低壓線路自動調壓器在農村電網中的應用

孫國芳

(云南電網有限責任公司普洱供電局，云南 昆明 665000)

0 前言

隨著農村經濟的迅速發(fā)展，農村電網規(guī)模不斷增長，迅猛增長的用電量與當前電網供電及電網結構相差甚遠，造成農村電網低電壓問題極為嚴重，低電壓投訴現象極為普遍，采取有效措施解決當前的低電壓問題迫在眉睫。分析農村低電壓原因，除了加強供電及用電管理外，配電網結構薄弱也妨礙了低電壓整治工作，主要表現如下:

1)一些農村特別是山區(qū)，受地形限制，10 kV 線路走廊非常有限，難以實現“小容量、短半徑、密布點”設計，造成中低壓配網建設標準偏低，配電變壓器臺區(qū)布點不盡合理，不少配電臺區(qū)低壓線路供電長度超過經濟供電半徑，有的導線截面積小，存在大量迂回供電現象。

2)中、低壓線路半徑過長，村民居住分散，山區(qū)配網線路走廊有限，配網結構簡單，多采用單電源放射式接線，因而“點多線長”，0.4 kV和10 kV 線路供電半徑過長，末端電壓較低。

農村電網由于歷史原因，且受電源布點和供電負荷影響，存在低壓線路供電半徑過長、配變重載或過載、低壓線路線徑過小等問題，嚴重影響了農村居民端用戶的電壓質量。某地區(qū)供電局對存在低電壓問題的臺區(qū)(用戶端電壓低于198 V 的公用臺區(qū)，以下簡稱低電壓臺區(qū))進行了收資。在10 909 臺公用配電臺區(qū)中低電壓臺區(qū)為668 個，占比6.12%，其中:電壓低于180 V 的臺區(qū)有466 個，電壓在180 V～198 V 之間的臺區(qū)有202 個。在668 個低電壓臺區(qū)中，按分布劃分(見圖1):分布在臺區(qū)末端的有405 個臺區(qū)，占低電壓臺區(qū)總數的60.63%;分布在臺區(qū)中部的有156 個臺區(qū)，占低電壓臺區(qū)總數的23.35%;均勻分布的有106 個臺區(qū)，占低電壓臺區(qū)總數的15.87%;分布在臺區(qū)首端的有1 個臺區(qū)，占低電壓臺區(qū)總數的0.15%。按供電半徑分(見圖2):臺區(qū)低壓側最長供電半徑超過500 米的臺區(qū)有599 個，未超過500 米的臺區(qū)僅有69 個。另在供電半徑超過500 米的599 個臺區(qū)中，有432 個臺區(qū)末端電壓低于180 V，且均為農村臺區(qū)。

圖1 按電壓分布的低電壓臺區(qū)分布圖

圖2 按供電半徑統(tǒng)計的低電壓臺區(qū)分布圖

根據以上數據統(tǒng)計，要提高農村電網低壓臺區(qū)電壓質量，需從分布在線路末端且低壓線路供電半徑長的臺區(qū)入手，重點通過新建和分拆臺區(qū)、加大低壓線徑、配變增容、加裝低壓調節(jié)器四種措施提高居民端電壓質量。由于有的農村居民用電電壓已低到170 V 以下，嚴重影響了居民用電，故居民用電電壓過低的問題已成燃眉之急，亟待解決，而采取大規(guī)模農網改造的方法解決低電壓問題，顯然短期內無法實現。

表1 低壓調節(jié)器與傳統(tǒng)提升電壓的措施對比分析

1 低壓調節(jié)器的工作原理

調壓器串聯在低壓供電線路中，其輸入電壓Ui 為線路的自然電壓，其輸出電壓Uo 為疊加了補償電壓ΔU 之后的較高電壓，ΔU 經調壓器動態(tài)調節(jié)產生，使調壓器的輸出電壓合格，解決了居民的生活生產用電需求。調壓器工作原理(見圖3):

