農村配電網降損節能技術對策研究

夏志昊

（泰州三新供電服務有限公司，江蘇 泰州 225300）

電能作為一種重要的能源，其對于國家的節能減排、低碳經濟的實現有著十分重要的作用。在我國，低壓電網的電能損耗占了整個供配電系統電能損耗的50%～60%，電能的損耗與浪費相當嚴重。農村電網結構相當分散，線路普遍較長，擁有很多分支，負荷較為分散并且分布不均勻，負荷的功率因素低，線損率較高。農村配電網線路長、范圍廣、負荷密度小，因此其線路損耗占電網總損耗的比例較大。從全國范圍看，我國農村電網平均線損高達30%以上，主要原因包括：一是農網改造不同步，造成部分線路建設標準低、線徑細，線路末端電壓低，功率因數低，造成損耗大；二是電網結構不合理，存在著變壓器空載運行、配電變壓器運行負荷率低、低壓側無功補償不到位等現象；三是農網改造時沒有同步規劃設計建設，存在著供電半徑過長的問題；四是農網改造時沒有同步改造規劃設計建設，存在著線路損耗大；五是電網結構不合理、無功補償不到位等，造成了供電損耗大。雖然近年來開展的農網改造使得農村低壓電網的線損率逐年下降，但是在當前仍然存在著不少的問題需要進一步改進。

1 農村配電網的現狀及存在問題

1.1 無功補償容量不足

農村配電網線路較長，由于地理環境、地形、地貌、氣候等因素的影響，使得部分線路電壓偏低，在配電網中無功補償容量不足，致使部分線路和變壓器的功率因數過低，不利于電能質量的提升。低壓側補償裝置的安裝數量較少。農村配電網的面積比較廣，在無功補償設備安裝時，由于當地的經濟條件、地理環境等因素的影響，導致部分地區安裝了無功補償裝置卻沒有使用，或者是安裝了無功補償裝置但是沒有進行合理的選擇和配置，導致大部分農村配電網中的無功補償容量不足。低壓無功補償裝置設計不合理。由于農村配電網在建設時對于變壓器和低壓線路都沒有進行合理的設計和規劃，導致在使用時出現了電壓偏低、功率因數過低、設備利用率過高等問題。由于農村配電網在建設時沒有合理地安裝無功補償裝置，導致農村配電網中無功功率補償裝置配置不足、安裝不到位等問題普遍存在，也給農村配電網的運行管理帶來了一定的困難。在對農村配電網進行運行管理時，由于農村配電網中的低壓無功補償裝置相對比較少，并且管理不夠規范，導致部分低壓無功補償裝置不能及時地投入運行或投入時間較長而失效。低壓無功補償容量與實際負荷不匹配。在實際生活中有許多用戶負荷比較大，并且沒有及時地安裝和使用相應的無功補償裝置進行節能降耗，導致線路出現了較多的負載損耗[1]。

1.2 農村電網設備陳舊，配電變壓器損耗大

農村電網采用的配電變壓器均為單相變壓器，其損耗的主要影響因素有：

1.鐵損：由于鐵損產生的原因是鐵芯材料的含碳量高、表面含氧量高、表面氧化產生的氧化物等，因此鐵損越大，變壓器鐵損越大。

2.銅耗：由于銅耗產生的原因是導線電阻大，導線截面積小，因此銅耗越大。銅損和鐵損之和為變壓器總損耗。據統計，農村配電網低壓線路中10kV 線路損耗占線路總損耗的70%以上，低壓臺區容量不足40%。農村配電變壓器使用時間長、負荷變化頻繁、空載運行、過負荷運行等情況下會產生較大損耗，主要原因為：配電變壓器負荷變化頻繁。配電變壓器主要由三部分組成：一是主變壓器；二是配變（包括低壓線路上安裝的電器設備）；三是低壓線路。由于農村地區供電線路長、用電負荷變化快，造成配電變壓器負荷變化頻繁，尤其在夏季用電高峰期間，用戶用電量突增，配電變壓器負荷增加；農村地區供電半徑過長[2]。

