诏安地区农网馈线低电压产生原因及解决对策

（国网福建诏安县供电有限公司，福建 漳州 363500）

诏安地区农网馈线低电压产生原因及解决对策

吴荣辉

（国网福建诏安县供电有限公司，福建 漳州 363500）

随着农村经济的快速发展，农村电网电力需求与日俱增。在用电高峰时期，农村地区农网馈线末端出现低电压的现象越来越严重。本文结合诏安地区桥洪线出现低电压的实际问题，对农网馈线低电压产生的原因进行了细致分析，有针对性地提出了解决对策，对提高农村电网的供电质量提供了参考建议。

农网馈线；低电压；无功补偿；优化控制

引言

随着我国经济实力的逐步增强和国家一系列惠农政策的落实与实施，农村经济得到了极大的增长，农民的物质生活水平得到了极大提高，也使农村用电量不断攀升。2001年的统计数据显示，农网用电量在全国用电量中占的比例已经高达42.2%。但是长期以来，国家对农网建设的重视力度不足。农村电网的特点是点多、面广、线路长、季节性强和无功不足，因而农网10kV线路的线损大，高峰负荷时线路末端电压低，使用户用电质量受到了严重影响。本文结合诏安地区桥洪线所有配变的负荷信息和该馈线的电网结构数据，分析农网馈线低电压问题产生的原因，探索解决农网馈线低电压问题的解决策略。

1 诏安农网馈线低电压现状

诏安县是福建省的南大门，位于国网的最南端。诏安县供电公司承担诏安县15个乡镇、233个行政村、60万人口的供电任务及辖区内输、配电线路、变电设备的运行维护。目前诏安县的桥东110kV变电站连接有8条馈线，其中桥洪线在用电高峰的的11月至次年1月期间存在较严重的低电压问题，12月属于全年电压水平最低的时期。

桥洪线10kV配电变压器共有130台、总容量15560kVA。根据《国家电网公司农村电网电压质量和无功电力管理办法》中的规定：220V 单相供电电压允许偏差为标称系统电压的+7%、-10%；D类居民用户端电压合格率不低于90%。而通过对2013年12月份所采集到的电力数据进行统计，显示桥洪线存在低电压问题的配变占其配变总数的34.6%，配变低压侧电压合格率平均仅为77%，存在低电压问题的配变及其电压合格率见表1。

根据表1在桥洪线网络接线图中寻找低电压配变的相应位置，如图1所示。图中存在低电压问题的配变采用圆圈标注。

图1 桥洪线中配变存在低电压问题的区域

存在低电压问题的配变主要分布在144#杆上的英溪支线和南溪支线，147#杆到162#杆之间的的西霞支线和东霞支线，166#杆洪洲支线以及200#杆上的铁泸港支线、坤才支线、养殖场支线、李光耀支线、西岐支线、兴池支线、鸿祥支线和随生支线等周围地区。从图中可以看出，存在低电压问题的配变基本分布在馈线末端。

2 诏安农网馈线低电压问题产生原因

电压是电能质量的重要指标之一，电压质量直接关系到电力系统的安全与经济运行以及电气设备的使用寿命，“低电压”问题长期以来一直是困扰诏安地区的供电难题，如何彻底根除、治愈该问题是新一轮农网升级改造工程的重中之重。要找到治理诏安低电压问题的解决方法，就必须要对低电压问题产生的原因进行深入、细致的分析。

2.1 用电量的迅速增长

近年来，受“家电下乡”政策的鼓励和新农村建设推动，农户家中大功率家用电器的使用数量不断增多，同时农村养殖业也迅猛发展，使得农村地区用电量迅速增长。据统计，诏安地区近五年用电量平均增速达19.84%。用电量过快的增长会导致配变的负荷加重，容易造成配变达到满载甚至过载的情况，引起馈线整体电压水平偏低。统计结果显示，在迎峰过冬的用电高峰时段，桥洪线负载率大于80%的配变有38台，占馈线配变总数的29.2%。

