇分散補償點，在每間隔2km 至3km 的距離設置一組30kV 電容器。變低壓側負荷集中補償主要選擇帶上桿或者落地式的室內外補償裝置。輻射式配電方法可以選擇布置在變壓器旁。在鏈式分配方法之中，補償裝置在低壓線路負荷的中心點設置一根桿。配電線路補償點的選取要充分考慮補償點電壓這一因素。所以在線路中段下進行配變負荷集中補償時，應盡量使其功率因數(shù)達到較高水平，并設法降低線路中段下無功電流來改善線路末端電壓。對供電半徑特別大、末端電壓嚴重較低的線，當該線截面存在裕度時，用串聯(lián)電容器進行彌補，彌補點選在該線中間段。

3.3.3 補償方式

1.基本補償即固定補償，主要是為了滿足農村用電低峰期長等特點，利用高壓與低壓混合式并聯(lián)電容器來補償變壓器鐵損及線路感抗耗無功，在線路及配變降損方面可發(fā)揮一定效果。

2.集中補償負荷。為解決農用50kVA 及以上配變負荷高峰期間功率因數(shù)偏低和壓降較大等問題，變壓器低壓側或者低壓線路安裝了自動補償裝置以實現(xiàn)補償電容器的自動投切并采用電壓變量控制。該補償方式對適度提高電壓質量和功率因數(shù)是十分有效的。

3.現(xiàn)場補償，又稱隨機補償，以7.5 kW 以上農用電動機無功補償為主，是各級電網中效果最好的節(jié)能措施。該措施由用戶和電管部門共同承擔，為最合理補償方式。

4.采用串聯(lián)補償。對于線端電壓特低的線，用串聯(lián)電容器補償。一方面使線路感性無功得到均衡，末端電壓得到有效改善，同時又有降損的效果，但是投資偏差較大。

3.4 建立完整的電能質量監(jiān)控體系

相關單位應強化電力管理，增強農網終端電能質量關注度，構建全面、一體化的電能質量監(jiān)測系統(tǒng)和平臺，實時監(jiān)測電壓偏壓、三相不平衡、波形畸變等電能質量指標，研究分析相關數(shù)據，制定相應的對策與治理方案，由此來穩(wěn)步提升農村電網的用電水平與質量，從根本上確保消費者的正常用電。

相關管理部門得要進一步強化農網從業(yè)人員的培訓管理力度，提升員工專業(yè)知識與技能水平、規(guī)范現(xiàn)場操作流程、合理接線、杜絕違規(guī)操作、嚴禁用戶私接線路、降低電網中不合理現(xiàn)象的發(fā)生率。此外，要在循序漸進地進行農村電網改造時，結合線路特點與負荷情況做好相應計劃，有的放矢地對農村電網進行促進，確保電網改造質量與成效。

4 結語

電能質量問題一般是指供電進線電源在電壓、頻率和波形上的偏差等問題。這些偏差不僅會影響電力系統(tǒng)的正常運行，還會對電力用戶安全可靠用電構成危害。隨著農村經濟水平的日益提高，進入農村家庭的家用電器無論是種類還是數(shù)量都越來越多，與此同時，對電能質量的要求也越來越高。由此可見，本文的研究也就顯得十分的有意義。