對(duì)基于農(nóng)村電網(wǎng)特性的配電網(wǎng)線路改造分析

黃浩 季東輝 王光東

摘要：農(nóng)村用電量持續(xù)上漲，農(nóng)業(yè)、副業(yè)生產(chǎn)等非民眾生活的用電比重增加，農(nóng)村配電網(wǎng)架構(gòu)也需要順應(yīng)改變，滿足群眾的用電需求。本文將結(jié)合農(nóng)村電網(wǎng)特性討論前期數(shù)據(jù)規(guī)劃、優(yōu)化網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、引用自動(dòng)化配電、電路交改直技術(shù)等配電網(wǎng)線路改造策略，為提高農(nóng)村用電的安全性提供參考。

關(guān)鍵詞：農(nóng)村電網(wǎng);配電網(wǎng);線路改造

引言：近幾年國(guó)家電網(wǎng)的建設(shè)受到了空前的重視，加強(qiáng)農(nóng)村地區(qū)配電網(wǎng)線路規(guī)劃成為很多電力企業(yè)目前工作的重心，線路規(guī)劃的合理性決定了后期地區(qū)用電的安全性及穩(wěn)定性，因此需要考慮發(fā)電、輸變電、配電等多項(xiàng)內(nèi)容。以往電力企業(yè)將工作重點(diǎn)大部分放在城市電網(wǎng)建設(shè)，而鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的推進(jìn)改變了這一現(xiàn)狀。

一、農(nóng)村電網(wǎng)特性

根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可知2014-2019年，我國(guó)城市用戶的用電穩(wěn)定性保持在99.95%左右，每年平均停電時(shí)間僅為5小時(shí)，停電次數(shù)不超過2次。但是相比較于城市供電水平來說，農(nóng)村用電的安全性與穩(wěn)定性都比較薄弱，每年平均停電次數(shù)為5-6次，平均停電時(shí)間為19小時(shí)，已經(jīng)超出城市的50%。分析農(nóng)村電網(wǎng)配電特性時(shí)，應(yīng)考慮到農(nóng)村地區(qū)的位置，因?yàn)榇蟛糠洲r(nóng)村都與配電網(wǎng)的核心位置距離較遠(yuǎn)，所以只能采用很長(zhǎng)的線路供電，但是因?yàn)榈貐^(qū)配網(wǎng)建設(shè)不足，所以就導(dǎo)致偏遠(yuǎn)農(nóng)村出現(xiàn)嚴(yán)重的電壓跌落問題，進(jìn)而引發(fā)供電質(zhì)量差的問題。

二、配電網(wǎng)線路改造要點(diǎn)

（一）前期數(shù)據(jù)規(guī)劃

配電網(wǎng)規(guī)劃數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)收集和分析都需要大量的人力以及計(jì)算機(jī)設(shè)備參與到相關(guān)的分析計(jì)算過程中，在這些人的努力之下才能夠形成規(guī)劃報(bào)告所需要的規(guī)劃大綱表格。配電網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)工作對(duì)整個(gè)配電網(wǎng)的建設(shè)來說有著非常重要的作用和意義。在改造配電線路之前，技術(shù)人員需要根據(jù)農(nóng)村地區(qū)的實(shí)際用電形式以及輸配電線路分布情況做好數(shù)據(jù)收集與分析工作。技術(shù)人員需要利用計(jì)算機(jī)軟件來對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、分析和處理，同時(shí)還要能夠在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上對(duì)發(fā)生變化的數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)的更新和修改，以計(jì)算機(jī)技術(shù)來代替人力，不僅可以減少工作人員的工作量，還能夠提高數(shù)據(jù)處理工作的準(zhǔn)確性，提升配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)工作的效率和成效[1]。

（二）優(yōu)化網(wǎng)架結(jié)構(gòu)

