橫琴新區(qū)配網(wǎng)電壓等級(jí)提高到20KV與農(nóng)網(wǎng)影響

曾輝建

【摘 要】 橫琴新區(qū)10kV線路農(nóng)網(wǎng)的部分升級(jí)改造后，隨著近年來農(nóng)村用電負(fù)荷逐年大幅上升，由于電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)速度滯后，造成農(nóng)網(wǎng)20kV線路末端低電壓情況時(shí)有發(fā)生。為此，本文詳細(xì)分析了農(nóng)網(wǎng)20kV線路末端低電壓的原因，提出了解決措施，可供參考。

【關(guān)鍵詞】2 0 k V農(nóng)網(wǎng)；低電壓；用電負(fù)荷；調(diào)壓管理；解決措施

【中圖分類號(hào)】TM411+.4【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A【文章編號(hào)】1672-5158（2013）07-0373-02

近年來，珠海橫琴新區(qū)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)進(jìn)入了快速發(fā)展軌道，農(nóng)村用電需求大幅增長。而另一方面，整個(gè)珠海橫琴新區(qū)原來只有3個(gè)變電站，農(nóng)村電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)速度滯后，特別農(nóng)村家電下鄉(xiāng)政策實(shí)施以來，農(nóng)村地區(qū)用電負(fù)荷大幅提升，落后的農(nóng)村電網(wǎng)與高速增長的農(nóng)村電力需求之間形成了一定的反差，供電能力和電壓不足已經(jīng)成為廣大農(nóng)民反映較為強(qiáng)烈的突出問題。雖然，近幾年已逐漸重視農(nóng)網(wǎng)的建設(shè)與改造，在改善電壓質(zhì)量方面做了大量的工作，解決了一部分地區(qū)的電壓不足問題，但由于客觀條件的限制等原因，當(dāng)前珠海橫琴新區(qū)農(nóng)村部分仍然存在電壓質(zhì)量偏低的問題，直接影響到農(nóng)村電網(wǎng)末端電力用戶高效可靠、節(jié)能經(jīng)濟(jì)用電水平。因此，珠海供電企業(yè)結(jié)合農(nóng)村電網(wǎng)實(shí)際情況，采取相關(guān)技術(shù)措施，解決農(nóng)網(wǎng)線路末端低電壓問題，讓農(nóng)村群眾“用上電，用好電”。

1 電壓質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及10kV農(nóng)網(wǎng)低電壓現(xiàn)狀

1.1 中低壓配電網(wǎng)電壓質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)國家電網(wǎng)農(nóng)[2003]293號(hào)文關(guān)于印發(fā)《國家電網(wǎng)公司農(nóng)村電網(wǎng)電壓無功和供電可靠率管理辦法的通知》中的相關(guān)技術(shù)要求可知：35kV及以上電壓等級(jí)供電的，其電壓正、負(fù)偏差的絕對(duì)值之和應(yīng)不超過標(biāo)稱電壓的10%；10kV及以下三相供電的，其電壓允許偏差為標(biāo)稱電壓的±7%（即：10kV為9. 3kV～10.7kV；380V為353V～407V）；低壓220V單相供電的，其電壓允許偏差為標(biāo)稱電壓的-10%～7%（即：198V～235V）；對(duì)于電壓質(zhì)量有特殊指標(biāo)要求的電力用戶，其供電電壓允許偏差值應(yīng)嚴(yán)格按照供用電協(xié)議執(zhí)行。

1.2 10kV農(nóng)網(wǎng)低電壓現(xiàn)狀

由于農(nóng)村10kV電網(wǎng)在技術(shù)升級(jí)改造前受到產(chǎn)權(quán)歸屬、自動(dòng)化水平較低、建設(shè)理念滯后等因素的制約，加上農(nóng)村中低壓配電網(wǎng)的電壓質(zhì)量管理工作長期得不到供電企業(yè)的重視，即便在農(nóng)網(wǎng)改造后對(duì)農(nóng)村中低壓配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)有了較大優(yōu)化改進(jìn)，但由于沒有充分結(jié)合農(nóng)村社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速率，沒有進(jìn)行詳細(xì)的用電需求分析，導(dǎo)致農(nóng)村20kV及以下中低壓配電網(wǎng)終端低電壓問題依然存在，不能從根本上確保終端用戶的供電電壓質(zhì)量水平。

