農村低壓臺區(qū)的“低電壓”成因分析及治理方案探討

引言：針對部分農村電網呈現(xiàn)出的“卡脖子”、“過負荷”等現(xiàn)象，結合 “低電壓”的時段性和地域性特征，從電網結構、配電網絡線路設備改造、農網投資力度與負荷增長幅度的匹配情況等方面分析現(xiàn)象出現(xiàn)的原因，從管理層面和技術層面設計了一整套切實可行的治理方案，并分析了方案的實施成效。通過實施治理方案， 對于降低“低電壓”投訴率，保障居民生活的用電需求和電壓質量，提高農網用戶的生活質量和消費水平，促進農村經濟又好又快發(fā)展有積極的意義。

一、前言

隨著農村居民生活水平的提高，尤其是“家電下鄉(xiāng)”政策的拉動，微波爐、空調、電飯煲等大功率電器逐步在農村普及，農村的用電性質發(fā)生了根本改變，部分農村電網出現(xiàn)供電能力不足的情況。農村配電網低電壓還呈現(xiàn)出典型的時段特征：每年春夏秋冬的灌溉時段、7月～8月的高溫時段、每天做飯時間的用電高峰時段，用電負荷集中，尤其是大量農戶同時使用排灌抗旱變壓器和綜合變壓器、空調、電磁爐時，給重載配變設備的平穩(wěn)運行帶來很大的壓力，配變滿載、過載現(xiàn)象時有發(fā)生。許多地區(qū)，尤其是臺區(qū)末端的用戶家中電壓低，家用電器無法正常啟動和使用，農網“卡脖子”、“過負荷”現(xiàn)象凸顯，嚴重影響了農網用戶的生活質量，不利于改善農村居民生活和提高農村消費水平，也不利于構建和諧的供用電關系。近年來，關于電壓質量的投訴已經成為客戶滿意度指標中最大的影響因素之一。

2010年5月，國家電網公司下達《治理農村“低電壓”問題的意見》[1]，提出要用3年時間基本解決農村“低電壓”問題。鑒于此，針對農村低壓臺區(qū)，特別是距離臺區(qū)較遠的山區(qū)，實施改善電壓質量的方案成為近年來很多地區(qū)供電局的當務之急。目前，我國農網改造資金不足，技術相對落后，迫切需要研究設計經濟實用的技術方案，盡快改造農村低電壓臺區(qū)，提高電能質量。

二、農村配電網的“低電壓”問題及原因剖析

1、新農村的快速建設提升了農戶的電能需求和對質量的要求。

新農村的快速建設帶來了大功率家用電器的普及，原有的一村一配變模式已經無法滿足客戶不斷增長的電能數(shù)量和質量要求。再加上生產規(guī)模和個體經濟的擴大，實際用電量遠遠超出電網核定容量，導致低壓配電網的低壓問題凸顯，到供電所或拔打95598反映電壓低、無法使用家電的客戶不斷增多。很多地區(qū)在臺區(qū)改造不久就面臨局部“低電壓”問題，供電所常常陷于疲于應付的局面。

2、城鎮(zhèn)化建設和違規(guī)搭掛加劇了城鄉(xiāng)結合部的“低電壓”狀況。

隨著城鎮(zhèn)化的發(fā)展，部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村莊從原來的郊區(qū)變成了現(xiàn)在的城區(qū)，鄉(xiāng)鎮(zhèn)配電設備卻沒有隨之更新，導致城鄉(xiāng)結合部的近郊變成了“低電壓”的“重災區(qū)”。再加上大功率電器的廣泛使用，進一步打破了原有的用電供需平衡。更為嚴峻的是，原本就老舊的鄉(xiāng)鎮(zhèn)配電設備常常被搭掛其它線路，不僅不利于檢修人員攀登電桿和桿上作業(yè)，而且由于不同單位的線路參數(shù)不同，搭掛可能會直接影響并改變拉線、電桿的受力，給人身、電網安全帶來很大的隱患，進一步加劇了城鄉(xiāng)結合部的“低電壓”狀況。

3、配變臺區(qū)的電網結構影響了供電電壓和無功補償能力。

部分地區(qū)35KV變電站布點不足，配變臺區(qū)布點有限，10KV線路中有20%的供電半徑超標，無法保證低壓農網的供電質量。與此同時，目前很多公司的農網無功補償與配變容量不匹配，變電站和農網線路集中補償無功容量不足，無功分散補償無法達到要求，低壓無功補償不足。再加上農網點多、面廣、線長，線路呈分散狀，負荷谷值和峰值相差大，設備空置率高，送電效率低，供電可靠性難以保證。很多公網配變按照2～4 kW/戶的標準測算配變容量，無法滿足農村用電負荷劇增的現(xiàn)狀。

