农村配电网网络结构优化与评价研究

刘宏伟 李 牧 韩洁平 刘 珂 侯惠娜

（杭州供电公司，浙江 杭州310000）

1 概述

农村电网是国家电网的重要组成部分，建设以“坚强、智能”为特征的新型农网，是我国进入新时期后农电工作的新任务。由于近年来经济水平逐年增长，农村地区居民生活水平不断提高，所以农村用电负荷也逐年上涨，对农网升级发展、各级电网协调发展提出了更高的要求。基于以上背景，本文以长三角地区一个典型村的农网为例，针对农网网络结构优化和评价展开研究。

2 配网现状分析

2.1 配网概况

长三角地区农网以小作坊企业用户负荷为主，居民用电为辅。该典型村村在2008 年至2009 年进行过一次农网改造，目前村内主要涉及10kV 线路2 回（1#线共计配变33 台、其中公变14 台；2#线共计配变16 台、其中公变8 台）；上级变电站为110kV，主变2 台/40MW，最大负载率均在70%～80%之间。

2.2 目前存在的问题

受地区特色影响，该村小作坊企业电力用户较多，目前存在的问题主要为。

2.2.1 农网网架结构有待完善。目前10KV 配电线路以架空线路为主，该线路挂接的用户以小容量的专变用户为主，专变用户电气分布较密集；且大多数线路为变电站出线放射状供电形式，线路联络明显不足。

2.2.2 线路容量不满足用户要求，布点增容还需继续实施。

2.2.3 供电半径范围的合理化。

2.2.4 无功补偿的合理化。

2.2.5 电网存在大分支的现象。

2.2.6 联络开关设置存在合理性问题。

3 农村电网改造与建设

此次农网建设与改造，应根据现有结构和实地情况，分析用户分布，对负荷进行分配规划，进一步实现电网结构优化。本文主要从供电范围优化、网络布局优化和低压配电网改造这几个方面入手。

3.1 农村电网供电范围优化

该村农网负荷密度较小、负荷点分散，在实际操作中可视为二、三类的均布负荷，采用开式电网供电。对于该种类型电网，可以构造一个“理想网络”，来确定优化供电范围。并将负荷密度和10kV 导线线径作为优化变量，计算可得10kV 供电半径优化结果，如表1 所示。

由于0.4kV 供电半径主要受允许电压损耗的约束，因此其供电半径，即优化供电半径按最大允许电压损耗计算。

表1 10kV 线路供电半径优化计算结果

3.2 网络布局优化

本文主要研究10KV 配电网接线的优化，针对该典型村实际网络布局情况，采用动态规划方法，分多个阶段进行寻优，每个阶段都要依照约束条件的要求，对多个方案进行分析、对照、取舍。约束条件如下：

3.2.1 电源点到任一负荷节点的电初始状态电压损耗都不应超过允许范围；每一段线路的截面都不应大于最大适选的标称截面。

3.2.2 各阶段的最优方案按照年计算费来选择。每个方案的年计算费主要包括新增线路的费用，以及新增线路和负荷引起变化所增加的费用。

上述方法可以适应该村农网负荷分布不均匀的特点，对长三角地区农网各个电压等级网络布局优化有着一定的指导意义和普遍适用性。

3.3 低压配电网的改造与建设

依据农村低压电网改造“小容量、密布点、短半径”的总体原则，在保证供电安全、可靠运行的情况下，尽力实现经济性，低压配电网改造应遵从如下几条：

3.3.1 电网结构简化，以辐射供电力主。

3.3.2 配电变压器台必须设置在低压供电台区的负荷中心。

3.3.3 0.4kv 低压线路路径无迂回供电，其供电半径在0.5km范围内，以满足质量要求；超过0.5km 时，使用高压。

3.3.4 同一低压电网不得采用TT、TN-C、TI 系统中两种及以上不同的供电系统，但是不同用电性质的台区不受此限制。

3.3.5 以农村照明为主、负荷较小且分散的综合台区，采取TT 系统的供电方式。

3.3.6 以动力用户为主，兼有照明设备的乡镇所在地及负荷集中、密度较大的综合台区，应采用TN-C 系统的供电方式。

3.4 农网改造的预期效果

农网改造可以在充分利用现有资源和确保提高供电质量前提下，根据该典型村实际情况，合理规划，调整变压器位置和出线路径，升级淘汰超龄设备，优化电网结构和电网运行方式。

3.4.1 根据实地情况优化网络架构。根据当地负荷、环境等因素，调整供电线路长度，减少不合理供电，提升投资效益和供电效率。

3.4.2 针对农村负荷周期性情况，合理选择变压器。该村负荷周期性变化，会出现负荷率低于30%的情况，可通过使用母子变压器等方法，满足周期性用电波动；并且在安装地点的选择上应满足经济性和合理性，尽量装在负荷中心。

3.4.3 节能减排，环保设备加快推广。农村动力用电易造成变压器和供电网络部分时段空载、无负荷损耗，为改善这个问题，可以使用节能自动转换开关，提高变压器在用电低谷的转换率、升高二次电压，以提高其负载利用率。

4 农村电网结构优化效果评价

本文从以下几方面进行效益分析。

4.1 经济效益分析

该村占地约2 平方公里，供电线路长度近334kM，全地区农网供电，通电率99.9%，电网结构优化和改造后，购售网损将会降低0.5%，低压线损率降低3%。

4.2 综合效益分析

4.2.1 拉动区域经济增长。农网升级改造首先拉动电建企业及其原材料、设备厂家需求，可以加快当地装备制造业发展，从而促进地区经济发展。

4.2.2 促进节能减排。优化改造后10kV 及以下综合线损率呈下降趋势，同时能源利用效率会有所提高，节约用电量，降低碳排放量。

4.2.3 可靠性效益。根据配电网规划想要达到的效果，制定规划目标，并随着不断优化农网网络结构，供电能力将进一步提高，供电可靠性也将随之提高。农网可靠性和电能质量的提高，首先保障电网运行安全，减少停电次数和设备故障，降低运维成本；其次可以保证用户安全生产，为用户减少不必要的损失，提升利润率。

5 结论

本文以一个典型村为例，对长三角地区农村配电网建设与改造问题进行了研究，通过对现状进行分析，对长三角地区农村配电网的发展提出了一些建议和设想：一是提高现有农村电网可靠性指标；二是加大农网投资，加强农网基础设施建设，理顺农电管理体制，实现在更大范围的“以城带乡”，实现城乡电力一体化和均等化；三是理顺农村电力管理体制，逐渐整合所属县公司的部分业务，提高电网整体运行与管理效率；四是多渠道加大农网建设投入，加强组织领导，完善工作机制，保障农网建设与改造工程顺利实施。