（1.广西电网公司电网规划研究中心 南宁 530023；2. 广西电网公司生产技术部 南宁 530023）
摘要：在国家全面实施乡村振兴战略的大背景下，广西电网公司针对偏远农村地区低电压、电能质量不合格等问题的解决方式进行了研究。通过原因分析、理论计算、设备选型、应用成效四个方面对当前低电压和电能质量不合格问题进行研究，提出治理装置的应用原则和建议，为后续偏远乡村地区供电质量提升提供参考。
关键词：低电压问题；低电压治理装置；提升供电质量
一、前言
根据《中共中央国务院关于实施乡村振兴战略的意见》的总体要求和重点工作任务，明确提出要加快新一轮农村电网改造升级，制定农村通动力电规划，推进农村可再生能源开发利用，进而提高农村民生保障水平。当前农村供电首先需要解决的问题就是低电压问题，低电压问题不仅影响着农村居民对供电企业的直接感知认识，而且制约着农村新兴产业的发展，是提升农业发展质量的一个拦路石。因此，本文主要就如何使用低电压治理装置解决配网低电压问题进行研究，并对使用成效进行分析。
二、配网低电压原因分析及解决措施
（一）电压偏低原因
1.10千伏供电电压偏低原因
农村偏远地区由于负荷密度较低，大部分为山丘、林地等无电力负荷区域，造成变电站布点不足，10千伏线路供电半径远远超过15千米。且由于现有线路建成运行时间久远，原设计导线截面多为LGJ-95mm2、LGJ-70mm2等小线径导线，难以满足现有供电要求。
2.配电变压器供电电压偏低原因
主要是由于原变压器供电范围偏大，低压供电半径超过400米且原有低压线路导线截面仅为BLV-70mm2、BLV-35mm2等小线径导线，造成在用电高峰期时出现末端电压偏低。
（二）低电压解决措施
1.配网网架优化方面解决低电压问题
产生低电压问题的主要原因是供电半径大和线径小，因此10千伏低电压问题可以通过新增变电站布点缩短供电半径，改造10千伏线路换大导线解决低电压问题。同理，400伏低电压问题可以通过新增台区布点、改造低压线路的方式解决低电压问题。
2.采用低电压治理装置解决低电压问题
在设备上治理低电压主要有两个思路，一是末端线路通过调压器解决末端低电压问题；二是通过并联电容器组改善功率因素，提升末端电压；三是通过调节低压负荷分布解决由于造成的低电压问题。该方法针对400V三相不平衡造成的电压不合格问题。
三、解决配网低电压问题装置技术研究
（一）采用调压器治理线路低电压
1.采用自耦变压器型调压装置解决低电压
工作原理：自耦变压器分为主线圈和调压线圈，调压线圈是一个有多个抽头的绕组，这些抽头通过有载分接开关的不同接点串联在输入、输出之间，改变分接位置，从而改变自耦变压器变比，达到调整电压的目的。具体工作原理图如下图所示：
选型原则：调压器的选型，主要是确定调压器电压等级、额定容量、调节范围和档位的参数。调压器的额定容量的选择采用以下方式：1根据安装点以下的配电变压器容量和来选择调压器的容量。即S=（S1+S2+…Sn）×1.2，配电变压器容量和的1.2 倍，然后根据S就近选择标准调压器容量；2根据安装点以下最大负荷容量来选型（适当考虑今后的发展），保证调压器容量大于实际负荷容量。
2.采用电力电子型调压装置解决低电压
工作原理：检测当前线路电压值，通过自动投切电容改变系统无功补偿容量减小系统电流达到提升电压的目的。具体工作原理图如下图所示：
附图1 自耦变压器型调压器工作原理图
注：U----系统额定电压；I----系统额定电流；COS?1----系统初始功率因数；COS?2----系统目标功率因数；Qc----系统需要补偿无功量；
