詔安地區農網饋線低電壓產生原因及解決對策

（國網福建詔安縣供電有限公司，福建 漳州 363500）

詔安地區農網饋線低電壓產生原因及解決對策

吳榮輝

（國網福建詔安縣供電有限公司，福建 漳州 363500）

隨著農村經濟的快速發展，農村電網電力需求與日俱增。在用電高峰時期，農村地區農網饋線末端出現低電壓的現象越來越嚴重。本文結合詔安地區橋洪線出現低電壓的實際問題，對農網饋線低電壓產生的原因進行了細致分析，有針對性地提出了解決對策，對提高農村電網的供電質量提供了參考建議。

農網饋線；低電壓；無功補償；優化控制

引言

隨著我國經濟實力的逐步增強和國家一系列惠農政策的落實與實施，農村經濟得到了極大的增長，農民的物質生活水平得到了極大提高，也使農村用電量不斷攀升。2001年的統計數據顯示，農網用電量在全國用電量中占的比例已經高達42.2%。但是長期以來，國家對農網建設的重視力度不足。農村電網的特點是點多、面廣、線路長、季節性強和無功不足，因而農網10kV線路的線損大，高峰負荷時線路末端電壓低，使用戶用電質量受到了嚴重影響。本文結合詔安地區橋洪線所有配變的負荷信息和該饋線的電網結構數據，分析農網饋線低電壓問題產生的原因，探索解決農網饋線低電壓問題的解決策略。

1 詔安農網饋線低電壓現狀

詔安縣是福建省的南大門，位于國網的最南端。詔安縣供電公司承擔詔安縣15個鄉鎮、233個行政村、60萬人口的供電任務及轄區內輸、配電線路、變電設備的運行維護。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月期間存在較嚴重的低電壓問題，12月屬于全年電壓水平最低的時期。

橋洪線10kV配電變壓器共有130臺、總容量15560kVA。根據《國家電網公司農村電網電壓質量和無功電力管理辦法》中的規定：220V 單相供電電壓允許偏差為標稱系統電壓的+7%、-10%；D類居民用戶端電壓合格率不低于90%。而通過對2013年12月份所采集到的電力數據進行統計，顯示橋洪線存在低電壓問題的配變占其配變總數的34.6%，配變低壓側電壓合格率平均僅為77%，存在低電壓問題的配變及其電壓合格率見表1。

根據表1在橋洪線網絡接線圖中尋找低電壓配變的相應位置，如圖1所示。圖中存在低電壓問題的配變采用圓圈標注。

圖1 橋洪線中配變存在低電壓問題的區域

存在低電壓問題的配變主要分布在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、養殖場支線、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。從圖中可以看出，存在低電壓問題的配變基本分布在饋線末端。

2 詔安農網饋線低電壓問題產生原因

電壓是電能質量的重要指標之一，電壓質量直接關系到電力系統的安全與經濟運行以及電氣設備的使用壽命，“低電壓”問題長期以來一直是困擾詔安地區的供電難題，如何徹底根除、治愈該問題是新一輪農網升級改造工程的重中之重。要找到治理詔安低電壓問題的解決方法，就必須要對低電壓問題產生的原因進行深入、細致的分析。

2.1 用電量的迅速增長

近年來，受“家電下鄉”政策的鼓勵和新農村建設推動，農戶家中大功率家用電器的使用數量不斷增多，同時農村養殖業也迅猛發展，使得農村地區用電量迅速增長。據統計，詔安地區近五年用電量平均增速達19.84%。用電量過快的增長會導致配變的負荷加重，容易造成配變達到滿載甚至過載的情況，引起饋線整體電壓水平偏低。統計結果顯示，在迎峰過冬的用電高峰時段，橋洪線負載率大于80%的配變有38臺，占饋線配變總數的29.2%。

