低壓線路自動(dòng)調(diào)壓器在農(nóng)村電網(wǎng)中的應(yīng)用

孫國(guó)芳

(云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司普洱供電局，云南 昆明 665000)

0 前言

隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，農(nóng)村電網(wǎng)規(guī)模不斷增長(zhǎng)，迅猛增長(zhǎng)的用電量與當(dāng)前電網(wǎng)供電及電網(wǎng)結(jié)構(gòu)相差甚遠(yuǎn)，造成農(nóng)村電網(wǎng)低電壓?jiǎn)栴}極為嚴(yán)重，低電壓投訴現(xiàn)象極為普遍，采取有效措施解決當(dāng)前的低電壓?jiǎn)栴}迫在眉睫。分析農(nóng)村低電壓原因，除了加強(qiáng)供電及用電管理外，配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)薄弱也妨礙了低電壓整治工作，主要表現(xiàn)如下:

1)一些農(nóng)村特別是山區(qū)，受地形限制，10 kV 線路走廊非常有限，難以實(shí)現(xiàn)“小容量、短半徑、密布點(diǎn)”設(shè)計(jì)，造成中低壓配網(wǎng)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)偏低，配電變壓器臺(tái)區(qū)布點(diǎn)不盡合理，不少配電臺(tái)區(qū)低壓線路供電長(zhǎng)度超過(guò)經(jīng)濟(jì)供電半徑，有的導(dǎo)線截面積小，存在大量迂回供電現(xiàn)象。

2)中、低壓線路半徑過(guò)長(zhǎng)，村民居住分散，山區(qū)配網(wǎng)線路走廊有限，配網(wǎng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，多采用單電源放射式接線，因而“點(diǎn)多線長(zhǎng)”，0.4 kV和10 kV 線路供電半徑過(guò)長(zhǎng)，末端電壓較低。

農(nóng)村電網(wǎng)由于歷史原因，且受電源布點(diǎn)和供電負(fù)荷影響，存在低壓線路供電半徑過(guò)長(zhǎng)、配變重載或過(guò)載、低壓線路線徑過(guò)小等問(wèn)題，嚴(yán)重影響了農(nóng)村居民端用戶的電壓質(zhì)量。某地區(qū)供電局對(duì)存在低電壓?jiǎn)栴}的臺(tái)區(qū)(用戶端電壓低于198 V 的公用臺(tái)區(qū)，以下簡(jiǎn)稱低電壓臺(tái)區(qū))進(jìn)行了收資。在10 909 臺(tái)公用配電臺(tái)區(qū)中低電壓臺(tái)區(qū)為668 個(gè)，占比6.12%，其中:電壓低于180 V 的臺(tái)區(qū)有466 個(gè)，電壓在180 V～198 V 之間的臺(tái)區(qū)有202 個(gè)。在668 個(gè)低電壓臺(tái)區(qū)中，按分布劃分(見圖1):分布在臺(tái)區(qū)末端的有405 個(gè)臺(tái)區(qū)，占低電壓臺(tái)區(qū)總數(shù)的60.63%;分布在臺(tái)區(qū)中部的有156 個(gè)臺(tái)區(qū)，占低電壓臺(tái)區(qū)總數(shù)的23.35%;均勻分布的有106 個(gè)臺(tái)區(qū)，占低電壓臺(tái)區(qū)總數(shù)的15.87%;分布在臺(tái)區(qū)首端的有1 個(gè)臺(tái)區(qū)，占低電壓臺(tái)區(qū)總數(shù)的0.15%。按供電半徑分(見圖2):臺(tái)區(qū)低壓側(cè)最長(zhǎng)供電半徑超過(guò)500 米的臺(tái)區(qū)有599 個(gè)，未超過(guò)500 米的臺(tái)區(qū)僅有69 個(gè)。另在供電半徑超過(guò)500 米的599 個(gè)臺(tái)區(qū)中，有432 個(gè)臺(tái)區(qū)末端電壓低于180 V，且均為農(nóng)村臺(tái)區(qū)。

圖1 按電壓分布的低電壓臺(tái)區(qū)分布圖

圖2 按供電半徑統(tǒng)計(jì)的低電壓臺(tái)區(qū)分布圖

根據(jù)以上數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，要提高農(nóng)村電網(wǎng)低壓臺(tái)區(qū)電壓質(zhì)量，需從分布在線路末端且低壓線路供電半徑長(zhǎng)的臺(tái)區(qū)入手，重點(diǎn)通過(guò)新建和分拆臺(tái)區(qū)、加大低壓線徑、配變?cè)鋈荨⒓友b低壓調(diào)節(jié)器四種措施提高居民端電壓質(zhì)量。由于有的農(nóng)村居民用電電壓已低到170 V 以下，嚴(yán)重影響了居民用電，故居民用電電壓過(guò)低的問(wèn)題已成燃眉之急，亟待解決，而采取大規(guī)模農(nóng)網(wǎng)改造的方法解決低電壓?jiǎn)栴}，顯然短期內(nèi)無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

表1 低壓調(diào)節(jié)器與傳統(tǒng)提升電壓的措施對(duì)比分析

1 低壓調(diào)節(jié)器的工作原理

調(diào)壓器串聯(lián)在低壓供電線路中，其輸入電壓Ui 為線路的自然電壓，其輸出電壓Uo 為疊加了補(bǔ)償電壓ΔU 之后的較高電壓，ΔU 經(jīng)調(diào)壓器動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)產(chǎn)生，使調(diào)壓器的輸出電壓合格，解決了居民的生活生產(chǎn)用電需求。調(diào)壓器工作原理(見圖3):