4、農網投資力度與負荷增長幅度不匹配加劇了“低電壓”狀況。

農網網架本身相對薄弱， 低壓線路尚存，存在供電半徑長、負荷分布不均、線路損耗高、功率過剩或缺額、用戶用電質量差等問題。農網設備老齡化嚴重，又受到改造資金的限制，無法保障供電的安全性、可靠性和經濟性[2]。近年來大功率電器廣泛引入后，農網低電壓問題進一步凸顯，但是受到國家重視程度的影響和資金總量的限制，農網投資力度相對城區(qū)較弱，加劇了本就存在的“低電壓”狀況。

5、配網線路的維護和消缺受到可靠性指標的影響較大。

供電可靠性是電網質量和水平的最終體現(xiàn)，需要同時減少客戶平均停電時間和故障停電平均持續(xù)時間，避免生產任務與指標之間的矛盾。同時，由于配網帶電作業(yè)受道路的影響較大，部分業(yè)擴項目因帶電車無法到達而無法實現(xiàn)，從而導致配網線路重復停電施工現(xiàn)象的出現(xiàn)。受供電可靠率指標的影響，供電所在巡視中發(fā)現(xiàn)隱患、缺陷時，處理時往往需要較長的停電周期，直接影響了“低電壓”電網的改造。

6、網絡線路設備的改造難度大，無法真正做到小容量、密布點。

受到資金有限的制約，無法從根本上改造農村配電網絡設備，徹底解決配變容量小，低壓主干線和接戶線截面小以及低壓供電半徑大的問題，隨著用電需求的增大，“低電壓”情況頻頻發(fā)生。不僅如此，臺區(qū)農網改造施工時，部分涉及個人利益的群眾不同意線路走廊占用自己的土地，常常阻擾工程施工。盡管供電所在改造前后多次同鎮(zhèn)政府、村委會、村小組的相關人員和廣大群眾溝通，但往往是收效甚微，最終被迫調整配變安裝位置，改變線路走向，導致很多地區(qū)10 kV的線路無法架設到負荷中心，也無法真正做到小容量、密布點，為“低電壓”問題埋下隱患。

三、整治農村“低電壓”的策略分析

（一）管理層面

1、依據(jù)新型農網要求和當?shù)亟洕l(fā)展規(guī)劃做好區(qū)域電網規(guī)劃。

按照“結構優(yōu)化、布局合理、技術適用、供電質量高、電能損耗低”的新型農網要求，把新農村電氣化建設計劃和電網發(fā)展規(guī)劃結合起來，確保滿足人民群眾的用電需要[3]。制定電網規(guī)劃時，一方面考慮低壓接戶線、供電半徑、配電變壓器布點等硬件因素，另一方面也要考慮施工青賠、關系協(xié)調、政策處理等軟因素，全面推動農村電網建設的順利進行。同時，積極與地方政府溝通，力爭將電網規(guī)劃納入新農村電氣化規(guī)劃和鄉(xiāng)鎮(zhèn)發(fā)展規(guī)劃中，適度超前做好前期工作，適應新農村電氣化建設的需要。

2、綜合治理、梳導結合，形成低電壓綜合整治機制。

首先，按照電壓質量管理職責，成立低電壓綜合治理工作組。結合轄區(qū)供電實際，分別從管理層面和技術層面梳理造成“低電壓”的原因，從組織、管理、技術、服務等方面制定綜合性治理方案，全面改造10kV配網“卡脖子”和低電壓現(xiàn)象。其次，推行“線-變”責任制，搭建各部門協(xié)同工作的綜合管理平臺。建立與95598供電服務熱線聯(lián)動的低電壓整治應急機制，及時處理客戶反映的低電壓問題。再次，優(yōu)先安排治理低電壓的專項資金，為治理農村“低電壓”提供資金保障。最后，建設農村“低電壓”綜合治理管理信息平臺，統(tǒng)籌管理治理過程中發(fā)生的報表和數(shù)據(jù)資源，并在此基礎上以計劃、普查、評估三大能力為核心，整合數(shù)據(jù)分析、文檔管理、報表集裝、PDA等應用系統(tǒng)，配備與SG186配電GPMS、ERP系統(tǒng)的接口，搭建協(xié)同辦公管理系統(tǒng)，確保“低電壓”綜合治理信息共享，實現(xiàn)橫向信息和縱向信息的及時交互和農村電壓管理的互動化和信息化。