2.2 10kV線路供電半徑偏大

10 kV線路供電半徑偏大會導致線路損耗偏大，引起線路末端電壓偏低。橋洪線存在低電壓問題的配變基本都分布在饋線末端，對于低電壓問題較嚴重的配變，其10kV線路供電半徑均大于14km，最遠的供電半徑達17.9km。根據相關技術規程規定，10kV線路供電半徑不宜超過15km。在橋洪線存在低電壓問題的配變中，10kV線路供電半徑超過15km的配變共29臺，占所有低電壓問題配變總數的64.4%，占饋線配變總數的22.3%。

表1 存在低電壓問題的配變及其電壓合格率

2.3 無功補償能力不足

農村電網處于電力系統的末端，無功電源先天不足。農村的用電負荷以前以純阻性的負載為主，如今轉變為以空調、電動機、電磁爐之類的感性負載為主要用電負荷，這類負荷消耗大量無功功率，導致農村電網無功非常缺乏。

《國家電網公司農村電網電壓質量和無功電力管理辦法》要求：公用配電變壓器低壓側功率因數不低于0.85。通過對橋洪線12月份配電變壓器低壓側功率因數進行統計，發現其合格率僅為為53.8%，配變低壓側的功率因數嚴重偏低。從橋東變電站橋洪線出線處來看，12月份功率因數合格率僅為79.6%，低于其他月份的功率因數合格率，說明橋洪線12月無功負荷較重，且饋線無功補償容量嚴重不足。

部分公用配變雖然配置了低壓無功補償設備，但其分組容量設置不合理，造成設備投運率很低。統計結果顯示，2013年12月份橋洪線10臺低壓無功補償設備中僅有“洪洲VI變”1臺設備投運成功。這是由于低壓無功補償設備單組容量設置為40kvar，而大部分公用配變高峰時段的無功負荷無法達到40kvar，因此低壓無功補償設備無法投入，造成饋線無功功率非常缺乏。

2.4 三相負荷不平衡

農網用電負荷分布不均勻，大量單相用電設備集中在農忙季節，其使用時間及地點不穩定，很容易造成用電負荷三相不平衡，致使單相過載和中性點偏移，單相低電壓情況時有發生。根據IEEE Std 11221991定義，可用相電壓不平衡率（PVUR）表示三相負荷不平衡度。統計結果顯示，在橋洪線存在低電壓問題的配變中，配變低壓側相電壓不平衡率（PVUR）大于2%的配變共有4臺，見表2。

表2 由三相負荷不平衡引起低電壓問題的配變

2.5 變壓器調壓對饋線供電電壓的影響

橋洪線配電變壓器是無載調壓變壓器，不能根據電壓的實時情況及時調整變壓器的分接頭，而客戶用電高峰與低谷時期負荷波動較大，就會造成用電高峰期間配變低壓側電壓降低，甚至引起電壓不合格。

變電站的主變壓器是有載調壓變壓器，可以在運行期間根據饋線的電壓及無功狀況及時調整變壓器分接頭檔位，達到提高饋線整體電壓水平的效果。然而，通過對橋東變電站主變低壓側的電壓數據進行統計，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月主變低壓側電壓平均值為10.46kV。由于主變沒有根據負荷的實際變化情況及時調整分接頭檔位，因此造成負荷較重月份饋線整體電壓水平偏低。

3 詔安農網饋線低電壓問題的解決對策

解決詔安地區低電壓問題，是提高其供電服務質量的具體表現，也是企業節能降損的內在要求。低電壓問題是一個綜合問題，針對詔安地區產生低電壓的多重原因，結合其實際情況，綜合運用多種手段，在有限的投資范圍內解決關鍵性問題。

3.1 提高供電能力

綜合考慮詔安地區負荷快速增長的趨勢和居民居住點的分布特點，進行農網升級改造，優化其電網結構，提高電網的供電能力。針對橋東變電站下的橋洪10kV線路供電半徑超過15km的現實情況，需對其新接入電網的用戶進行合理規劃，優化設計線路，同時推廣“密布點、小容量、短半徑”的供電方式，對于配變容易滿載或過載的區域，增加配電變電站的布點，分散各變電站所承擔的負荷，有效縮短橋洪線10kV線路的供電半徑。