圖3 調壓器工作原理圖

調壓器的調壓器件為電壓補償變壓器TB。當控制器K 監(jiān)測到線路電壓Ui 偏低時，自動發(fā)出相應的調壓指令Uk，以產生適當的補償電壓ΔU，將調壓器輸出電壓動態(tài)調節(jié)為Uo=Ui+ΔU，使末端用戶電壓提升，滿足正常用電要求。圖中自動投切電容器C，用于無功自動補償，實現無功功率就地平衡，以降低供電線路中的無功電流分量，從而降低了線路阻抗壓降和線路無功損耗，達到穩(wěn)壓和降損的雙重效果。

2 低壓調節(jié)器實際運用情況

某臺區(qū)低壓線路供電半徑達1 000 米，用電高峰時段線路后段及末端電壓低至157 V，居民家用電器無法正常使用，夜間低谷時段因用電負荷輕電壓越上限，在線路上加裝3 臺低壓單相雙極線路調壓器后，從下圖可看出高峰時段電壓提高到196 V，提升了39 V，低谷時段電壓由246 V降到226 V，調壓效果極為明顯。高峰時段由于抬升了線路運行電壓，在輸出功率穩(wěn)定的情況下，線路電流減小，降低了臺區(qū)線損。另外，調壓器內部安裝有GPRS 數據傳輸模塊，可以對設備運行狀況，例如電壓、電流、有功、無功、功率因數等參數進行實時跟蹤監(jiān)測，符合智能化電網發(fā)展要求。加裝低壓調節(jié)器后輸入和輸出電壓的變化效果見圖4～圖7。

圖4 高峰時段電壓越下限的提升效果圖

圖5 高峰時段電壓越下限的提升效果圖

圖6 低谷越上限和高峰限下限的調壓效果圖

圖7 低谷和平峰時段電壓越上限的調壓效果圖

3 低壓調節(jié)器運用中的問題

3.1 合理選擇安裝點

安裝點不能距離配變太近，否則補償裝置的輸入電壓較高，使其升壓效果不明顯，從而達不到最佳使用功效。同時末端用戶的電壓質量又因為線路太遠、電壓降太大而得不到明顯改善，故低壓電網的前1/3 段，不適合安裝調壓器。在低壓電網的中間1/3 段:電壓略低但可用，如果前端負荷很大，會造成此段區(qū)電壓降低，視電壓跌落情況再決定是否安裝調壓器。在低壓電網后面1/3 段:電壓過低時用戶不能正常用電，安裝線路調壓器，容量容易滿足，并且電壓補償效果非常明顯。

3.2 影響調壓效果因素

選擇好安裝點后，通過相應線長、線徑和輸入電壓可看出調壓裝置的預期輸出電壓。以下一些情況可能會影響到預期效果:

1)變壓器容量偏低，會造成高峰期時變壓器輸出電壓偏低，使調壓裝置輸入電壓低，而達不到預期輸出電壓的效果;

2)四線制不平衡情況會增大線路的損耗，使調壓裝置輸入電壓低，而達不到預期輸出電壓的效果;

3)預選點處前、后的負荷情況及用戶數量，如前面負荷大，會增加前面線路的損耗，使裝置輸入電壓低，也達不到預期輸出電壓的效果。

4 結束語

針對農村電網低壓供電線路長、負荷變化大而造成末端用戶電壓低的情況，低壓調壓器在不需改造線路、不需新建和分拆臺區(qū)、不需對配變增容的情況，能夠直接有效地解決臺區(qū)低電壓問題，且輸出為正弦波，無諧波干擾，輸出效率高，承受短時超載能力強，不但為供電企業(yè)節(jié)省了大量的人力、物力，又為用戶提供了可靠的電壓質量，減少了農網改造的投資，對解決農網低壓線路長距離送電低電壓問題效果較好。

［1］趙啟明，任志強.縣級電網無功優(yōu)化補償建設與管理［M］.中國電力出版社，2011.

［2］董其國.電能質量技術問答［M］.中國電力出版社，2003.

［3］金德生，金盛.供電企業(yè)電能損耗與無功管理手冊［M］.中國電力出版社，2007.

［4］姜寧，王春寧，董其國.無功電壓與優(yōu)化技術問答［M］.中國電力出版社，2006.