3、加強客戶的需要管理，實施低壓負荷錯（避）峰管理

針對部分地區(qū)農戶居住分散，架線難度大等地理環(huán)境因素，采取引導低壓客戶錯（避）峰用電的方式，加大宣傳，調動客戶錯峰用電積極性，改變農戶的用電習慣，克服農忙負荷集中時期的高峰用電。具體而言，各供電所應該做到以下幾點：一是推行公變低壓的屬地責任制，鼓勵村委會自發(fā)組織成立領導小組，為農村低壓用電需求側管理提供組織保障；二是集中開展移動式生產加工點建設，降低用電高峰時段的動力負荷；三是為低壓客戶統(tǒng)一安裝過電流負荷控制裝置，當負荷電流達到或超過設定值時，斷路器報警自動跳閘和自動重合閘[4]。通過以上措施，提高農村地區(qū)的用電質量，在滿足農村客戶正常生產生活用電需求的同時解決“低電壓”問題。

4、強化運行管理，降低三相負荷的不平衡度

供電所應結合自身實際，根據(jù)負荷變化情況和配變三相負荷不平衡的運行規(guī)律，調整管理配變分接頭，做好配變的增容改造工作，充分發(fā)揮配變自身調壓能力，改善客戶端的供電電壓質量。建設配變負控終端平臺和臺區(qū)配電監(jiān)測終端，利用監(jiān)測數(shù)據(jù)分析每臺公網的配變負荷，采取措施改善配變經濟運行水平，解決由于變壓器繞組壓降不同導致的三相偏差較大問題。對負荷不平衡度大于15%的配電臺區(qū)降低三相負荷的不平衡度，保證負荷重的線路中末端在變壓器出口處的不平衡度小于10%，干線及主要分支線的首端不平衡度小于20%，改善電壓質量，減少浪費，解決“低電壓”問題。

（二）技術層面

1、改造低壓電網，縮小低壓線路的供電半徑。

依據(jù)村莊的人口分布和用電特征，采取“小容量、密布點”的方式，“一對一”設計配變模式。在村、鎮(zhèn)負荷中心引入10 kV線路，建立連接多臺小容量配變的“手拉手”配電網，直接縮短每一臺配變的出線路徑。按照主干線采用240 mm2絕緣導線、分支線采用185～150 mm2絕緣導線，接戶線導線截面不小于16 mm2/每戶的標準，延伸改造線徑偏小的10KV線路，增加導線截面。對于建設標準低、未實施農網改造的山區(qū)臺區(qū)，增加配變布點，更換線路導線，確保導線截面大于50mm2。對于相對集中的小負荷山區(qū)客戶，采用單相變壓器供電；對于供電半徑大于500 m，功率因數(shù)大于0.9且電壓波動較大或壓降較大的配變臺區(qū)，采取措施在線中后段加裝低壓調壓設備，提升側供電電壓質量。

2、安裝寬幅調壓變壓器，彌補配變調壓能力的不足。

當臺區(qū)電壓低壓標準電壓5%時，核對并升檔調節(jié)分接開關檔位，將安裝初期在Ⅱ檔的分接開關調至Ⅲ檔，把“低電壓”調至合格；當臺區(qū)電壓低于壓標準電壓的5%～10%時，重新將三檔調壓配變更新為五檔寬幅調壓變壓器，消除因調壓配變過小帶來的“低電壓”問題。若還無法消除這一問題時，再考慮綜合治理方案（對于供電半徑超過15km的10kv線路安裝單相變壓器，安裝精益電壓補償裝置等），調節(jié)線路末端的電壓，彌補配變調壓能力的不足。

3、采用無功精細補償裝置，進行無功就地補償。

對于改線相對困難的農村配變臺區(qū)，在開展經濟技術分析后，結合農網密度低、分支多、線路長等特點，在適當?shù)奈恢冒惭b數(shù)字式無功精細補償裝置，降低損耗，解決電網末端的“低電壓”問題。具體而言，在負荷均勻分布的農網線路上補償配電變壓器時，要按照“三分之二”的法則在低壓主干線路末端推行分散補償，即：在自送電端起線路長度的2/3處安裝電容器，把容量控制在線路無功補償處用電負荷的2/3[5]。同時要加強電壓質量的過程管理力度，建立健全電壓質量管理與考評體系，加大電壓質量管控力度，確保農網電壓質量可控、能控、在控。

4、積極推廣三相/單變壓器混合的供電模式，減少空載損耗

針對10kV高壓單相變壓器密布點、小容量的特點，適當引入10 kV高壓單相供電方式，同三相制供電方式形成補充。通過單相式變壓器組成的三相變壓器或者掛桿單相變壓器，直接將10kV的高壓送到農戶終端，減少低壓線路長度。同時，針對農業(yè)季節(jié)性強的特征，采用單/三相母子供電的模式，在農閑時用小容量的單相變壓器，減少浪費，在農忙時采用三相變壓器，增加負荷動力，既減少了空載損耗，也滿足了客戶對電壓的需求，一舉兩得。

