浅析农村配电网“低电压”问题及治理措施

李其伟，王训杰，陈文学，许雪地

（1. 山东理工大学电气与电子工程学院，山东淄博，255049）

（2. 国网山东省电力公司潍坊供电公司，山东潍坊，261021）

浅析农村配电网“低电压”问题及治理措施

李其伟1，王训杰2，陈文学1，许雪地1

（1. 山东理工大学电气与电子工程学院，山东淄博，255049）

（2. 国网山东省电力公司潍坊供电公司，山东潍坊，261021）

随着农村经济发展及家电下乡的推广，农村用电负荷增长迅速，“低电压”问题已经成为现阶段改善农村电网供电质量的突出问题。针对这一现状，本文调研了农村低压电网问题，并结合实际对其形成的原因进行了分析，提出了农村配电网低电压治理改进措施。改造效果显示：措施有效，“低电压”问题得到解决。

农村电网；低电压；配电网

引言

农村电网虽然经历了多次农网改造工程，但是由于改造工程的不彻底，致使农村电网仍然出现重载甚至过载运行，造成线路末端用户电压过低的现象。因此，研究如何改变农村电网的低压情况，改善供电质量显得尤为重要。本文以某地级市区域为例，进行分析和研究，该市范围内“低电压”用户25 873户，其中县级供电区14 361户，占55.6%，市辖供电区11476户，占44.4%，按不同时间规律低电压规模统计，长期、短期、周期性低电压用户分别为2 169、14 896、8 772户分别占比8.4%、57.7%、33.9%。

1 低电压问题原因分析

现阶段，该市某些公用配电台区为上世纪九十年代投运，该区域内夏季制冷、冬季制热负荷季节性增长幅度高，农村用电负荷增长迅速，目前该区域内配变普遍存在配变重负载、低压供电半径超标、末端电压低等问题，急需新增配变布点，以降低供电半径，减小电能输送过程中的电压损耗［1］。通过对全市低电压台区、用户的深入调查，总结分析了农村低电压的成因，大致分为如下几方面。

1.1农村用电负荷急剧增长

近年来，大量家用电器逐步进入到普通农民家庭，空调、电饭煲等大功率电器的使用数量不断增多，再加上农村化工业、种植业、养殖业等迅速发展，这些因素都不可避免的引起用电量的增加。2010～2014年该市辖区内县级供电区最大负荷由876 MW增长至1152 MW增长率为7.1%，负荷的急剧增长造成部分设备出现重过载情况，引起末端电压偏低，此外由于农村用电季节性负荷特征明显，在农灌、春节等用电负荷高峰时刻，对低电压的形成都具有一定的影响。

1.2供电半径过大

该市是组群式城市，其中三个县的面积达2 976平方公里，自2011年以来，三县投运110 kV、35 kV变电站共十座。未投运之前，县级投资比例较小，农村地区变电站数量相对较少，变电站之间的输电线路较长，且农村地区的负荷分布较为分散，农网的覆盖面积非常大，线路长度经常超过规定的供电距离，线路损耗较大，进而引起较严重的电压降。

1.3配变布点不合理、线路选型标准偏低

由于早起配电变压器布点的选址没有基于配电网整体来考虑，造成了选址不合理、容量不满足要求的问题，同时由于所在台区的供电范围不断扩大，许多大型用电负荷由于场建问题距离变压器较远，致使大功率负荷位于线路的末端，而早起的配电变压器选址往往安装村头位置，这种不合理的配电布点加剧了线路末端低电压问题［2］。同时，之前的农网改造资金主要应用在了解决偏远地区少数用户的用电问题上，配电线路的选型相对较低，存在大量的未改造线路，经改造的线路也大都采用的是线径较细的架空线路，这显然不能满足农村用电负荷快速增长的需求，在用电高峰时段部分农村线路存在长期过载运行的现象，加速了线路老化，造成导线出现断股现象，线路上的损耗非常大，电压降落较大。