2.2 10kV线路供电半径偏大

10 kV线路供电半径偏大会导致线路损耗偏大，引起线路末端电压偏低。桥洪线存在低电压问题的配变基本都分布在馈线末端，对于低电压问题较严重的配变，其10kV线路供电半径均大于14km，最远的供电半径达17.9km。根据相关技术规程规定，10kV线路供电半径不宜超过15km。在桥洪线存在低电压问题的配变中，10kV线路供电半径超过15km的配变共29台，占所有低电压问题配变总数的64.4%，占馈线配变总数的22.3%。

表1 存在低电压问题的配变及其电压合格率

2.3 无功补偿能力不足

农村电网处于电力系统的末端，无功电源先天不足。农村的用电负荷以前以纯阻性的负载为主，如今转变为以空调、电动机、电磁炉之类的感性负载为主要用电负荷，这类负荷消耗大量无功功率，导致农村电网无功非常缺乏。

《国家电网公司农村电网电压质量和无功电力管理办法》要求：公用配电变压器低压侧功率因数不低于0.85。通过对桥洪线12月份配电变压器低压侧功率因数进行统计，发现其合格率仅为为53.8%，配变低压侧的功率因数严重偏低。从桥东变电站桥洪线出线处来看，12月份功率因数合格率仅为79.6%，低于其他月份的功率因数合格率，说明桥洪线12月无功负荷较重，且馈线无功补偿容量严重不足。

部分公用配变虽然配置了低压无功补偿设备，但其分组容量设置不合理，造成设备投运率很低。统计结果显示，2013年12月份桥洪线10台低压无功补偿设备中仅有“洪洲VI变”1台设备投运成功。这是由于低压无功补偿设备单组容量设置为40kvar，而大部分公用配变高峰时段的无功负荷无法达到40kvar，因此低压无功补偿设备无法投入，造成馈线无功功率非常缺乏。

2.4 三相负荷不平衡

农网用电负荷分布不均匀，大量单相用电设备集中在农忙季节，其使用时间及地点不稳定，很容易造成用电负荷三相不平衡，致使单相过载和中性点偏移，单相低电压情况时有发生。根据IEEE Std 11221991定义，可用相电压不平衡率（PVUR）表示三相负荷不平衡度。统计结果显示，在桥洪线存在低电压问题的配变中，配变低压侧相电压不平衡率（PVUR）大于2%的配变共有4台，见表2。

表2 由三相负荷不平衡引起低电压问题的配变

2.5 变压器调压对馈线供电电压的影响

桥洪线配电变压器是无载调压变压器，不能根据电压的实时情况及时调整变压器的分接头，而客户用电高峰与低谷时期负荷波动较大，就会造成用电高峰期间配变低压侧电压降低，甚至引起电压不合格。

变电站的主变压器是有载调压变压器，可以在运行期间根据馈线的电压及无功状况及时调整变压器分接头档位，达到提高馈线整体电压水平的效果。然而，通过对桥东变电站主变低压侧的电压数据进行统计，其全年各月份的电压平均值基本相同，维持在10.39kV～10.49kV之间，2013年12月主变低压侧电压平均值为10.46kV。由于主变没有根据负荷的实际变化情况及时调整分接头档位，因此造成负荷较重月份馈线整体电压水平偏低。

3 诏安农网馈线低电压问题的解决对策

解决诏安地区低电压问题，是提高其供电服务质量的具体表现，也是企业节能降损的内在要求。低电压问题是一个综合问题，针对诏安地区产生低电压的多重原因，结合其实际情况，综合运用多种手段，在有限的投资范围内解决关键性问题。

3.1 提高供电能力

综合考虑诏安地区负荷快速增长的趋势和居民居住点的分布特点，进行农网升级改造，优化其电网结构，提高电网的供电能力。针对桥东变电站下的桥洪10kV线路供电半径超过15km的现实情况，需对其新接入电网的用户进行合理规划，优化设计线路，同时推广“密布点、小容量、短半径”的供电方式，对于配变容易满载或过载的区域，增加配电变电站的布点，分散各变电站所承担的负荷，有效缩短桥洪线10kV线路的供电半径。

