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关键词: 农村低压电网;电压质量;农网改造
中图分类号:TM711 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2014)04-0070-03
0 引言
农村配电变压器负荷大多为动力与照明混用,加上农村用电的特殊性,农忙、农闲的用电量相差悬殊,造成配电变压器输出电压时高时低;而电压的波动对各种用电备的性能、生产效率和产品质量都有不同程度的影响。电网中线损的大小与运行电压的平方成反比,线损高低直接反映供电企业的设备状况和经营管理水平,提高电压质量,降低线损是提高供电企业经济效益和社会效益的重要手段。
1 云南农村低压电网电压质量现状分析
由于云南省是少数民族聚居地,其自然地理条件、社会经济情况都与平原地区有很大的差别,大部分农村山寨依山而建。农村低压网络主要是10kV及以下配电线路构成的,是以农村农牧民群众电炊、电热、生活照明、农副产品加工、农田灌溉、乡镇工业等用电形成的配电网络。最近几年,云南省在农网改造和运行管理方面作了大量工作,确保了部分地区电压稳定运行。但受诸多客观条件的限制和传统运行管理思想的制约,电力单位对农网的运行管理仍部分环节有待改进。具体来讲,云南省农网运行问题主要表现在以下几方面:
1.1 电网结构薄弱,供电能力不足 农村电网多为辐射网,环网供电范围小,负荷转移能力差,事故、检修停电范围大,供电可靠性较低,单主变、单回路供电区域较多,变电站之间转供电能力差,保护配置不全,安全水平与自动化水平都很低,因而供电可靠性普遍较低。近年来,由于家电下乡政策的落实,农村家用电器数量剧烈增加,现有的供电能力已不能满足乡村用电需求。
1.2 电能质量合格率低 最近几年,农村生活质量的改善使得农网用电需求激增,农网运行负荷逐年增加。现有中压配电网线路截面小、回路数少、无功补偿不到位,加之不合理的配变布局,使得电压合格率基本维持在一个较低的水平。据量测,95%的10KV配网电压达不到运行要求。此外,低压电网运行效率也很低,一些地区线损率已超过15%。
1.3 输供电设备陈旧、安全及可靠性低 农网中运行的变压器大多属于高耗能型,有的地区占80%。部分农网低压架空线还是单股线、破股线、铁线等,给农民的生命和财产安全造成一定的威胁。
1.4 农网布局不合理,缺乏长远规划 由于缺乏规划,农村电网配电变压器分布不合理,低压线路迂回曲折,直接造成农村电网的损耗居高不下,历史客观条件的影响和在主观上重视程度不够等原因,一些边远山区如迪庆、怒江文山等少数名族聚集地仍有无电地区,直接阻碍了农村电能销售的增长。
2 影响农村低压电网电压质量的原因
农村低压供电网采用380/220V系统供电,随着农网改造的深入,供电电网的电压质量已引起人们的重视。然而一些农村地区用电需求仍然过快增长,部分农村配网还未进行过改造,一些低压老旧线路使用年限久、安全隐患较为突出,为农村用户安全可靠用电带来了严峻考验,使得电压合格率普遍较低。具体来讲,影响农网稳定运行的因素主要有以下几方面:
2.1 农网电压偏移问题的成因分析 县级和县级以下的农电配电网点布局分散,线路输电半径过长。日负荷曲线经常大幅波动,且无功补偿不到位;配电范围内小水电站洪枯水期出力存在较大差异,一到枯水期,配电网电力供应能力明显不足。加之前期规划时对用电负荷估计不准,输电线路普遍为小截面导线,电网运行一段时间后电网电压运行明显不稳,严重时甚至威胁农电设备的安全运行。根据《全国供用电规则》可知受电端电压变化幅度必须在以下范围之内,35KV高压供电为额定电压的±5%、6~10kV高压供电及低压动力用户为额定电压的±7%,低压单相用户为额定电压的+5%~-10%。
