农村地区“低电压”问题 预防及解决方案研究及AsinePC三相负荷不平衡自动调节装置的应用
发布日期: 2018-05-14    浏览数: 201

一、“低电压”定义   

 

传统意义上的“低电压”特指10千伏及以下电压等级,10千伏及以下三相供电电压偏差低于标称电压的7%、单相供电电压偏差低于标称电压的10%(单相用户电压低于198伏、持续时间超过1小时)定义为“低电压”。

 

二、“低电压”产生原因研究分析

 

 

“低电压”主要是由于供电线路(10千伏线路或低压线路)供电半径过长、或配变(线路)负载率过高引起,此外,线路导线截面偏小也会加剧“低电压”问题产生。

 

具体而言,目前传统“低电压”的产生主要包含以下原因:

 

1、10千伏线路供电半径过长导致线路末端电压低。

2、10千伏线路负载率较高、导线截面小导致末端电压低。

3、低压线路供电半径过长或导线截面小导致末端电压低,分以下几种情况:

    (1)10千伏台区配变负载率高,低压线路供电半径长。

    (2)10千伏台区配变正常运行,低压线路供电半径长,导线截面小。

    (3)10千伏台区配变负载率高,低压线路供电半径合理,仅因为线路导线截面小导致线路供电能力及末端少量用户低电压。

 

据统计,“低电压”问题主要是由于低压线路供电半径过长或者导线截面小(占比约为80%左右)、配变和低压线路负载率过高(17%)引起,这两种因素占“低电压”问题产生原因的97%。因此本次主要研究低压单相(三相)用户“低电压”问题。

 

 “低电压”的危害有以下几个方面:

    1、烧毁电动机。电压过低超过10%,将使电动机电流增大,绕组温度升高,严重时使机械设备停止运转或无法启动,甚至烧毁电动机。

    2、影响照明用电。电压降低5%,普通电灯的亮度下降18%;电压下降10%,亮度下降35%;电压降低20%,则日光灯无法启动。

    3、增大线损。在输送一定电能时,电压降低,电流相应增大,引起线损增大。

    4、降低电力系统的稳定性。由于电压降低,相应降低线路输送极限容量,因而降低了稳定性,电压过低可能发生电压崩溃事故。

    5、抑制用电需求,由于电能质量难以满足使用需求,空调等大功率用电器无法正常使用,导致农村居民用电需求被抑制,影响农村电力负荷自然增长。

三、“低电压”问题预防及解决方案探索

 

根据《农村电力网规划技术导则》(DLT5118-2010)及国网公司《配电网规划设计技术导则》要求,农村地区配电变压器选型应遵循“小容量、短半径、密布点”原则

 

1、低电压问题预防措施

 

   首先根据以下公式对电压损失进行理论校验:

对供电距离较远、容量较大的电缆线路或电缆—架空混合线路(如煤、灰、水系统),应校验其电压损失。假定负荷均匀分布,及每个点负荷基本一致,电压降计算公式如下:

三相交流             (1-1)

单相交流             (1-2)

式中   U——负载端电压额定值,三相为线电压,单相为相电压(V);

      Ig——负载计算工作电流(A);

      L——线路长度(km);

      r——线路单位长度电阻(Ω/km);

      x——电缆单位长度的电抗(Ω/km);

       ——负载功率因数。

计算时,不同截面导线的电阻r、单位长度电抗x(考虑10千伏及以下排列实际情况,电抗选取时低压导线几何均距均取1.5m、10千伏导线取2.5m)见下表:

不同型号导线的持续允许工作电流下表所示:

 

计算举例(三相负荷功率因素取0.95,单相取0.9):

(1)对于低压三相交流线路,选取LGJ-95型导线,选取电压降为最大允许值7%,接入点用户负荷为30kW,代入式1-1计算可知此时线路长度755m,即此时供电半径不能大于755m。

(2)对于低压单相交流线路,选取LGJ-95型导线,选取电压降为最大允许值10%,接入线用户负荷选4kW,代入式1-2计算可知此时线路长度为1205m,即此时供电半径不能大于1205m。

依此类推,可通过上述计算方式限定接入用户负荷大小及供电半径,通过输入接入用户负荷及接入点半径,计算出电压损失,若电压损失在允许范围内,则可以接入,若电压损失超过允许值,将产生低电压。

 

2、“低电压”问题解决规划目标和技术原则

 