目前我國(guó)配網(wǎng)網(wǎng)建設(shè)開發(fā)工程中所使用的線路網(wǎng)架結(jié)構(gòu)多為雙環(huán)、雙鏈結(jié)構(gòu)，所以農(nóng)村地區(qū)配電網(wǎng)線在改造時(shí)，必須要選擇符合電網(wǎng)建設(shè)發(fā)展的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。以往，農(nóng)村在規(guī)劃設(shè)計(jì)地區(qū)配電網(wǎng)時(shí)，沒有對(duì)地理位置、用電情況進(jìn)行實(shí)地考察，導(dǎo)致電網(wǎng)建設(shè)結(jié)構(gòu)缺乏數(shù)據(jù)支持。很多農(nóng)村地區(qū)的變電所分布不均勻，導(dǎo)致配電線路過長(zhǎng)，線路半徑偏小，出現(xiàn)“窩電”問題。偏遠(yuǎn)地區(qū)的網(wǎng)絡(luò)主干線往往比較分散，一旦缺少系統(tǒng)的規(guī)劃，就會(huì)導(dǎo)致配電線路交叉復(fù)雜，很多當(dāng)?shù)孛癖娀蚱髽I(yè)單位習(xí)慣使用就地接線的方式來用電，導(dǎo)致供電質(zhì)量低。在優(yōu)化農(nóng)村地區(qū)配電網(wǎng)線路結(jié)構(gòu)時(shí)，需要做好網(wǎng)架銜接設(shè)計(jì)，積極配合當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)規(guī)劃，合理分布變電所，降低線路的復(fù)雜性。而且配電自動(dòng)化技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)饋線自動(dòng)化（DA技術(shù)），對(duì)10kv饋線進(jìn)行自動(dòng)真空斷路，精準(zhǔn)定位故障范圍，在15min以內(nèi)完成故障修復(fù)。

（三）引用自動(dòng)化配電

以往農(nóng)村電網(wǎng)線路結(jié)構(gòu)比較落后，一旦出現(xiàn)供電故障，故障點(diǎn)很難立刻修復(fù)，加上農(nóng)村地區(qū)線路安裝較分散，技術(shù)人員也無法第一時(shí)間對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行隔離或修復(fù)，這樣就容易造成地區(qū)大范圍停電，影響居民生活及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。引用自動(dòng)化配電技術(shù)能夠有效改變這一問題，在發(fā)生線路故障的第一時(shí)間，自動(dòng)配電技術(shù)就可以完成故障診斷，找到故障點(diǎn)，降低停電風(fēng)險(xiǎn)。而且自動(dòng)化配電技術(shù)還可以對(duì)線路運(yùn)行時(shí)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，技術(shù)人員可根據(jù)電壓輸配的反饋數(shù)據(jù)來安裝變壓器或者無功補(bǔ)償電容器等。使輸送電纜始終保持在穩(wěn)定狀態(tài)，以免因?yàn)殡妷翰环€(wěn)定而造成電纜損壞。

（四）電路交改直技術(shù)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度不斷加快，群眾生活水平也在不斷提升，用電設(shè)備變得更加多元化，農(nóng)村地區(qū)用電需求量與用電形式也在改變，電壓波動(dòng)加劇，這樣給農(nóng)村地區(qū)配電網(wǎng)建設(shè)提出了更多要求。很多農(nóng)村地區(qū)都開始安裝光伏、風(fēng)機(jī)等新能源發(fā)電設(shè)備，因?yàn)檩旊娋嚯x較長(zhǎng)，所以很容易出現(xiàn)“窩點(diǎn)”問題，僅靠安裝無功率補(bǔ)償裝置無法從源頭上解決問題。柔性直流輸電技術(shù)目前控制性能已經(jīng)發(fā)展的比較優(yōu)異，在城市輸電網(wǎng)及配電網(wǎng)中都有良好的應(yīng)用效果，相比較于傳統(tǒng)的交流配電網(wǎng)相比，柔性直流配電網(wǎng)的供電半徑與供電容量更大，在同樣的施工成本下，直流線路輸電功率可以達(dá)到交流線路輸電功率的1.5-2.0倍。農(nóng)村地區(qū)現(xiàn)有的交流線路可以直接改造成直流線路，工程建設(shè)成本被大大降低。當(dāng)農(nóng)村配網(wǎng)發(fā)生線路故障時(shí)，交流配網(wǎng)的線路結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致整個(gè)地區(qū)供電暫停，但是直流配網(wǎng)切斷與農(nóng)村電網(wǎng)的聯(lián)系，使自己成為獨(dú)立的“孤網(wǎng)”，保證地區(qū)供電的穩(wěn)定性。而且柔性配網(wǎng)的換流器可以保持側(cè)母線與側(cè)電壓的穩(wěn)定性，對(duì)提高農(nóng)村地區(qū)用電質(zhì)量有良好幫助。而且風(fēng)能、太陽能等新能源發(fā)電技術(shù)不斷成熟，直流配網(wǎng)的接入效果遠(yuǎn)高于交流配網(wǎng)，可以做到新能源的高效儲(chǔ)能，抑制光伏、風(fēng)機(jī)等設(shè)備功率波動(dòng)對(duì)配電網(wǎng)的損害，節(jié)約了工業(yè)生產(chǎn)中變頻器的使用，為企業(yè)節(jié)省開支，減少設(shè)備損耗[2]。