2 農(nóng)網(wǎng)10kV線路末端低電壓原因分析

2.1 農(nóng)網(wǎng)結(jié)構(gòu)較薄弱

電網(wǎng)結(jié)構(gòu)較為薄弱是農(nóng)村10kV配電網(wǎng)中面臨的主要問題，珠海橫琴新區(qū)跟全國大多農(nóng)村一樣，也存在變配電臺(tái)區(qū)地址與區(qū)域負(fù)荷中心不匹配，尤其是部分20kV饋電線路，其距離較遠(yuǎn)、負(fù)荷較重、分支線路較多，加上日常運(yùn)行維護(hù)管理技術(shù)措施不到位，導(dǎo)致線路首端電壓偏高、終端電壓偏低，嚴(yán)重影響供電電壓質(zhì)量水平。

2.2 用電負(fù)荷急劇增加

近幾年來，珠海橫琴新區(qū)以及農(nóng)村社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，橫琴新區(qū)工業(yè)用電快速發(fā)展，所上工業(yè)都是幾百億的大項(xiàng)目，而農(nóng)村日常生產(chǎn)和生活用電負(fù)荷急劇增加，春、秋兩季進(jìn)入用電低谷期，系統(tǒng)電壓增高；冬、夏兩季進(jìn)入用電高峰期，人均用電量大、用電負(fù)荷集中，其人均用電量將比春、秋兩季高2～3倍左右，這樣勢必會(huì)導(dǎo)致用電高峰期10kV配電變壓器運(yùn)行存在過負(fù)荷甚至超負(fù)荷工況，供電導(dǎo)線嚴(yán)重發(fā)熱，線路過流損耗引起線路壓降增大，進(jìn)而引起線路終端電力客戶的供電電壓偏低，影響其正常高效用電。

2.3 調(diào)壓管理工作落實(shí)力度較弱

以前舊有的10kV線路、配電變壓器、以及配電裝置進(jìn)行技術(shù)升級(jí)改造后，雖其供電能力得到加強(qiáng)，但由于日常調(diào)壓管理工作落實(shí)不到位、未能根據(jù)負(fù)荷實(shí)際情況實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整配變抽頭擋位，導(dǎo)致終端20kV配電變壓器抽頭擋位與實(shí)際負(fù)荷不匹配；一些偏遠(yuǎn)落后的山區(qū)，沒有按照要求配置無功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置，有的雖配置了無功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置，但運(yùn)行監(jiān)視維護(hù)措施未能有效跟上，未能及時(shí)對(duì)20kV配電網(wǎng)運(yùn)行工況進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤處理；有的變配電臺(tái)區(qū)未按照相關(guān)規(guī)定設(shè)定D類電壓監(jiān)測、監(jiān)控點(diǎn)，或雖配置D類電壓監(jiān)測設(shè)備，但由于運(yùn)行服役時(shí)間較長已出現(xiàn)損壞、數(shù)據(jù)顯示不準(zhǔn)確等問題，導(dǎo)致不能準(zhǔn)確可靠進(jìn)行終端電壓監(jiān)測分析和低電壓預(yù)防控制；20kV變配電臺(tái)區(qū)基礎(chǔ)自動(dòng)化設(shè)施不全和自動(dòng)化水平偏低，導(dǎo)致供電區(qū)域出現(xiàn)電壓偏低和電壓波動(dòng)較大問題時(shí)，供電部門不能及時(shí)準(zhǔn)確掌握變配電臺(tái)區(qū)監(jiān)測監(jiān)控點(diǎn)的實(shí)際電壓運(yùn)行狀況，導(dǎo)致供電企業(yè)不能及時(shí)準(zhǔn)確采取有效技術(shù)措施進(jìn)行整改處理，結(jié)果造成供電區(qū)域電壓偏低現(xiàn)象長期存在，影響終端電力用戶安全可靠用電。

3 解決措施

3.1 提高電網(wǎng)電壓等級(jí)、提高輸配電容量

農(nóng)村電網(wǎng)110kV及以下高、中、低壓配電網(wǎng)線損，約占電力系統(tǒng)線損的60%以上，且10kV及以下中、低壓配電網(wǎng)其線損隨負(fù)荷的增加比重越來越大，由原來的40%上升到55%以上。農(nóng)村社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展伴隨電力負(fù)荷急劇增加，已使得10kV農(nóng)網(wǎng)結(jié)構(gòu)適應(yīng)不了供電量快速增長需求，導(dǎo)致10kV農(nóng)網(wǎng)已接近飽和甚至超出輸配電容量需求。將橫琴新區(qū)農(nóng)網(wǎng)從現(xiàn)有10kV電壓等級(jí)提高到20kV，具有以下多方面的優(yōu)勢：