1.3 電壓分布不均衡

在我國農村配電網中，由于農村經濟發展水平和人口分布等因素，導致部分地區電壓分布不均衡，而這一情況對農村配電網的運行和降損工作產生了較大影響。農村地區人口密集，經濟發展水平較低，供電半徑過長，使得供電距離較遠的居民住宅區域、大型工廠和企業區域等負荷過大，由于供電半徑較長，導致供電電壓在時間和空間上均出現不均勻現象。同時，由于農村地區電壓分布不均衡導致了負荷中心與電壓低的節點之間出現較大的用電差異。因此，在農村配電網降損工作中必須充分考慮到這一問題，采取有效的措施進行解決。通過對我國部分地區農村配電網的實際運行情況進行分析發現，目前我國農村配電網存在以下主要問題：

1.電壓分布不均衡：隨著我國社會經濟的不斷發展，我國農村地區的經濟水平也在不斷提高。在這種情況下，部分地區居民用電需求量也隨之增加。但是由于農村配電網電壓分布不均衡導致了用戶用電需求與供電能力之間存在一定的矛盾。

2.設備老化：目前我國農村配電網中仍然存在部分老舊設備和陳舊線路。在這些老舊設備和陳舊線路中，電力變壓器、低壓電抗器、低壓架空導線等設備老化現象較為嚴重，且這些設備也未得到及時的更新和改造，從而導致了用電負荷的增長速度與配電變壓器容量不匹配的情況出現。

3.無功補償不足：在農村配電網中，由于缺乏相應的無功補償設施和技術水平，導致配電網中無功補償裝置不能起到補償作用，從而使得農村配電網中電壓分布不均衡現象嚴重。

1.4 線路及配變老化，線徑小

目前，農村配電網中的線路及配變老化、線徑小問題嚴重，尤其是低壓線路損耗比較大，很多低壓線路的線徑只有3mm～5mm，甚至更小。這主要是因為農村配電網的建設過程中沒有考慮到運行安全和經濟問題，只注重了設備的數量、容量以及造價等因素，沒有注意到配電網建設的經濟性和實用性，為了滿足農村用電需求而盲目增加了負荷密度，造成了線徑小、損耗大等問題[3]。

農村配電網中的線損出現問題后，會嚴重影響到供電企業的經濟利益和形象，導致供電企業利潤減少、效益下滑。因此，農村配電網線損問題是目前農村配電網中的一項重要問題。在農村中，線損主要由以下幾個方面引起：導線截面過小會導致導線發熱嚴重、影響絕緣強度、導線與配電變壓器之間的距離太近等。若導線截面過小，線路上將會出現過負荷現象，導致電流過大或電壓降增大，最終出現電能損耗增大的問題。短路故障主要由線路接頭接觸不良、線路絕緣損壞、接地不良等引起。若短路故障發生在電力變壓器處時會出現電流增大現象；若短路故障發生在低壓配電柜處時會出現電壓降低現象。配電變壓器容量選擇不合理：農村中配電變壓器容量選擇不合理也是導致農村配電網線損高的重要因素之一。一般情況下，配變容量越大線損越小。若配電變壓器容量選擇過大時會增加線損；若配電變壓器容量選擇過小會降低線損效率。無功補償配置不合理：農村中無功補償裝置配置不合理也會導致農村配電網線損增大[4]。

1.5 降損措施

在農村地區配電網中，經常存在低壓配電網結構不合理、負荷分布不均勻、臺區與主干線距離較遠的問題。通過優化農村配電網結構，能夠有效地提高農村地區的供電能力，提高配電網的電能質量。將低壓配電網建設成環型網絡，使各低壓配電所的出線形成環形供電，使負荷的分配更加均勻，減少無功補償設備的投資和運行維護費用。合理規劃和布局低壓電網，避免重復建設、重復供電，使其能夠合理分布在區域內的負荷中心，有效地減少了線損。在農村地區選擇合適的配變容量，保證變壓器可以適應負荷的變化；合理布置變壓器的位置和臺數，并保持負荷中心和低壓干線之間距離合適；配置功率因數補償裝置，提高功率因數可以有效降低無功損耗；適當調整農村地區線路的截面、長度、分支數等參數以保證導線在線路中傳輸的電能質量；在農村地區推廣使用新型節能型配變和新型節能型配電變壓器；合理選用導線材料以提高導線自身線徑及降低電阻率來降低無功損耗；充分利用低壓配電網線路上無功補償裝置，提高無功功率輸送能力；安裝低壓配電網絡保護裝置，定期進行巡視檢查[5]。