1.4三相负荷不平衡

配电台区中三相电流不平衡，也是引发低电压问题的主要原因，在农村低压配电系统中大多数采用的是TT或TN-C三相四线制供电，有时候接线人员为了取线的方便，通常会随机取两相（如A、C相）接到用户线进行供电，如果该区域连接到A、C相的负荷较多，尤其是接入的有大功率负荷［2］，就会造成A、C相电流比B相电流大，而B相电压较A、C的相电压偏高，若配电台区的负荷依然无序的扩展，那么起初相对平衡的三相电流，会出现较大的不平衡，造成客户端电压质量下降。

1.5运营体制不完善

运营管理不到位也是造成低电压的问题之一。该市辖区内低电压数据收集的有效方式主要通过用户投诉和智能电能表采集，对于收集的低电压数据没有进行有效分析，部门领导没有制定低电压监测管理体系，各部门职责不够明确，缺乏有效的需求侧管理手段；此外，电压监测点不能够完全覆盖监测区域，监测信息上传过程中出现错误，使低电压问题不能及时采取有效措施，导致电压质量不稳定。

1.6无功补偿能力不足

农网中存在大量的感性负荷，这些感性负荷消耗大量的无功，造成无功功率在配电网线路中的流动，极大的增加了有功网损与电压降落［3］。目前，因为对农网区域内无功缺额的统计不到位，致使无功就地补偿的能力不足，存在较大的无功缺额，间接的造成农网低电压的问题。

2 低电压治理实例分析

（1） 35 kV敬仲变电站10 kV呈羔线陈家配电台区增加布点

治理原理：配电台区新增布点就是在原来的台区内新增一台或多台配电变压器，使原来距离配电变压器较远的负荷接到新增的变压器上，缩短台区内的供电半径，减轻原来配电变压器的负载。新增布点的选址要综合考虑该台区当前的负荷分布及未来几年的负荷分布。该手段有效的解决了由于供电半径过长、配变重超载造成低电压问题。由于投资成本较高，该方案一般只针对无法通过配变调档、三相负荷调整及投切无功补偿装置等方法解决低电压问题时使用。

通过现场调查发现该台区存在配变重过载，户均容量低，动力负荷较大，低压供电半径长，末端电压低等问题，现存在低电压用户33户，不能满足其用电需求，因此，亟需新增配变布点，以提高供电质量和供电能力。该台区现运行S9-200 kVA变压器2台、S11-315 kVA变压器1台；配变负载率75%，供电半径为650 m，无无功补偿设备。为改善以上不足经过分析需要增加3台200 kVA配变、10千伏延伸JKLGYJ-95/10绝缘导线0.75 km、敷设YJV22-3×70电缆0.14 km；新增配变布点接入低压网络须切改0.4 kV YJV22-4×150电缆0.14 km、YJV22-4×25电缆1.98 km，并增加低压无功补偿和低压综合配电箱各3台。

改造效果：配变新增布点后，低压供电半径缩短为250 m，负荷高峰期现场实测末端用户电压为230.5 V，电压恢复正常。

（2） 110 kV中埠变电站10 kV园艺线铁冶村增加低压无功补偿装置

图1　现场施工图

治理原理：在配电台区就地合理配置低压无功补偿装置，可以补偿配变台区无功需求，确保配变台区功率因数，满足供电用户需求，达到最佳补偿效果，有效地降低线路、变压器的有功、无功损耗，进而改善负荷末端电压偏低的问题。

低压动态无功补偿装置可以自动跟踪，分析电网和无功补偿装置的运行状态和系统无功缺额，现在动态补偿通常采用的是调压式无功补偿模式，通过利用调压器来实现电容器运行端电压的调节［4，5］，从而对并联电容器的无功输出进行动态调节。低压动态无功补偿装置中大多数采用的是柱上动态无功补偿装置，一般安装在10 kV配电系统的杆塔上，方便对设备的检修与维护。

图2　低压动态无功补偿装置的系统接线图

治理效果：采用低压无功补偿技术，可以使低压线路的用户端电压从原来的0.75倍额定电压提升到1.05倍额定电压，配变功率因数从原来的0.85提升到0.96。采用低压并联电容器治理的农村的低电压，减少了变压器和线路的有功功率损耗和电压损耗。