（1）可以提高農(nóng)網(wǎng)輸配電能力，減小供電導(dǎo)線截面，提高電網(wǎng)技術(shù)升級(jí)改造經(jīng)濟(jì)性。

（2）可以提高負(fù)荷，增加農(nóng)村電網(wǎng)輸送距離，提高終端用戶電壓水平。

（3）減少電壓損耗，提高供電電壓合格率。

（4）降低輸電電流，減少線損。

將農(nóng)網(wǎng)電壓從10kV提高到20kV，可以有效確保供電電壓具有較高質(zhì)量水平。輸電線路電壓降與電力負(fù)荷有功功率P、無功功率Q、輸電距離長度L、單位導(dǎo)線電阻R0、單位導(dǎo)線電抗X0、以及電網(wǎng)標(biāo)稱電壓U等均有關(guān)，其電壓損耗可以表示為：

從上述分析可知，如果將橫琴新區(qū)電網(wǎng)由10kV升高到20kV電壓等級(jí)，則在輸送同功率電能時(shí)，線路電流降低為原來的一半左右，損耗百分比只有原來的25%，這樣可以有效降低電能輸送過程中的一次能源消耗，降低線路損耗，提高終端供電電壓質(zhì)量水平。此項(xiàng)應(yīng)用在珠海市橫琴新區(qū)目前正在實(shí)施，整個(gè)橫琴新區(qū)電壓等級(jí)提高到20KV，得到了良好的節(jié)能效果，也符合當(dāng)下的國家產(chǎn)業(yè)政策。以每年橫琴新區(qū)用電10億度算，單線損節(jié)約也要超過千萬，這可不是一筆小數(shù)。如果得以在全國推廣，將會(huì)為我國電力系統(tǒng)降低線損立下汗馬功勞。

3.2 提高20kV變配電臺(tái)區(qū)母線電壓穩(wěn)定性

電網(wǎng)電壓調(diào)控運(yùn)行水平，取決于系統(tǒng)無功功率實(shí)時(shí)平衡程度，即電網(wǎng)系統(tǒng)中各種無功功率電源的無功功率出力，應(yīng)與系統(tǒng)電力負(fù)荷和網(wǎng)絡(luò)損耗相匹配，以確保系統(tǒng)供電電壓在允許范圍，否則系統(tǒng)電壓波動(dòng)將為增大超過允許偏差值，尤其當(dāng)無功功率不能滿足系統(tǒng)調(diào)控需求時(shí)，電壓就會(huì)發(fā)生下降，嚴(yán)重時(shí)將會(huì)引起整個(gè)電網(wǎng)電壓發(fā)生崩潰。要提高20kV農(nóng)村配電網(wǎng)各點(diǎn)電壓的合格率和終端電壓質(zhì)量水平，首先應(yīng)保證10kV變配電臺(tái)區(qū)母線電壓具有較強(qiáng)穩(wěn)定性。通過在變配電臺(tái)區(qū)安裝適當(dāng)容量的集中無功自動(dòng)補(bǔ)償裝置（如：SVC、SVG等），根據(jù)系統(tǒng)負(fù)荷波動(dòng)情況自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)無功補(bǔ)償容量，確保系統(tǒng)無功功率始終處于動(dòng)態(tài)平衡運(yùn)行工況，避免由于無功欠補(bǔ)償或過補(bǔ)償引起系統(tǒng)電壓不合格問題發(fā)生；對(duì)于負(fù)荷波動(dòng)較大的20kV農(nóng)村配電網(wǎng)，在采用無功自動(dòng)補(bǔ)償很難滿足調(diào)壓需求時(shí)，應(yīng)優(yōu)選帶有載自動(dòng)調(diào)壓分接開關(guān)的配電變壓器，通過DSP數(shù)據(jù)處理器運(yùn)算分析形

成對(duì)應(yīng)調(diào)控決策，改變配電變壓器的分接開關(guān)檔位，確保20kV母線電壓具有較高合格率和較強(qiáng)穩(wěn)定性。

3.3 加大無功補(bǔ)償量，提高功率因數(shù)