3.2 提高無功補償能力

在配網中安裝無功補償電容器，能夠有效提高10kV配電線路的無功補償能力，是改善配網末端電壓質量、降低線損的有效措施。配網饋線中的低壓無功補償裝置以低廉的成本，以及易于實現自動控制，得到普遍推廣。

橋洪線目前安裝的低壓無功補償裝置分布不合理、分組容量設置不合理，導致其投運率很低，引起饋線34.6%的配變出現較嚴重的低電壓問題。因此有必要對橋洪線的低壓無功補償裝置進行重新規劃和改造，考慮公用配變的容量限制和區域無功需求，優化其補償點位置和補償容量以及分組容量。

3.3 提高變電站調壓能力

提高橋東變電站主變的調壓能力，首先由變電站日負荷曲線確定合適的分段時間范圍，然后根據變電站逆調壓規則確定相應時段的電壓無功控制目標，當饋線負荷較重時，將主變低壓側電壓范圍調高，當饋線負荷較輕時，將主變低壓側電壓范圍調低。由此改善橋洪線整體的電壓水平，但同時也要考慮主變調節對其它饋線的影響。

同時，根據日負荷曲線的實時變化，變電站動態自適應調整合理的分段區間，確定相應時段的電壓無功控制目標，實現變電站VQC對10kV母線電壓的實時逆調壓控制。

3.4 對低壓無功補償設備進行廣域優化控制

配電網的自動化程度往往不高，低壓無功補償設備目前采用就地控制策略。實際饋線中，由于農網配變數量眾多且單臺配變下的無功負荷較小，不可能也沒必要給每臺配變都裝設低壓無功補償裝置。因此，在就地控制方式下，對于未裝設無功補償的配變，其無功需求由饋線關口來滿足，造成了無功功率的遠距離傳輸，增加了饋線網損，同時降低了電能質量。

考慮將饋線某一區域內的低壓無功補償裝置作為該區域的無功電源進行低壓無功補償，即：低壓無功補償裝置通過配變向饋線倒送一定量的無功功率以補償區域內未裝設補償裝置配變負荷的無功需求。采用廣域優化控制策略進行控制，實現實時無功區域平衡，達到提高饋線電能質量、降低線損的目的。

3.5 實現“站配協調”電壓無功分布式控制

目前橋東變電站和配電網之間沒有形成相互協調控制的關系，變電站根據其二次側電壓、一次側功率因數信息調節變電站內設備，配電網根據就地無功需求調節無功補償設備。

基于農網饋線低壓無功補償裝置的廣域優化控制策略，通過設計開發橋東變電站和配網協調的電壓無功分布式控制系統，實現支持配網優化控制和本地控制模式的VQC控制策略，對主變、配網內部分配變以及無功補償設備進行分級監視、集中管理和分布式控制，實現變電站和配電網的電壓無功綜合優化運行和閉環控制，達到提高變電站和配網電壓合格率、功率因數合格率以及降低線損的目的。

3.6 提高運行管理能力

加強對負荷側的運行管理，適時調整相間的負荷，確保三相負荷基本平衡。要加強對詔安地區線路負荷設備管理，定期進行負荷設備的測量工作，全面掌控用電負荷情況。統計分相用電量，一旦發現三相不平衡度較大的配變要及時采取措施整改，調整負荷接線方法。對新增用戶報裝接電建立相應的運行管理制度，在負荷接入電網的時候就要全面細致地考慮三相用電的平衡。

結語

隨著詔安地區人民生產和生活水平的提高，廣大用戶不僅滿足于供上電，更要求供好電。但是在用電高峰時段，農網饋線還是會出現低電壓的問題。加強對農網饋線低電壓問題的綜合整治，為服務“三農”建設做好電力保障，符合國家的發展需要。本文詳細分析了詔安地區農網饋線產生低電壓問題的原因，例如用電量迅速增長、無功補償能力不足、三相負荷不平衡等，結合詔安地區的實際情況，對綜合治理低電壓問題提出了一些實用性的建議方案，為改善詔安電網低電壓現狀、提高供電質量、提升企業的供電服務水平提供了參考和建議。

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