（四）分布式光伏發(fā)電

我國(guó)“十三五”規(guī)劃中將分布式光伏發(fā)電定位電力建設(shè)重要內(nèi)容，截止到2020年全國(guó)各地的分布式光伏發(fā)電占比已經(jīng)達(dá)到45%。以往農(nóng)村配電網(wǎng)均采用無源放射網(wǎng)絡(luò)，目前已經(jīng)開始逐漸改變?yōu)榉植际焦夥l(fā)電、余量上網(wǎng)結(jié)構(gòu)。但是光伏電源自身滲透率過高，接入配電網(wǎng)后會(huì)給配網(wǎng)帶來嚴(yán)重?fù)p耗，配網(wǎng)原有消納能力可能承受不了其帶來的功率峰值，電力系統(tǒng)的有無功平衡會(huì)被打破，不利于電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。因此需要根據(jù)當(dāng)?shù)赜秒娦问絻?yōu)化現(xiàn)有電路結(jié)構(gòu)，農(nóng)村地區(qū)用電主要分為生活用電與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用電兩種。其中生活用電主要是用來照明或使用家電，照明燈具多為白熾燈、熒光燈，家電多為冰箱、電視、洗衣機(jī)等。按照使用規(guī)律來看，晚上用電負(fù)載要高于白天，而農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用電涵蓋了農(nóng)副食品加工、畜牧生產(chǎn)、私人工廠等，用電負(fù)載在旺季更大。所以從數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果來看，想要解決電壓越位問題，可以采取串聯(lián)補(bǔ)償、并聯(lián)補(bǔ)償、安裝靜止無功補(bǔ)償器等 方式對(duì)電壓進(jìn)行補(bǔ)償。不斷調(diào)整所加電抗器的參數(shù)，將越限的各節(jié)點(diǎn)電壓調(diào)節(jié)至國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求范圍內(nèi)。并將改善之后各節(jié)點(diǎn)電壓與改善前的電壓進(jìn)行比較，驗(yàn)證了在配電網(wǎng)的中樞點(diǎn)加入電抗器能有效改善由于光伏的接入引起的母線電壓越限的問題。

結(jié)論：綜上所述，優(yōu)化農(nóng)村地區(qū)配網(wǎng)線路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠有效提高區(qū)域用電質(zhì)量，保證電網(wǎng)供電的安全性及穩(wěn)定性，為群眾提供更加高質(zhì)量的供電服務(wù)。除了對(duì)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)及輸變電方式進(jìn)行改造外，工作人員還要重視線損問題，科學(xué)規(guī)劃線路分布，農(nóng)村地區(qū)住戶比較分散，所以要考慮到實(shí)際使用效果，以免造成大規(guī)模線損。

參考文獻(xiàn)：

[1].農(nóng)村電氣化專業(yè)發(fā)展報(bào)告節(jié)選（一）——農(nóng)村電網(wǎng)建設(shè)模式及農(nóng)村電氣化適用技術(shù)[J].農(nóng)村電氣化，2020（01）：5-15.

[2]傅雅琪.讀《東方啟明》? 重走電氣化浙江之路——訪浙江省電力學(xué)會(huì)農(nóng)村電氣化專業(yè)委員會(huì)主任委員孔繁鋼、中國(guó)電力作家協(xié)會(huì)副主席陳富強(qiáng)[J].農(nóng)電管理，2020（01）：34-36.