根据农村经济发展和生产生活水平,结合国网公司农村电网改造差异化治理原则,可将农村村组划分为三类:中心村、普通村、贫困村。

 

根据国网公司《配电网规划设计技术导则》及《国网湖南省电力公司配电网规划设计实施细则》,结合长沙地区农村实际情况,三类村“低电压”治理建议遵循以下规划目标和技术原则:

 

(1)中心村

1)配电变压器:配变容量选择400kVA、200kVA;

2)低压主干线:架空线路截面选择不小于120mm2,电缆截面选择不小于150 mm2

3)低压线路供电半径:将台区供电半径控制在500m以内;

4)低压接户线:选择不小于16mm2铝芯、不小于6mm2铜芯绝缘导线。

 

(2)普通村

1)配电变压器:配变容量选择200kVA、100kVA;

2)低压主干线:架空线路截面选择不小于70mm2,电缆截面选择不小于120 mm2

3)低压线路供电半径:将台区供电半径控制在500-800m以内;

4)低压接户线:选择不小于16mm2铝芯、不小于6mm2铜芯绝缘导线。

 

(3)贫困村

1)配电变压器:配变容量选择100kVA;

2)低压主干线:线路类型一般为架空线路,截面选择不小于70mm2

3)低压线路供电半径:将台区供电半径控制在1000m以内;

4)低压接户线:选择不小于16mm2铝芯、不小于6mm2铜芯绝缘导线。

 

备注:农村地区“低电压”治理属于农网改造升级工作一部分,纳入每年农网改造升级规划,因此应结合村网改造项目同步进行治理,既要解决农村“低电压”问题,又能提高农村供电能力,确保户均配变容量、低压台区供电半径达到规划目标。

 

3、“低电压”问题差异化解决方案

 

基于以上规划目标和技术言责,结合“低电压”问题的产生原因,建议采取以下方案差异化解决“低电压”问题。

(1)低压线路供电半径过长导致的“低电压”问题

优先考虑新增10千伏台区并合理补点,配电变压器尽量靠近负荷中心,将台区供电半径切改至合理区间内,解决末端用户“低电压”问题。

(2)低压线路线径较小导致的“低电压”问题

考虑台区原址增容及低压主干线路增大截面,同时解决供电能力问题及末端用户“低电压”问题。

(3)台区配变和低压线路过载导致的“低电压”问题

优先考虑新增10千伏台区补点及低压主干线路增大截面,同时解决供电能力问题及末端用户低电压问题。

此外,有些台区“低电压”问题为以上几种原因的组合,需结合“低电压”产生原因将以上解决方案进行综合考虑。

四、解决方案举例说明

现以长沙市宁乡县灰汤镇“低电压”台区为例,对“低电压”问题的解决方案进行举例说明。

宁乡县灰汤镇目前有29个台区存在“低电压”问题,其中灰汤镇灰汤村(中心村)的蛇山湾、老屋冲、狮桥盘基山、狮桥坳4个台区存在“低电压”问题,“低电压”用户120户。台区内导线线径较小(BLV-6 mm2BLV-10 mm2),线路迂回,供电半径较大,有20多户出现拒交电费现象。

1、灰汤村(中心村)

现状描述:

蛇山湾台区:配变容量160kVA,型号为S7,供电半径1.3km,用电户数为133户,其中“低电压”用户数30户,电压最低170V2013年台区供电量为161930kWh,台区最大负载率为64.35%

狮桥盘基山台区:配变容量80kVA,供电半径1.3km,用电户数为113户,其中“低电压”用户数25户,电压最低180V2013年台区供电量为261960kWh,台区最大负载率为96.97%。如下图所示:

解决方案:

狮桥盘基山变:目前台区已重载,本次新增布点狮桥盘基山2#变,布点完后,分割用户91户,供电半径最大0.5公里。

灰汤蛇山湾:该台区未网改,多处对地距离不够,导线大部份为BLV-6平方和BLV-10平方,多处用树竹支撑,存在很大安全隐患,本次新增布点蛇山湾2#变,布点完后,分割用户30户,供电半径最大0.55公里。如下图所示:

 

2宁南村(普通村)

    现状描述:

宁南村的江家新屋、丰华杨家、冷水井立新等3个台区存在“低电压”问题,“低电压”用户数96户。冷水井立新台区跳石坑、曾家塘地段低压线路未网改;江家新屋台区宁南安置区内用户商铺门面改造后,有23户改为宾錧住宿,每户增加空调15台;丰华杨家台区因长娄高速公路建设,低压线路绕开公路用绝缘线架设后,供电距离过大。