按照一流供電企業(yè)電網(wǎng)的綜合電壓合格率要求達(dá)到96%以上，必須加大無功補(bǔ)償量、補(bǔ)償位置、補(bǔ)償方式等方面的研究。功率因數(shù)的考核要嚴(yán)格按時(shí)段進(jìn)行，高峰用電負(fù)荷時(shí)段其功率因數(shù)值應(yīng)達(dá)到0.96～1.0之間，合格率要達(dá)到95%以上；低谷用電負(fù)荷時(shí)段其功率因數(shù)值應(yīng)達(dá)到0.93～0.96之間，電壓合格率要大于85%以上。增加對(duì)20kV配電網(wǎng)無功容量的優(yōu)化配置，且優(yōu)化配置時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照“全面規(guī)劃、合理布局、分級(jí)補(bǔ)償、就地平衡”等原則執(zhí)行，同時(shí)認(rèn)真分析供電區(qū)域用電負(fù)荷波動(dòng)和用電增長率情況，逐年提高系統(tǒng)電容器容量所占無功補(bǔ)償容量比，并結(jié)合先進(jìn)在線自動(dòng)化監(jiān)測監(jiān)控裝置，根據(jù)系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行工況智能自動(dòng)生產(chǎn)調(diào)控決策，以利更有效地控制系統(tǒng)功率因數(shù)的總體質(zhì)量水平。要嚴(yán)格執(zhí)行《功率因數(shù)調(diào)整收電費(fèi)》等相關(guān)文件，通過各種獎(jiǎng)懲激勵(lì)機(jī)制讓用戶主動(dòng)參與到無功調(diào)節(jié)工程中，及時(shí)裝好無功補(bǔ)償電容器，通過分布就地平衡提高系統(tǒng)無功補(bǔ)償能力，確保20kV農(nóng)村配電網(wǎng)安全可靠、節(jié)能高效穩(wěn)定的運(yùn)行發(fā)展。

3.4 采用饋線自動(dòng)調(diào)壓器穩(wěn)定終端用戶電壓

饋線自動(dòng)調(diào)壓器是農(nóng)村配電網(wǎng)終端用戶提高電壓的一種先進(jìn)電力設(shè)備，其可以自動(dòng)跟蹤20kV配電網(wǎng)輸入電壓變化值并自動(dòng)調(diào)節(jié)確保輸出電壓恒定在優(yōu)質(zhì)電壓水平。饋線自動(dòng)調(diào)壓器實(shí)際就是三相自耦式配電變壓器，其可以在±30%電壓波動(dòng)范圍內(nèi)對(duì)輸入電壓進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)以滿足用戶端電壓需求，其具體安裝示意如圖1所示。

通過在長距離20kV線路的中末端安裝饋線自動(dòng)調(diào)壓器，當(dāng)線路前端負(fù)荷處于空載運(yùn)行工況時(shí)，線路后端電壓會(huì)出現(xiàn)偏高甚至過高問題，自耦調(diào)壓器可以自動(dòng)跟蹤電壓水平并進(jìn)行自動(dòng)降壓調(diào)節(jié)；在線路前端負(fù)荷較重時(shí)，終端電壓會(huì)出現(xiàn)偏低甚至過低問題，自耦調(diào)壓器可以自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)電壓水平并進(jìn)行自動(dòng)升壓，以確保饋線后端線路負(fù)荷點(diǎn)的電壓具有較高質(zhì)量水平，提高20kV農(nóng)村配電網(wǎng)電壓合格率。

3.5 依靠先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，加強(qiáng)系統(tǒng)電壓管理

結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)、電力通信技術(shù)、傳感器技術(shù)等，利用SCADA數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)、調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)對(duì)20kV變配電臺(tái)區(qū)的電力負(fù)荷、有功無功功率、功率因數(shù)、以及20kV母線電壓進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測，并經(jīng)DSP數(shù)據(jù)處理單元、PLC控制器等自動(dòng)完成電壓合格率的計(jì)算分析、存儲(chǔ)打印等功能。20kV農(nóng)村配電網(wǎng)調(diào)度值班人員可以根據(jù)這些實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息，更加科學(xué)合理地進(jìn)行配電網(wǎng)調(diào)度，使配電網(wǎng)運(yùn)行方式的改變、主變壓器分接頭檔位調(diào)整、無功補(bǔ)償電容器組投切時(shí)段等更加及時(shí)可靠、準(zhǔn)確合理。

4 結(jié)束語

綜上所述，農(nóng)網(wǎng)結(jié)構(gòu)較薄弱、用電負(fù)荷急劇增加、調(diào)壓管理工作落實(shí)力度較弱等，是引起20kV農(nóng)網(wǎng)末端電壓偏低的主要原因。通過提高系統(tǒng)電壓等級(jí)、提高系統(tǒng)20kV母線電壓合格率和穩(wěn)定性、加大無功補(bǔ)償提高功率因素、采用饋線自動(dòng)調(diào)壓器、加強(qiáng)電壓調(diào)控管理等技術(shù)管理措施，可有效提高20kV農(nóng)網(wǎng)末端電壓，為農(nóng)村用戶提供優(yōu)質(zhì)經(jīng)濟(jì)的電能資源。

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