橫琴新區配網電壓等級提高到20KV與農網影響

曾輝建

【摘 要】 橫琴新區10kV線路農網的部分升級改造后，隨著近年來農村用電負荷逐年大幅上升，由于電網基礎設施建設速度滯后，造成農網20kV線路末端低電壓情況時有發生。為此，本文詳細分析了農網20kV線路末端低電壓的原因，提出了解決措施，可供參考。

【關鍵詞】2 0 k V農網；低電壓；用電負荷；調壓管理；解決措施

【中圖分類號】TM411+.4【文獻標識碼】A【文章編號】1672-5158（2013）07-0373-02

近年來，珠海橫琴新區農村經濟進入了快速發展軌道，農村用電需求大幅增長。而另一方面，整個珠海橫琴新區原來只有3個變電站，農村電網基礎設施建設速度滯后，特別農村家電下鄉政策實施以來，農村地區用電負荷大幅提升，落后的農村電網與高速增長的農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成為廣大農民反映較為強烈的突出問題。雖然，近幾年已逐漸重視農網的建設與改造，在改善電壓質量方面做了大量的工作，解決了一部分地區的電壓不足問題，但由于客觀條件的限制等原因，當前珠海橫琴新區農村部分仍然存在電壓質量偏低的問題，直接影響到農村電網末端電力用戶高效可靠、節能經濟用電水平。因此，珠海供電企業結合農村電網實際情況，采取相關技術措施，解決農網線路末端低電壓問題，讓農村群眾“用上電，用好電”。

1 電壓質量標準及10kV農網低電壓現狀

1.1 中低壓配電網電壓質量標準

根據國家電網農[2003]293號文關于印發《國家電網公司農村電網電壓無功和供電可靠率管理辦法的通知》中的相關技術要求可知：35kV及以上電壓等級供電的，其電壓正、負偏差的絕對值之和應不超過標稱電壓的10%；10kV及以下三相供電的，其電壓允許偏差為標稱電壓的±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稱電壓的-10%～7%（即：198V～235V）；對于電壓質量有特殊指標要求的電力用戶，其供電電壓允許偏差值應嚴格按照供用電協議執行。

1.2 10kV農網低電壓現狀

由于農村10kV電網在技術升級改造前受到產權歸屬、自動化水平較低、建設理念滯后等因素的制約，加上農村中低壓配電網的電壓質量管理工作長期得不到供電企業的重視，即便在農網改造后對農村中低壓配電網結構有了較大優化改進，但由于沒有充分結合農村社會經濟發展速率，沒有進行詳細的用電需求分析，導致農村20kV及以下中低壓配電網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量水平。

2 農網10kV線路末端低電壓原因分析

2.1 農網結構較薄弱

電網結構較為薄弱是農村10kV配電網中面臨的主要問題，珠海橫琴新區跟全國大多農村一樣，也存在變配電臺區地址與區域負荷中心不匹配，尤其是部分20kV饋電線路，其距離較遠、負荷較重、分支線路較多，加上日常運行維護管理技術措施不到位，導致線路首端電壓偏高、終端電壓偏低，嚴重影響供電電壓質量水平。

2.2 用電負荷急劇增加

近幾年來，珠海橫琴新區以及農村社會經濟的快速發展，橫琴新區工業用電快速發展，所上工業都是幾百億的大項目，而農村日常生產和生活用電負荷急劇增加，春、秋兩季進入用電低谷期，系統電壓增高；冬、夏兩季進入用電高峰期，人均用電量大、用電負荷集中，其人均用電量將比春、秋兩季高2～3倍左右，這樣勢必會導致用電高峰期10kV配電變壓器運行存在過負荷甚至超負荷工況，供電導線嚴重發熱，線路過流損耗引起線路壓降增大，進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 調壓管理工作落實力度較弱

以前舊有的10kV線路、配電變壓器、以及配電裝置進行技術升級改造后，雖其供電能力得到加強，但由于日常調壓管理工作落實不到位、未能根據負荷實際情況實時動態調整配變抽頭擋位，導致終端20kV配電變壓器抽頭擋位與實際負荷不匹配；一些偏遠落后的山區，沒有按照要求配置無功動態補償裝置，有的雖配置了無功動態補償裝置，但運行監視維護措施未能有效跟上，未能及時對20kV配電網運行工況進行動態跟蹤處理；有的變配電臺區未按照相關規定設定D類電壓監測、監控點，或雖配置D類電壓監測設備，但由于運行服役時間較長已出現損壞、數據顯示不準確等問題，導致不能準確可靠進行終端電壓監測分析和低電壓預防控制；20kV變配電臺區基礎自動化設施不全和自動化水平偏低，導致供電區域出現電壓偏低和電壓波動較大問題時，供電部門不能及時準確掌握變配電臺區監測監控點的實際電壓運行狀況，導致供電企業不能及時準確采取有效技術措施進行整改處理，結果造成供電區域電壓偏低現象長期存在，影響終端電力用戶安全可靠用電。

3 解決措施

3.1 提高電網電壓等級、提高輸配電容量

農村電網110kV及以下高、中、低壓配電網線損，約占電力系統線損的60%以上，且10kV及以下中、低壓配電網其線損隨負荷的增加比重越來越大，由原來的40%上升到55%以上。農村社會經濟發展伴隨電力負荷急劇增加，已使得10kV農網結構適應不了供電量快速增長需求，導致10kV農網已接近飽和甚至超出輸配電容量需求。將橫琴新區農網從現有10kV電壓等級提高到20kV，具有以下多方面的優勢：