3 低电压治理改进措施

综合考虑该地区低电压现状，并结合实例分析，提出以下针对本地区低电压治理的改进措施：

（1）对于线路不再使用长距离单相供电方式，每个用户必须按照“三相四线”方式供电，不得出现户均220 V（单相两线）长线路进行简单换线。

图3　柱上配变无功补偿装置

（2）通过用电信息采集系统采集数据，监控、分析台区负荷不平衡情况，对三相不平衡情况进行分类统计，并按轻重缓急确定三相不平衡装置安装选点。单相最大负载率≤30%时，不计算三相不平衡度，仅统计累计时间；单相最大负载率＞30%时，计算三相不平衡度，并按三相不平衡度＜15%、50%＞三相不平衡度≥15%、三相不平衡度≥50%进行分类，并统计各阶段累计时间；同时基于累计数据分析，得出配变选定时段内最大不平衡度。

（3）提高配网无功补偿能力，优化无功补偿装置配置。在无功补偿环节，要坚持全面规划，合理布局以及全网优化等原则，合理的配置无功装置。根据农村地区的负荷特点进行配电网无功优化，在35 kV变电站内通过计算固定的无功缺额与电压波动情况，合理的配置电力电容器的输出容量。对于一些大容量的感性负荷，要采取动态无功补偿装置进行补偿，采取集中补偿与分散补偿相结合的补偿模式，实现无功的动态平衡，提高电压质量。

（4）变压器分接头的调整。根据PMS管理系统对该市所有供电所公变台区的变压器分接头状态进行台账建立，实时上传所有配电变压器分接头运行档位的信息，并针对台区内低电压客户档案及所在公变台区电压状况与负荷情况，对引起用户低电压的原因进行及时的分析，根据实时情况及时的调整配变分接头的运行档位，保障用户的电压质量。

4 结论

截止到6月底，该市共完成320个低电压台区建设与改造，并计划完成1.5万个长期和季节性低电压客户治理，利用智能电表、配电终端等手段实现了对配电低压侧电压、负载三相不平衡、功率因数以及客户端的实时监测。

总之，农村电网低电压问题在治理过程中，要遵循技术改造与管理运维并重的原则，只有不断深化低电压综合管理制度，大力推进低电压技术改造工程，做好低电压台区治理的跟踪分析，才能最大化提升低电压治理成效。

［1］郭炜. 农村“低电压”综合治理问题浅析［J］. 价值工程，2013（30）: 73-74.

［2］许强. 农村低电压治理与农网升级改造［J］. 科技与企业，2011（11）: 161-162.

［3］崔正启. 实施农村电网升级改造中的问题探讨［J］. 科技创新与应用， 2013（5）: 156.

［4］周志中. 农网“低电压”综合治理及无功优化系统［J］. 宁夏机械， 2011（2）: 47-49.

［5］霍大勇， 赵颖博. 农村电网存在的问题和对策［J］. 科技创新导报， 2007（16）: 40.

李其伟（1992-），男，硕士，电力系统及其自动化。

E-mail: 361003517@qq.com

陈文学（1993-），男，硕士，电力系统及其自动化。

许雪地（1990-），女，硕士，电力系统及其自动化。

Analysis of Rural Distribution Network "Low-voltage" Problems and Control Measures

Qiwei Li1， Xunjie Wang2， Wenxue Chen1， Xuedi Xu1（（1. Shandong University School of Electrical and Electronic Engineering， Zibo， Shandong， 255049， China）（2. State Grid Electric Power Company Weifang， Shandong Province， Weifang， Shandong， 261021， China）

With the development of rural economy and the promotion of home appliances to the countryside， the rural electricity load rapid growth， "low voltage" has become a prominent issue at this stage to improve the quality of rural power supply. In response to this situation， this paper investigates the rural low-voltage power grid problems， combined with the actual reason for its formation is analyzed； the low-voltage distribution network of rural governance is improved.

Rural Electric Network； Low-voltage； Distribution Network

TM77

A

2095-8412 （2016） 04-628-04

工业技术创新 URL： http://www.china-iti.com 10.14103/j.issn.2095-8412.2016.04.012