2.1.1 输电半径过长 农村地区住户分散,供电网点也相对分散,供电线路长距离运行。一般情况下,农村10kV输电线路的输电半径基本都达到了20~30公里,规定的经济输电距离为15公里;低压线路输电半径基本在1000~2000m,而规定的经济输电半径为800m。实际线路输电半径远远超出经济的距离是造成电压损耗的主要原因。
2.1.2 中性线断线造成电压偏移 当三相负荷基本持平时,中性线可以使低压星形供电系统电压维持均衡值,确保三相负载电压始终维持在允许范围内,以满足家用电器和农电设备的用电需求。但如果三相负荷波动较大,使得中性线断线,负载最小相的电压可能会超出额定范围,严重时会影响农电设备的安全运行。而380/220V低压供电系统又很难保持三相负荷平衡。
2.1.3 日负荷曲线大幅度波动 当前,随着更多惠农政策的颁布,农村生活质量大大改善。农忙时节和新年期间农村地区外地务工人员集中返乡、农村生活用电负荷激增,可能导致的农村个别地区出现低压配电设施满载、过载运行。农村的企业大多采取单班制生产模式,用电高峰集中在白天时段,每到农忙时节农电网络的日负荷曲线就会出现大幅波动,峰谷负荷的差值不断加大,电压运行极不稳定,甚至某些高峰时段低于额定电压,每到低谷负荷阶段,电压又会急剧升高甚至超过额定值。
2.2 农网高电压问题的成因分析
2.2.1 由于相、中性线接线错误,造成电压升高至线电压 电力施工中,通常用相线、中性线同杆架设或同时沿墙敷设380V三相四线制低压配电线路。在农网改造时,易发生接线错误,如果接线过程中误将中性线作为相线,其它两相线与“中性线”之间的电压将升高到线电压,将会造成电器损坏甚至火灾等事故的发生。
2.2.2 变压器分接头位置需要调整 部分用户为了提高配变二次电压,将配变装置出厂时本应接在II分头的分接头刻意接入III分头,使得用户电压偏高。当变电所10kV出口电压达到上限后,配变二次出口电压达到最大值258.4V;当变电站的瞬时电压大于额定电压,二次电压最大可达到269V。由于一部分10kV配电线路负荷大幅度波动,而线路中又装有配套的无功补偿电容,当负荷较小时,在线路上形成过补偿,造成10kV线路电压过高。
2.3 农网低电压问题的成因分析
2.3.1 线路导线截面小 改造农网时,一些区域因无法准确预测用电负荷,采用了截面较小的导线输电,两年后用电符合不断增加,已有小截面的线路无法满足供载流量的要求。
2.3.2 无功补偿容量不足 农村低压电力网中装有多个负载率低的异步电动机及配电变压器,这些设备无功负荷通常较高,因而运行时自然功率因数偏低。运行时一旦补偿并联电容器容量达不到运行需求,线路便会大量输送无功功率而造成电压损耗,继而出现电压偏低的问题。
2.3.3 10kV或低压配电线路供电半径长 供电半径要根据电网系统供配电能力而定。如果供电半径过长,就会相应加大线损,长期运行会出现电压偏低的问题。农村地区用电高峰期集中出现在春秋季农忙时节,电压偏低会对农业生产活动造成较为严重的影响。电网中现有主变压器,有载调压装置投运率低或调压操作滞后于用电需求,部分农户采用小容量配变器,用电高峰时段配变器超负荷运行,极大的影响了供电质量。
3 改进农网电压质量的措施
近几年,随着云南农村地区旅游餐饮业、果菜种植业的兴盛,以及家电下乡和各种农用机械的增加,村民用电增长过快,农村电网的负荷不断增长,出现了‘卡脖子’现象,部分偏远山区的农村电压质量偏低。今年,我们分期实施了农网改造升级工程,确保让农村地区享受到与城里人同等质量的用电服务,让农民朋友用上安全电、舒心电、满意电。”具体来说,在改善农网电压质量方面主要有以下一些措施:
3.1 电压偏移的调整措施
3.1.1 利用电容器进行补偿 在每一台异步电动机上配套安装随机补偿并联电容器,使其同步于电动机的运行状态,从而调整并优化异步电动机的运行功率因数。过长的输电线路会使电路产生的分布感抗,此时可通过串联电容器来调整线路参数, 以控制线损,提高线路输电效率,确保供电稳定高效。