选型原则：调压器的选型，主要是确定调压器电压等级、额定容量、调节范围和档位的参数。调压器的额定容量的选择采用以下方式：1根据安装点以下的配电变压器容量和来选择调压器的容量。即S=（S1+S2+…Sn）×1.2，配电变压器容量和的1.2 倍，然后根据S就近选择标准调压器容量；2根据安装点以下最大负荷容量来选型（适当考虑今后的发展），保证调压器容量大于实际负荷容量。
（二）采用换相开关型三相不平衡治理400V低电压
工作原理：换相开关通过快速准确的检测低压配电系统的三相不平衡问题，通过三相智能换相开关系统实时不停电换相，使台区三相有功负荷处于相对平衡的状态。解决由三相负载不平衡所导致的变压器和线路高损耗、末端低电压和单相过流问题。
选型原则：根据变压器容量和三相不平衡度选择换相开关个数，同时根据低压线路所接用户数选择安装位置。具体推荐选择如下表：
附表1 电力电子型调压器原理图
四、低电压治理装置应用成效
（一）10千伏线路电能质量优化装置MEC应用情况
现状存在问题：由10kV方竹线西山支线供电的中压用户反映供电电压长期偏低，生产用电时电机难以启动。
装置简介：电能质量综合优化装置（MEC）是一种新型的电力电子装置，对系统中的无功问题进行治理，装置响应速度≤3ms，能够有效地跟踪配网系统中负载在不同时段的变化调节线路功率因素。MEC装置的核心是由IGBT组成的自换相桥式电路，有自动限流等保护设置，同时设备并联在系统中，有效改善配电系统的电能质量。
装置安装位置：10kV方竹线西山支线002号杆。
投运后低电压治理结果：经过现场实测，装置投运后线路电压有明显的提升，原用户也反映电机启动正常。具体数据如下表所示：
附表2 装置投运前后三相电压对比表
（二）400V单相配网供电质量优化器ESC应用情况
现状存在问题：农中公变容量400千伏安，用电户133户，其中28户居民距离变压器达1千米。目前变压器首端最高电压已达240V，但供电至末端电压最低时仅为170V。
装置简介：单相供电质量优化器（单相ESC）的基本原理是以功率半导体器件构成的逆变电路，通过耦合变压器串并联在电网和负载之间，实时调节逆变单元和网侧逆变单元输出电压的相位和幅值，实现补偿电网侧电压波动和负载侧谐波、无功的补偿，实现动态补偿的目的。
装置安装位置：农中公变搬迁屯末端房屋旁低压电杆
投运后低电压治理结果：适用于台区供电的末端“最后一公里”，可有效的提升由于单相输电线路过长造成的末端低电压，具体改善结果如下图所示：
五、结语
（一）低电压治理装置能够较好的解决线路末端低电压问题。在偏远且配网难以优化改善的区域建议因地制宜使用不同原理的低电压治理装置解决电压不合格问题。
（二）通过对网架完善和安装低电压治理装置进行技术经济评估，分析出采用不同方案治理低电压问题的技术经济比较结论。具体如下表示：
附表3 低电压治理方案的技术经济对比表
（三）低电压治理以满足农村生产生活用电为主要目的，因此应坚持电网改造建设和精益运行管理并举，薄弱点整治和综合治理相结合，避免陷入仅通过建设改造和装置应用解决低电压问题的误区。
参考文献：
[1]毛吉贵.配电网低电压治理的探索.《现代工业经济和信息化》2015
[2]国务院办公厅转发国家发展改革委关于“十三五”期间实施新一轮农村电网改造升级工程意见的通知
[3]林志雄.低压配电网三相不平衡运行的影响及治理措施《电力科学与技术学报》2009
作者简介：
1.陶毅刚（1986年），男，工程师，大学本科（工学学士）学历，从事配网规划和项目前期管理工作；
2.鲁林军（1985年），男，工程师，大学本科（工学学士）学历，从事配网运维及供电质量等管理工作。
论文作者:陶毅刚1,鲁林军2
论文发表刊物:《河南电力》2018年13期
论文发表时间:2018/12/28
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