圖3 調(diào)壓器工作原理圖

調(diào)壓器的調(diào)壓器件為電壓補(bǔ)償變壓器TB。當(dāng)控制器K 監(jiān)測(cè)到線路電壓Ui 偏低時(shí)，自動(dòng)發(fā)出相應(yīng)的調(diào)壓指令Uk，以產(chǎn)生適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償電壓ΔU，將調(diào)壓器輸出電壓動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)為Uo=Ui+ΔU，使末端用戶電壓提升，滿足正常用電要求。圖中自動(dòng)投切電容器C，用于無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)無(wú)功功率就地平衡，以降低供電線路中的無(wú)功電流分量，從而降低了線路阻抗壓降和線路無(wú)功損耗，達(dá)到穩(wěn)壓和降損的雙重效果。

2 低壓調(diào)節(jié)器實(shí)際運(yùn)用情況

某臺(tái)區(qū)低壓線路供電半徑達(dá)1 000 米，用電高峰時(shí)段線路后段及末端電壓低至157 V，居民家用電器無(wú)法正常使用，夜間低谷時(shí)段因用電負(fù)荷輕電壓越上限，在線路上加裝3 臺(tái)低壓?jiǎn)蜗嚯p極線路調(diào)壓器后，從下圖可看出高峰時(shí)段電壓提高到196 V，提升了39 V，低谷時(shí)段電壓由246 V降到226 V，調(diào)壓效果極為明顯。高峰時(shí)段由于抬升了線路運(yùn)行電壓，在輸出功率穩(wěn)定的情況下，線路電流減小，降低了臺(tái)區(qū)線損。另外，調(diào)壓器內(nèi)部安裝有GPRS 數(shù)據(jù)傳輸模塊，可以對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀況，例如電壓、電流、有功、無(wú)功、功率因數(shù)等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)測(cè)，符合智能化電網(wǎng)發(fā)展要求。加裝低壓調(diào)節(jié)器后輸入和輸出電壓的變化效果見圖4～圖7。

圖4 高峰時(shí)段電壓越下限的提升效果圖

圖5 高峰時(shí)段電壓越下限的提升效果圖

圖6 低谷越上限和高峰限下限的調(diào)壓效果圖

圖7 低谷和平峰時(shí)段電壓越上限的調(diào)壓效果圖

3 低壓調(diào)節(jié)器運(yùn)用中的問(wèn)題

3.1 合理選擇安裝點(diǎn)

安裝點(diǎn)不能距離配變太近，否則補(bǔ)償裝置的輸入電壓較高，使其升壓效果不明顯，從而達(dá)不到最佳使用功效。同時(shí)末端用戶的電壓質(zhì)量又因?yàn)榫€路太遠(yuǎn)、電壓降太大而得不到明顯改善，故低壓電網(wǎng)的前1/3 段，不適合安裝調(diào)壓器。在低壓電網(wǎng)的中間1/3 段:電壓略低但可用，如果前端負(fù)荷很大，會(huì)造成此段區(qū)電壓降低，視電壓跌落情況再?zèng)Q定是否安裝調(diào)壓器。在低壓電網(wǎng)后面1/3 段:電壓過(guò)低時(shí)用戶不能正常用電，安裝線路調(diào)壓器，容量容易滿足，并且電壓補(bǔ)償效果非常明顯。

3.2 影響調(diào)壓效果因素

選擇好安裝點(diǎn)后，通過(guò)相應(yīng)線長(zhǎng)、線徑和輸入電壓可看出調(diào)壓裝置的預(yù)期輸出電壓。以下一些情況可能會(huì)影響到預(yù)期效果:

1)變壓器容量偏低，會(huì)造成高峰期時(shí)變壓器輸出電壓偏低，使調(diào)壓裝置輸入電壓低，而達(dá)不到預(yù)期輸出電壓的效果;

2)四線制不平衡情況會(huì)增大線路的損耗，使調(diào)壓裝置輸入電壓低，而達(dá)不到預(yù)期輸出電壓的效果;

3)預(yù)選點(diǎn)處前、后的負(fù)荷情況及用戶數(shù)量，如前面負(fù)荷大，會(huì)增加前面線路的損耗，使裝置輸入電壓低，也達(dá)不到預(yù)期輸出電壓的效果。

4 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)農(nóng)村電網(wǎng)低壓供電線路長(zhǎng)、負(fù)荷變化大而造成末端用戶電壓低的情況，低壓調(diào)壓器在不需改造線路、不需新建和分拆臺(tái)區(qū)、不需對(duì)配變?cè)鋈莸那闆r，能夠直接有效地解決臺(tái)區(qū)低電壓?jiǎn)栴}，且輸出為正弦波，無(wú)諧波干擾，輸出效率高，承受短時(shí)超載能力強(qiáng)，不但為供電企業(yè)節(jié)省了大量的人力、物力，又為用戶提供了可靠的電壓質(zhì)量，減少了農(nóng)網(wǎng)改造的投資，對(duì)解決農(nóng)網(wǎng)低壓線路長(zhǎng)距離送電低電壓?jiǎn)栴}效果較好。

［1］趙啟明，任志強(qiáng).縣級(jí)電網(wǎng)無(wú)功優(yōu)化補(bǔ)償建設(shè)與管理［M］.中國(guó)電力出版社，2011.

［2］董其國(guó).電能質(zhì)量技術(shù)問(wèn)答［M］.中國(guó)電力出版社，2003.

［3］金德生，金盛.供電企業(yè)電能損耗與無(wú)功管理手冊(cè)［M］.中國(guó)電力出版社，2007.

［4］姜寧，王春寧，董其國(guó).無(wú)功電壓與優(yōu)化技術(shù)問(wèn)答［M］.中國(guó)電力出版社，2006.