3.1.2 调整生产班次使日负荷曲线尽量平稳 通过加强行政管理,配合经济、技术等方面的管理措施,采用移峰填谷的供电形式缓解用电高峰。下午5~10时通常为用电高峰期,可在这一时段推行限电政策,同时鼓励深夜24时~次日6时用电。试行强制农村乡办企业的单班制生产为双班、三班制生产,最大限度控制日负荷曲线的变化,以达到节能降耗的效果。
3.1.3 重新调整低压供电系统的三相负荷,做好中性线的重复接地 为保障用户冬季安全可靠用电,我单位积极组织人员对辖区内运行线路、变压器等配网设备开展负荷测试和红外测温工作,对重载负荷线路及设备进行重点查验,并制定了详细的工作计划及测温测负荷安全作业指导书。安排人员在晚19时至22时的用电高峰期,对配电变压器及低压出线进行电流及温度的测量温度,及时处理变压器超负荷运行、三相负荷不平衡等缺陷,并对配电线路的电缆头、高压分接线箱,环网柜展开红外测温,及时监测负荷变化和设备的健康情况。中性接地线的材质与截面必须与相线相同。实际运行中,还需参考位置信息布设二、三处重复接地(接地电阻≤10Ω),以防负荷侧电压中性点偏移设计位置,实现三相电压基本对称平衡。
3.2 综合整改电压偏低的问题
3.2.1 加强农村用电负荷特性及需求侧分析 根据用电需求,大力推行农网改造计划,合理调整县域电网结构和电源点布局,改善农网调压能力,提高供电效率。同时,不断强化低压用户负荷需求管理,借助集体系统建设和装设配变综合监测仪,收集配变和低压户用电负荷相关信息,针对其特性展开综合分析,并参考分析结果进行后续的规划建设和运行管理。
3.2.2 强化运行管理和营销数据分析 配网运行状态检测分析常态化,能够使电力单位实时掌握各配电台区负荷结构和运行特点,并且能够提高低电压普查的工作效率,从而帮助电离电位掌握本单位供电辖区低电压用户的分布状况,以便进一步完善电力服务保障体系。加强电网营销数据分析,有助于建立以客户为导向的协同服务体制,提升故障报修、居民缴费、客户用电安全等服务能力。同时为建立差异化服务机制提供参考依据,加强与重要客户、大客户、高危客户及弱势群体的联系沟通,提前了解政府重点工程的用电需求,进行跟踪服务。此外,要进一步完善优质服务月度例会制度,加强服务事件专项考核,形成一级抓一级的服务保障体系。
3.2.3 加强对农村低电压地区的线路设备改造 为解决农村电网薄弱问题,电力单位在指导居民用户合理开展错峰、避峰用电的同时,组织人员对城乡结合部和农村配电网进行排查。为加快报装接电速度,电力单位及时召开专题会议,制定周密有序的施工方案,按照优先保障、优化流程、优化方案、优质服务的原则和受理快、勘查快、施工快、验收快、送电快的要求,极大地提升了工作效率。同时严把图纸会审关和竣工验收关,有效提升工程质量,切实解决农网架设薄弱、供电质量不高,供电能力不足,供电损耗大等现象。改造后,高标准的低压线路穿过村庄,房屋上的进户线路安装整齐,全新的配电表箱代替了破旧的表箱、私拉乱接的线路消失不见,村容村貌焕然一新,为整个村庄增添了一道亮丽的风景线。
3.3 解决电压偏高的措施 一是对广大电网用户开展用电知识的宣传和培训,提高其对电压质量的监督意识;二是合理调整配电变压器的分接头;三是将变电所主变有载调压装置作为重点监管环节,以保证10kV母线电压符合运行要求;四是通过自动投切装置严格控制10kV和低压线路的无功补偿。
4 结束语
农村电网的改造提高了农村电网的安全水平和供电能力,降低了线损,在逐步实行“同网同价”后,减轻了农民经济负担,促进了农村用电量的增长,对扩大内需消费,促进经济增长起到了积极的作用,如何改好电网,让广大群众用上安全电、放心电,值得每一个学习者和电力工作者和去深入分析研究。农村电网是农村重要的基础设施之一,云南省应积极响应国家的号召,落实政策要求。在农网改造升级中对电能质量给予高度重视。为更好地服务“家电下乡”和社会主义新农村建设,必须加强对农村低压电压质量问题的治理,加快对农村电网的升级改造。
参考文献:
[1]丁超,张娟.试析农村电网改造的思路和措施[J].黑龙江科技信息,2011(21).