江家新屋台区:配变容量400kVA,供电半径1.2km,用电户数为252户,其中“低电压”用户数60户,电压最低150V2013年台区供电量为594580kWh,台区最大负载率为72.92%

丰华杨家台区:配变容量80kVA,供电半径3.2km,用电户数为160户,其中“低电压”用户数15户,电压最低160V2013年台区供电量为143850kWh,台区最大负载率为64.94%。如下图所示:

    解决方案:

    江家新屋变:本次新增布点江家新屋2#变,布点完后,分割用户105户,供电半径最大0.6公里。

    丰华杨家变:本次新增布点杨家2#变,布点完后,分割用户80户,供电半径最大0.8公里。如下图所示:

 

3泉江村(贫困村)

    现状描述:

泉江村的罗山矛伍台区、杨柳高迁湾台区、常山坪台区“低电压”问题较严重,用户投诉较多。

罗山矛伍台区:配变容量100kVA,型号为S7,供电半径2.1km,用电户数为264户,其中“低电压”用户数15户,电压最低170V2013年台区供电量为285570kWh,台区最大负载率为93.54%

杨柳高迁湾台区:配变容量80kVA,供电半径1.5km,用电户数为170户,其中“低电压”用户数20户,电压最低170V2013年台区供电量为170670kWh,台区最大负载率为96.97%

常山坪台区:配变容量80kVA,供电半径1.3km,用电户数为168户,其中“低电压”用户数20户,电压最低180V2013年台区供电量为167790kWh,台区最大负载率为87.45%。如下图所示:

解决方案:

罗山矛伍台区:目前台区已重载,警堂湾、月塘桥地段供电半径大,最大达到2.1公里,部分线路未网改,线径小(16mm2);

本次新增布点警塘湾变,更换线径16mm2导线为70mm2,项目实施后将分割低压用户62户,供电半径最大0.7公里。

杨柳高迁湾台区:台区重载,学堂湾组供电半径大,部分线路未网改,线径小(16mm2)。

本次新增布点江花塘变,更换线径16mm2导线为70mm2,项目实施后将分割用户34户,供电半径最大0.9公里。

常山坪台区:台区供电半径为1.3km,现有配变运行年限较短,因此采用对原配变进行增容改造,并将原变压器进行移位,以解决台区“低电压”及重载问题,项目实施后台区供电半径最大为0.7km。如下图所示:

 

参考文献:

1、《农村电力网规划设计导则》(DL/T 51182010);

2、《配电网规划设计技术导则》(Q/GDW1738-2012);

3、《国家电网公司电力系统电压质量和无功电力管理规定》(国家电网生2009133号)

4、《国家电网公司关于开展农村“低电压”常态化综合治理工作的通知》(国家电网农〔2014450号)

5、国网湖南省电力公司关于开展低电压常态化综合治理工作的通知(湘电公司函运检〔2014279)

6、《民用建筑电气设计手册》(中国建筑工业出版社)

7、《电力工程电气设计手册》(水利电力部西北电力设计院)

8、《国网湖南省电力公司配电网规划设计实施细则》

 

 


作者简介:

  • 王鹏(平台配电专家)

  • 配电网规划组组长,电网规划技术专家

长期从事110千伏及以下电网规划的研究和编制,配电网目标网架,典型供电模式,农村低电压,配电自动化规划等专题研究,研究电网大数据分析,数据集成,地理信息技术在电网规划中的应用。

AsinePC三相负荷不平衡自动调节装置
产品简介:
基于智能、环保、节能、安全理念,遵循相关制造标准,采用工业级设计工艺,可有效改善低压配电系统中广泛存在的三相不平衡状态,同时具有动态电压调节支撑功能,有效滤除2-31次谐波,补偿无功功率提高系统功率因素。能够完全适应在户内、户外的各种条件下使用,是配变自动化中电能质量问题的最佳解决方案。
产品介绍:
  • 在进行三相负荷不平衡调节时,还能进行感性或容性功率因素补偿及低次谐波滤除
  • 谐波滤除范围可达31次
  • 调节后三相不平衡度≤3%
  • 掉电不丢失,事件记录达500条
  • 实时显示配电电能数据
  • 支持后台系统软件远程在线升级,具备远程控制,事件记录,故障警告和互联网通讯
  • 多种组合方案可选
  •  

 

 

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