低压线路自动调压器在农村电网中的应用

孙国芳

(云南电网有限责任公司普洱供电局，云南 昆明 665000)

0 前言

随着农村经济的迅速发展，农村电网规模不断增长，迅猛增长的用电量与当前电网供电及电网结构相差甚远，造成农村电网低电压问题极为严重，低电压投诉现象极为普遍，采取有效措施解决当前的低电压问题迫在眉睫。分析农村低电压原因，除了加强供电及用电管理外，配电网结构薄弱也妨碍了低电压整治工作，主要表现如下:

1)一些农村特别是山区，受地形限制，10 kV 线路走廊非常有限，难以实现“小容量、短半径、密布点”设计，造成中低压配网建设标准偏低，配电变压器台区布点不尽合理，不少配电台区低压线路供电长度超过经济供电半径，有的导线截面积小，存在大量迂回供电现象。

2)中、低压线路半径过长，村民居住分散，山区配网线路走廊有限，配网结构简单，多采用单电源放射式接线，因而“点多线长”，0.4 kV和10 kV 线路供电半径过长，末端电压较低。

农村电网由于历史原因，且受电源布点和供电负荷影响，存在低压线路供电半径过长、配变重载或过载、低压线路线径过小等问题，严重影响了农村居民端用户的电压质量。某地区供电局对存在低电压问题的台区(用户端电压低于198 V 的公用台区，以下简称低电压台区)进行了收资。在10 909 台公用配电台区中低电压台区为668 个，占比6.12%，其中:电压低于180 V 的台区有466 个，电压在180 V～198 V 之间的台区有202 个。在668 个低电压台区中，按分布划分(见图1):分布在台区末端的有405 个台区，占低电压台区总数的60.63%;分布在台区中部的有156 个台区，占低电压台区总数的23.35%;均匀分布的有106 个台区，占低电压台区总数的15.87%;分布在台区首端的有1 个台区，占低电压台区总数的0.15%。按供电半径分(见图2):台区低压侧最长供电半径超过500 米的台区有599 个，未超过500 米的台区仅有69 个。另在供电半径超过500 米的599 个台区中，有432 个台区末端电压低于180 V，且均为农村台区。

图1 按电压分布的低电压台区分布图

图2 按供电半径统计的低电压台区分布图

根据以上数据统计，要提高农村电网低压台区电压质量，需从分布在线路末端且低压线路供电半径长的台区入手，重点通过新建和分拆台区、加大低压线径、配变增容、加装低压调节器四种措施提高居民端电压质量。由于有的农村居民用电电压已低到170 V 以下，严重影响了居民用电，故居民用电电压过低的问题已成燃眉之急，亟待解决，而采取大规模农网改造的方法解决低电压问题，显然短期内无法实现。

表1 低压调节器与传统提升电压的措施对比分析

1 低压调节器的工作原理

调压器串联在低压供电线路中，其输入电压Ui 为线路的自然电压，其输出电压Uo 为叠加了补偿电压ΔU 之后的较高电压，ΔU 经调压器动态调节产生，使调压器的输出电压合格，解决了居民的生活生产用电需求。调压器工作原理(见图3):

图3 调压器工作原理图

调压器的调压器件为电压补偿变压器TB。当控制器K 监测到线路电压Ui 偏低时，自动发出相应的调压指令Uk，以产生适当的补偿电压ΔU，将调压器输出电压动态调节为Uo=Ui+ΔU，使末端用户电压提升，满足正常用电要求。图中自动投切电容器C，用于无功自动补偿，实现无功功率就地平衡，以降低供电线路中的无功电流分量，从而降低了线路阻抗压降和线路无功损耗，达到稳压和降损的双重效果。

2 低压调节器实际运用情况

某台区低压线路供电半径达1 000 米，用电高峰时段线路后段及末端电压低至157 V，居民家用电器无法正常使用，夜间低谷时段因用电负荷轻电压越上限，在线路上加装3 台低压单相双极线路调压器后，从下图可看出高峰时段电压提高到196 V，提升了39 V，低谷时段电压由246 V降到226 V，调压效果极为明显。高峰时段由于抬升了线路运行电压，在输出功率稳定的情况下，线路电流减小，降低了台区线损。另外，调压器内部安装有GPRS 数据传输模块，可以对设备运行状况，例如电压、电流、有功、无功、功率因数等参数进行实时跟踪监测，符合智能化电网发展要求。加装低压调节器后输入和输出电压的变化效果见图4～图7。

图4 高峰时段电压越下限的提升效果图

图5 高峰时段电压越下限的提升效果图

图6 低谷越上限和高峰限下限的调压效果图

图7 低谷和平峰时段电压越上限的调压效果图

3 低压调节器运用中的问题

3.1 合理选择安装点

安装点不能距离配变太近，否则补偿装置的输入电压较高，使其升压效果不明显，从而达不到最佳使用功效。同时末端用户的电压质量又因为线路太远、电压降太大而得不到明显改善，故低压电网的前1/3 段，不适合安装调压器。在低压电网的中间1/3 段:电压略低但可用，如果前端负荷很大，会造成此段区电压降低，视电压跌落情况再决定是否安装调压器。在低压电网后面1/3 段:电压过低时用户不能正常用电，安装线路调压器，容量容易满足，并且电压补偿效果非常明显。

3.2 影响调压效果因素

选择好安装点后，通过相应线长、线径和输入电压可看出调压装置的预期输出电压。以下一些情况可能会影响到预期效果:

1)变压器容量偏低，会造成高峰期时变压器输出电压偏低，使调压装置输入电压低，而达不到预期输出电压的效果;

2)四线制不平衡情况会增大线路的损耗，使调压装置输入电压低，而达不到预期输出电压的效果;

3)预选点处前、后的负荷情况及用户数量，如前面负荷大，会增加前面线路的损耗，使装置输入电压低，也达不到预期输出电压的效果。

4 结束语

针对农村电网低压供电线路长、负荷变化大而造成末端用户电压低的情况，低压调压器在不需改造线路、不需新建和分拆台区、不需对配变增容的情况，能够直接有效地解决台区低电压问题，且输出为正弦波，无谐波干扰，输出效率高，承受短时超载能力强，不但为供电企业节省了大量的人力、物力，又为用户提供了可靠的电压质量，减少了农网改造的投资，对解决农网低压线路长距离送电低电压问题效果较好。

［1］赵启明，任志强.县级电网无功优化补偿建设与管理［M］.中国电力出版社，2011.

［2］董其国.电能质量技术问答［M］.中国电力出版社，2003.

［3］金德生，金盛.供电企业电能损耗与无功管理手册［M］.中国电力出版社，2007.

［4］姜宁，王春宁，董其国.无功电压与优化技术问答［M］.中国电力出版社，2006.