農村配電網網絡結構優化與評價研究

劉宏偉 李 牧 韓潔平 劉 珂 侯惠娜

（杭州供電公司，浙江 杭州310000）

1 概述

農村電網是國家電網的重要組成部分，建設以“堅強、智能”為特征的新型農網，是我國進入新時期后農電工作的新任務。由于近年來經濟水平逐年增長，農村地區居民生活水平不斷提高，所以農村用電負荷也逐年上漲，對農網升級發展、各級電網協調發展提出了更高的要求。基于以上背景，本文以長三角地區一個典型村的農網為例，針對農網網絡結構優化和評價展開研究。

2 配網現狀分析

2.1 配網概況

長三角地區農網以小作坊企業用戶負荷為主，居民用電為輔。該典型村村在2008 年至2009 年進行過一次農網改造，目前村內主要涉及10kV 線路2 回（1#線共計配變33 臺、其中公變14 臺；2#線共計配變16 臺、其中公變8 臺）；上級變電站為110kV，主變2 臺/40MW，最大負載率均在70%～80%之間。

2.2 目前存在的問題

受地區特色影響，該村小作坊企業電力用戶較多，目前存在的問題主要為。

2.2.1 農網網架結構有待完善。目前10KV 配電線路以架空線路為主，該線路掛接的用戶以小容量的專變用戶為主，專變用戶電氣分布較密集；且大多數線路為變電站出線放射狀供電形式，線路聯絡明顯不足。

2.2.2 線路容量不滿足用戶要求，布點增容還需繼續實施。

2.2.3 供電半徑范圍的合理化。

2.2.4 無功補償的合理化。

2.2.5 電網存在大分支的現象。

2.2.6 聯絡開關設置存在合理性問題。

3 農村電網改造與建設

此次農網建設與改造，應根據現有結構和實地情況，分析用戶分布，對負荷進行分配規劃，進一步實現電網結構優化。本文主要從供電范圍優化、網絡布局優化和低壓配電網改造這幾個方面入手。

3.1 農村電網供電范圍優化

該村農網負荷密度較小、負荷點分散，在實際操作中可視為二、三類的均布負荷，采用開式電網供電。對于該種類型電網，可以構造一個“理想網絡”，來確定優化供電范圍。并將負荷密度和10kV 導線線徑作為優化變量，計算可得10kV 供電半徑優化結果，如表1 所示。

由于0.4kV 供電半徑主要受允許電壓損耗的約束，因此其供電半徑，即優化供電半徑按最大允許電壓損耗計算。

表1 10kV 線路供電半徑優化計算結果

3.2 網絡布局優化

本文主要研究10KV 配電網接線的優化，針對該典型村實際網絡布局情況，采用動態規劃方法，分多個階段進行尋優，每個階段都要依照約束條件的要求，對多個方案進行分析、對照、取舍。約束條件如下：

3.2.1 電源點到任一負荷節點的電初始狀態電壓損耗都不應超過允許范圍；每一段線路的截面都不應大于最大適選的標稱截面。

3.2.2 各階段的最優方案按照年計算費來選擇。每個方案的年計算費主要包括新增線路的費用，以及新增線路和負荷引起變化所增加的費用。

上述方法可以適應該村農網負荷分布不均勻的特點，對長三角地區農網各個電壓等級網絡布局優化有著一定的指導意義和普遍適用性。

3.3 低壓配電網的改造與建設

依據農村低壓電網改造“小容量、密布點、短半徑”的總體原則，在保證供電安全、可靠運行的情況下，盡力實現經濟性，低壓配電網改造應遵從如下幾條：

3.3.1 電網結構簡化，以輻射供電力主。

3.3.2 配電變壓器臺必須設置在低壓供電臺區的負荷中心。

3.3.3 0.4kv 低壓線路路徑無迂回供電，其供電半徑在0.5km范圍內，以滿足質量要求；超過0.5km 時，使用高壓。

3.3.4 同一低壓電網不得采用TT、TN-C、TI 系統中兩種及以上不同的供電系統，但是不同用電性質的臺區不受此限制。

3.3.5 以農村照明為主、負荷較小且分散的綜合臺區，采取TT 系統的供電方式。

3.3.6 以動力用戶為主，兼有照明設備的鄉鎮所在地及負荷集中、密度較大的綜合臺區，應采用TN-C 系統的供電方式。

3.4 農網改造的預期效果

農網改造可以在充分利用現有資源和確保提高供電質量前提下，根據該典型村實際情況，合理規劃，調整變壓器位置和出線路徑，升級淘汰超齡設備，優化電網結構和電網運行方式。

3.4.1 根據實地情況優化網絡架構。根據當地負荷、環境等因素，調整供電線路長度，減少不合理供電，提升投資效益和供電效率。

3.4.2 針對農村負荷周期性情況，合理選擇變壓器。該村負荷周期性變化，會出現負荷率低于30%的情況，可通過使用母子變壓器等方法，滿足周期性用電波動；并且在安裝地點的選擇上應滿足經濟性和合理性，盡量裝在負荷中心。

3.4.3 節能減排，環保設備加快推廣。農村動力用電易造成變壓器和供電網絡部分時段空載、無負荷損耗，為改善這個問題，可以使用節能自動轉換開關，提高變壓器在用電低谷的轉換率、升高二次電壓，以提高其負載利用率。

4 農村電網結構優化效果評價

本文從以下幾方面進行效益分析。

4.1 經濟效益分析

該村占地約2 平方公里，供電線路長度近334kM，全地區農網供電，通電率99.9%，電網結構優化和改造后，購售網損將會降低0.5%，低壓線損率降低3%。

4.2 綜合效益分析

4.2.1 拉動區域經濟增長。農網升級改造首先拉動電建企業及其原材料、設備廠家需求，可以加快當地裝備制造業發展，從而促進地區經濟發展。

4.2.2 促進節能減排。優化改造后10kV 及以下綜合線損率呈下降趨勢，同時能源利用效率會有所提高，節約用電量，降低碳排放量。

4.2.3 可靠性效益。根據配電網規劃想要達到的效果，制定規劃目標，并隨著不斷優化農網網絡結構，供電能力將進一步提高，供電可靠性也將隨之提高。農網可靠性和電能質量的提高，首先保障電網運行安全，減少停電次數和設備故障，降低運維成本；其次可以保證用戶安全生產，為用戶減少不必要的損失，提升利潤率。

5 結論

本文以一個典型村為例，對長三角地區農村配電網建設與改造問題進行了研究，通過對現狀進行分析，對長三角地區農村配電網的發展提出了一些建議和設想：一是提高現有農村電網可靠性指標；二是加大農網投資，加強農網基礎設施建設，理順農電管理體制，實現在更大范圍的“以城帶鄉”，實現城鄉電力一體化和均等化；三是理順農村電力管理體制，逐漸整合所屬縣公司的部分業務，提高電網整體運行與管理效率；四是多渠道加大農網建設投入，加強組織領導，完善工作機制，保障農網建設與改造工程順利實施。