（1）可以提高農網輸配電能力，減小供電導線截面，提高電網技術升級改造經濟性。

（2）可以提高負荷，增加農村電網輸送距離，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。

將農網電壓從10kV提高到20kV，可以有效確保供電電壓具有較高質量水平。輸電線路電壓降與電力負荷有功功率P、無功功率Q、輸電距離長度L、單位導線電阻R0、單位導線電抗X0、以及電網標稱電壓U等均有關，其電壓損耗可以表示為：

從上述分析可知，如果將橫琴新區電網由10kV升高到20kV電壓等級，則在輸送同功率電能時，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量水平。此項應用在珠海市橫琴新區目前正在實施，整個橫琴新區電壓等級提高到20KV，得到了良好的節能效果，也符合當下的國家產業政策。以每年橫琴新區用電10億度算，單線損節約也要超過千萬，這可不是一筆小數。如果得以在全國推廣，將會為我國電力系統降低線損立下汗馬功勞。

3.2 提高20kV變配電臺區母線電壓穩定性

電網電壓調控運行水平，取決于系統無功功率實時平衡程度，即電網系統中各種無功功率電源的無功功率出力，應與系統電力負荷和網絡損耗相匹配，以確保系統供電電壓在允許范圍，否則系統電壓波動將為增大超過允許偏差值，尤其當無功功率不能滿足系統調控需求時，電壓就會發生下降，嚴重時將會引起整個電網電壓發生崩潰。要提高20kV農村配電網各點電壓的合格率和終端電壓質量水平，首先應保證10kV變配電臺區母線電壓具有較強穩定性。通過在變配電臺區安裝適當容量的集中無功自動補償裝置（如：SVC、SVG等），根據系統負荷波動情況自動調節系統無功補償容量，確保系統無功功率始終處于動態平衡運行工況，避免由于無功欠補償或過補償引起系統電壓不合格問題發生；對于負荷波動較大的20kV農村配電網，在采用無功自動補償很難滿足調壓需求時，應優選帶有載自動調壓分接開關的配電變壓器，通過DSP數據處理器運算分析形

成對應調控決策，改變配電變壓器的分接開關檔位，確保20kV母線電壓具有較高合格率和較強穩定性。

3.3 加大無功補償量，提高功率因數

按照一流供電企業電網的綜合電壓合格率要求達到96%以上，必須加大無功補償量、補償位置、補償方式等方面的研究。功率因數的考核要嚴格按時段進行，高峰用電負荷時段其功率因數值應達到0.96～1.0之間，合格率要達到95%以上；低谷用電負荷時段其功率因數值應達到0.93～0.96之間，電壓合格率要大于85%以上。增加對20kV配電網無功容量的優化配置，且優化配置時應嚴格按照“全面規劃、合理布局、分級補償、就地平衡”等原則執行，同時認真分析供電區域用電負荷波動和用電增長率情況，逐年提高系統電容器容量所占無功補償容量比，并結合先進在線自動化監測監控裝置，根據系統實時運行工況智能自動生產調控決策，以利更有效地控制系統功率因數的總體質量水平。要嚴格執行《功率因數調整收電費》等相關文件，通過各種獎懲激勵機制讓用戶主動參與到無功調節工程中，及時裝好無功補償電容器，通過分布就地平衡提高系統無功補償能力，確保20kV農村配電網安全可靠、節能高效穩定的運行發展。

3.4 采用饋線自動調壓器穩定終端用戶電壓

饋線自動調壓器是農村配電網終端用戶提高電壓的一種先進電力設備，其可以自動跟蹤20kV配電網輸入電壓變化值并自動調節確保輸出電壓恒定在優質電壓水平。饋線自動調壓器實際就是三相自耦式配電變壓器，其可以在±30%電壓波動范圍內對輸入電壓進行自動調節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調壓器，當線路前端負荷處于空載運行工況時，線路后端電壓會出現偏高甚至過高問題，自耦調壓器可以自動跟蹤電壓水平并進行自動降壓調節；在線路前端負荷較重時，終端電壓會出現偏低甚至過低問題，自耦調壓器可以自動跟蹤系統電壓水平并進行自動升壓，以確保饋線后端線路負荷點的電壓具有較高質量水平，提高20kV農村配電網電壓合格率。

3.5 依靠先進的計算機技術，加強系統電壓管理

結合計算機技術、電力通信技術、傳感器技術等，利用SCADA數據采集監控系統、調度自動化系統等，實現對20kV變配電臺區的電力負荷、有功無功功率、功率因數、以及20kV母線電壓進行動態監測，并經DSP數據處理單元、PLC控制器等自動完成電壓合格率的計算分析、存儲打印等功能。20kV農村配電網調度值班人員可以根據這些實時數據信息，更加科學合理地進行配電網調度，使配電網運行方式的改變、主變壓器分接頭檔位調整、無功補償電容器組投切時段等更加及時可靠、準確合理。

4 結束語

綜上所述，農網結構較薄弱、用電負荷急劇增加、調壓管理工作落實力度較弱等，是引起20kV農網末端電壓偏低的主要原因。通過提高系統電壓等級、提高系統20kV母線電壓合格率和穩定性、加大無功補償提高功率因素、采用饋線自動調壓器、加強電壓調控管理等技術管理措施，可有效提高20kV農網末端電壓，為農村用戶提供優質經濟的電能資源。

參考文獻

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