四、農村“低電壓”治理的成效分析

通過上述手段，能夠在很大程度上治理農村的“低電壓”問題，提高農網的供電能力和供電質量，提升農村供電服務水平，增加農村地區(qū)的售電量。更重要的是，治理農村“低電壓”，能夠滿足廣大人民群眾日益增長的生產生活用電需求，促進農村經濟的健康快速發(fā)展。

1、提升農網供電能力。

從改造重載線路、縮短供電半徑等方面入手，升級改造現(xiàn)有農網，解決“卡脖子”、“過負荷”等原因造成的“低電壓”問題，優(yōu)化線路，增加變電站數(shù)量和配電變壓器，提升變電容量，滿足農戶用電需求。

2、提升調壓能力。

通過建設有載調壓變壓器和選用分頭定制型配電變壓器，提升客戶側電源和變電站的調壓能力；通過加裝線路自動或客用調壓器改造低電壓線路，解決超半徑供電引起的“低電壓”現(xiàn)象，解決“低電壓”用戶需求。

3、提升無功補償能力。

通過分組改造變電站電容器的容量配置，在100kv及以上的變壓器上加裝改造無功補償裝置和無功自動跟蹤補償裝置，提高功率因數(shù)， 減小沿線電降落， 同時升高末端電壓，在設備現(xiàn)有的絕緣能力下提高其承載能力，進而提升各級電網及客戶側無功補償能力。

4、提升科技應用能力。

依據(jù)國網公司《農網科技進步支撐框架》、《新型農網評價標準》等制度的要求，在探索和研究農村“低電壓”治理方案的過程中，緊密結合智能電網建設，在集成和簡易配電自動化模式、低壓客戶用電信息采集等領域大力推廣成熟、先進的科技成果，提升農村“低電壓”治理的科技含量和綜合管理水平。

5、提升運行管理能力。

在治理農村“低電壓”問題時，一方面通過增加電壓檢測點，更新改造低壓監(jiān)測儀，提升電壓質量的檢測水平。另一方面，制定無功設施運行維護管理規(guī)章，加強設備運行過程中的維護管理，減少缺陷，提高設備的完好率。與此同時，建立“低電壓”配電臺區(qū)臺賬，在符合高峰到來前調整配電變壓器分頭，進而提升運行管理能力。

6、提升營銷服務能力

通過強化營銷數(shù)據(jù)分析，在報裝接電環(huán)節(jié)標注單相客戶所接相別，計算分析三項用電量，加強對“低電壓”用戶的裝接電管理，控制了三相不平衡度。此外，通過信息共享平臺和綜合處理機制，加強臺區(qū)用戶的錯峰用電管理，及時掌握了配電臺區(qū)的用戶用電負荷情況，大大提升了營銷服務能力。

五、結論和建議

本文針對部分農村電網出現(xiàn)供電能力不足的現(xiàn)狀，結合部分地區(qū)“低電壓”的時段性和地域性特征，從電網結構、配電網絡線路設備改造、農網投資力度與負荷增長幅度的匹配情況等方面分析了農網“卡脖子”、“過負荷”等現(xiàn)象產生的原因，從管理層面和技術層面設計了一整套切實可行的治理方案，并分析了方案的實施成效。具體而言，在管理層面需要統(tǒng)籌規(guī)劃，建立低電壓綜合整治機制，加強客戶側需要管理；在技術層面需要改造低壓電網，安裝寬幅調壓變壓器或單相變壓器，采用無功精細補償裝置等措施，形成低電壓治理長效機制。通過以上措施綜合治理，對于降低“低電壓”投訴率，保障居民生活的用電需求和電壓質量，提高農網用戶的生活質量和消費水平，促進農村經濟又好又快發(fā)展有積極的意義。

參考文獻

[1]國家電網公司電力系統(tǒng)電壓質量和無功電力管理規(guī)定[R].國家電網公司文件，2009.

[2]電力系統(tǒng)無功補償配置技術原則[R].國家電網公司文件，2008.

[3]國家電網公司2010社會責任報告[DB/OL].金融界：http：//stock.jrj.com.cn/2011/02/1700269210398.shtml.

[4]曹亞旭變電站電玉無功控制策略研究[D].華北電力大學，2010.

[5]李曉宇，邵躍平淺談農村電網低電壓治理電力需求側管理，2011.

（作者單位：國網山東省電力公司棗莊供電公司）