1.6 合理調整負荷

（1）合理調整負荷：通過對負荷的分析，確定最小負荷和最大負荷，調整各時段的負荷分配，使得電壓分布合理。（2）實施無功補償：在進行無功補償時，應優先考慮采用高壓補償的方式，根據無功損耗的情況以及電網的實際情況，合理選擇補償容量、方式和地點。（3）合理配置無功功率：根據電網的實際情況，對其進行合理配置，對有功功率和無功功率進行合理配置。（4）正確選擇變壓器容量：根據電網的實際情況，按負載率與供電半徑確定變壓器容量。（5）安裝無功補償設備：根據負荷的大小和地區氣候等因素，選擇適當的無功補償裝置。（6）合理選擇導線截面：根據電網的實際情況及經濟運行要求，合理選擇導線截面。（7）建立完善的監測系統：對配電網中的各臺變壓器進行實時監控，及時掌握各臺變壓器負載情況，并將其與配電線路負荷情況進行對比分析，為電網運行提供數據支撐。（8）利用計算機技術進行負荷預測：通過計算機對未來一段時間內用電需求進行預測，結合實際用電情況調整線路運行參數及容量。（9）對用戶電壓質量進行檢測：定期對用戶電壓質量進行檢測分析，為降低電能損耗提供數據支撐。（10）積極開展無功補償技術工作：在配電網中安裝電容器、電抗器等無功補償設備。通過上述措施的實施可以使電壓分布更加合理、電壓質量得到提升，使得配電線路的損耗大幅降低。為了使以上措施更加有效地實施，還需對以下問題進行深入研究：從技術的角度看，提高配電網中功率因數（特別是無功功率的利用率）是降低線路損耗的主要途徑。從理論上講，只要在一定范圍內增加配電網中的無功補償容量，就可以提高功率因數。但目前農村配電網的無功補償容量一般是按變壓器容量的15%～25%配置，遠不能滿足用電負荷增長的需要。因此，需要對配電網進行綜合分析，確定最佳補償容量。

目前農村配電網中普遍采用無功就地平衡和集中補償相結合的補償方式，提高配電網中的功率因數。在農村配電網中主要采用并聯電容器和并聯電抗器兩種無功補償裝置，前者可通過直接補償或集中補償兩種方式實現，后者則一般采用集中補償方式。從技術上看，提高功率因數可以通過兩種途徑實現，即增加無功功率和降低線路損耗。增加無功功率主要有兩種途徑：一是提高變壓器電壓等級和容量；二是在變壓器空載時投切電容器進行無功補償。從技術上看，降低線路損耗主要有三種途徑：一是采取合理架設架空線路以減少導線長度；二是提高供電半徑以減少導線截面；三是在配電變壓器低壓側裝設無功補償裝置。

從技術上看，提高配電變壓器效率可以采用以下兩種途徑：一是在配電變壓器低壓側裝設無功補償裝置；二是對配電網中的變壓器進行經濟運行管理。降低功率因數的措施：科學管理用電，首先是要做好電力負荷預測工作。供電企業在進行電力負荷預測時，要充分考慮農村的特點，科學制定供電方案。其次是加強用電設備管理，提高電能質量。為了保證用電設備的運行安全可靠，必須加強對用電設備的管理和維護，及時消除設備的不正常現象。對配電變壓器應合理分布，安裝必要的變壓器及無功補償裝置；對線路、電桿、導線等要加強維護管理，防止因絕緣老化、線路發熱而導致絕緣能力降低，從而產生相間短路、接地短路等現象；對有載調壓分接開關、電容器等電氣設備要進行定期檢查維護，保證其良好運行；對電壓互感器、電流互感器和避雷器要定期進行校驗。

2 結論

通過加強配電網建設改造，合理安排配電網的建設、運行方式，可提高配電網運行的穩定性和可靠性，減少短路電流，從而減少電能損耗。具體來講：加強無功功率平衡控制，在保證系統電壓穩定的前提下，盡可能提高系統中無功功率的利用率，提高電壓合格率；合理選擇導線截面，優先選用新型節能導線；加強配電變壓器的運行管理，防止變壓器空載損耗；做好農村配電網規劃設計，優化變電站布局及變電站臺數，合理選擇線路供電半徑、導線截面及臺數；推廣使用新型節能型變壓器，安裝無功補償裝置并保證其正常運行；合理選擇配電線路導線截面，選用合適的線徑并選擇合適的導線類型；加強用電管理。