3.2 提高无功补偿能力

在配网中安装无功补偿电容器，能够有效提高10kV配电线路的无功补偿能力，是改善配网末端电压质量、降低线损的有效措施。配网馈线中的低压无功补偿装置以低廉的成本，以及易于实现自动控制，得到普遍推广。

桥洪线目前安装的低压无功补偿装置分布不合理、分组容量设置不合理，导致其投运率很低，引起馈线34.6%的配变出现较严重的低电压问题。因此有必要对桥洪线的低压无功补偿装置进行重新规划和改造，考虑公用配变的容量限制和区域无功需求，优化其补偿点位置和补偿容量以及分组容量。

3.3 提高变电站调压能力

提高桥东变电站主变的调压能力，首先由变电站日负荷曲线确定合适的分段时间范围，然后根据变电站逆调压规则确定相应时段的电压无功控制目标，当馈线负荷较重时，将主变低压侧电压范围调高，当馈线负荷较轻时，将主变低压侧电压范围调低。由此改善桥洪线整体的电压水平，但同时也要考虑主变调节对其它馈线的影响。

同时，根据日负荷曲线的实时变化，变电站动态自适应调整合理的分段区间，确定相应时段的电压无功控制目标，实现变电站VQC对10kV母线电压的实时逆调压控制。

3.4 对低压无功补偿设备进行广域优化控制

配电网的自动化程度往往不高，低压无功补偿设备目前采用就地控制策略。实际馈线中，由于农网配变数量众多且单台配变下的无功负荷较小，不可能也没必要给每台配变都装设低压无功补偿装置。因此，在就地控制方式下，对于未装设无功补偿的配变，其无功需求由馈线关口来满足，造成了无功功率的远距离传输，增加了馈线网损，同时降低了电能质量。

考虑将馈线某一区域内的低压无功补偿装置作为该区域的无功电源进行低压无功补偿，即：低压无功补偿装置通过配变向馈线倒送一定量的无功功率以补偿区域内未装设补偿装置配变负荷的无功需求。采用广域优化控制策略进行控制，实现实时无功区域平衡，达到提高馈线电能质量、降低线损的目的。

3.5 实现“站配协调”电压无功分布式控制

目前桥东变电站和配电网之间没有形成相互协调控制的关系，变电站根据其二次侧电压、一次侧功率因数信息调节变电站内设备，配电网根据就地无功需求调节无功补偿设备。

基于农网馈线低压无功补偿装置的广域优化控制策略，通过设计开发桥东变电站和配网协调的电压无功分布式控制系统，实现支持配网优化控制和本地控制模式的VQC控制策略，对主变、配网内部分配变以及无功补偿设备进行分级监视、集中管理和分布式控制，实现变电站和配电网的电压无功综合优化运行和闭环控制，达到提高变电站和配网电压合格率、功率因数合格率以及降低线损的目的。

3.6 提高运行管理能力

加强对负荷侧的运行管理，适时调整相间的负荷，确保三相负荷基本平衡。要加强对诏安地区线路负荷设备管理，定期进行负荷设备的测量工作，全面掌控用电负荷情况。统计分相用电量，一旦发现三相不平衡度较大的配变要及时采取措施整改，调整负荷接线方法。对新增用户报装接电建立相应的运行管理制度，在负荷接入电网的时候就要全面细致地考虑三相用电的平衡。

结语

随着诏安地区人民生产和生活水平的提高，广大用户不仅满足于供上电，更要求供好电。但是在用电高峰时段，农网馈线还是会出现低电压的问题。加强对农网馈线低电压问题的综合整治，为服务“三农”建设做好电力保障，符合国家的发展需要。本文详细分析了诏安地区农网馈线产生低电压问题的原因，例如用电量迅速增长、无功补偿能力不足、三相负荷不平衡等，结合诏安地区的实际情况，对综合治理低电压问题提出了一些实用性的建议方案，为改善诏安电网低电压现状、提高供电质量、提升企业的供电服务水平提供了参考和建议。

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