(1大理供电局;2云南电网有限责任公司教育培训评价中心)
摘要：针对传统农村低压配电网和新农村电力通道复杂的问题，对农村低压配电网的结构进行了分析研究，设计一种旨在解决新农村低压配电网电力通道问题的低压配电网结构，包括低压配电线路路径的优化设计、小型钢管杆设计、低压电缆分支箱设计、低压配电箱、电表安装位置设计等方面内容，为提高农网供电质量、供电能力、供电安全性和布局合理性，降损节能，保证农网的安全、经济、可靠运行提供了思路，也为我国新农村电网建设提供有益参考。
关键词：农村电网；电力通道；低压配电网；电网结构
1引言
近年来，随着我国现代新农村的迅速发展，农村用电负荷不断增大，广大农村用户对用电质量的要求也越来越高。然而在新农村的发展和建设中，由于缺少规划，传统农村低压配电网结构已无法适应新农村建设的步伐，存在网架结构比较薄弱、安全可靠性不高、线路损耗大、布局不合理、“线房”矛盾突出等问题，不能很好地保证电能质量、供电可靠性，同时增加了电网维修和维护成本，还影响农村村容村貌。虽然国家加大了对农村电网投资，实施农网改造升级工程，但是农村低压配电网建设规划以及如何优化电网结构依然是难题。因此，对农村电网必须进行合理地规划设计，采取有效措施适应农村电网供电的特殊性，大幅度地提高供电质量、供电能力、可靠性和安全性，使农村电网安全、经济、可靠地运行。
本文在分析传统农村低压配电网结构和新农村电力通道问题的基础上，对新农村低压配电网的结构进行研究，设计了一种旨在解决新农村低压配电网电力通道问题和满足新农村发展的低压配电网结构，使农村低压配网供电更加安全、可靠、经济、和谐，也为我国新农村电网建设提供有益参考。
2农村低压配电网及电力通道现状分析
国内农村低压配电网的特点是数量多、分支复杂、负荷密度小而分散，使得管理难度大，其存在的问题集中在网架结构不合理、电力通道复杂、故障报修率高、供电质量低、设备技术装备水平低、农村经济发展失衡等方面。
2.1网架结构不合理
在传统的农网建设中，由于前期的勘察、可研论证以及规划等较为缺乏，没有对低压配网线路进行统筹规划，造成农村低压配电网中的电源布点分布有漏洞，低压配电线路长、迂回，且线径较小，接线较为复杂、混乱，线路架设不规范等问题。具体表现在：第一，传统的架空四线占用空间大，阻碍农村住宅的建设，形成“线房”矛盾，如图1所示。第二，受到新建住宅空间的影响，农村巷道狭小、弯曲，电力通道复杂，栽下的电杆无法安装拉线，架空线路松散，杆塔发生倾斜，架空线与民房之间的安全距离不符合架空标准，造成很大的安全隐患，如图2所示。第三，电力线路沿民房墙体敷设，电表安装于墙体上，如遇到住宅变动时，就会大大增加线路维护的工作，如图3所示。第四，由于网架上线路的布局不合理，形成大量“蜘蛛网”线路，发生故障时，检修困难，增加了电网维修和维护成本，同时影响农村村容村貌，如图4所示。最后，受到农网特殊性的制约，其传统线路规格所选的标准较低，使得农网供电可靠性低，加上线路故障多发，导致农网的供电质量低。综上表明，传统的农村配电网结构难以适应新农村的发展建设，影响电网供电质量、供电可靠性、供电安全以及线路的线损率，增加了农网线路检修和维护成本，同时影响农村村容村貌。
图4电杆上的“蜘蛛网”线路
2.2故障报修率高
在欠发达的农村地区，由于农网的规划和建设速度赶不上农村的发展速度，电力通道被侵占，“线房矛盾”、“线路矛盾”、“蜘蛛网”等问题突出，存在各种安全隐患，导致农网故障频发，故障报修居高不下，线损攀升，投诉增多，增加供电企业工作量，降低了供电企业的可信度和服务质量满意度。同时严重影响了农民的日常生活，带来了很多的负面影响，更制约着供电企业的正常运行和新农村的建设发展。
2.3设备装备技术水平低
受自然环境条件、历史遗留问题等各种因素制约，在农村的电力建设长久使用不更换的设备和线路，难免会存在安全隐患，加上设备整体的老化，就可能在正常运行时出现短路故障，设备的使用寿命都会大大缩减。此外，由于农村配电网结构和农村电力通道存在的问题，变压器新增布点较难实施，使得农村配电变压器负载能力不能满足农村电网的发展和日益增长的电力需求，会造成配电变压器过负荷烧毁引起线路跳闸安全风险；陈旧老化、横截面积小的线路和老旧设备难以更换，导致抵御自然灾害的能力差。
2.4农村经济发展失衡
农村用电关乎着人民生活的基本利益，良好的配电设施能够促进农村的发展和建设。由于我国地区经济发展不均衡，在农村配电网建设方面也发展差距很大，在部分地区的农村低压配电网的发展十分落后，对这些区域的新农村配电网的现状要着力进行改善。
因此，针对以上存在的问题，供电企业应加强对于农村电网的升级改造，提升农村配电网供电的能力。特别是针对农村配电网线路通道不畅通的问题，应该提出更加切实可行的对策，为建设新农村提供坚实的电力保障。
3新农村低压配电网结构设计
在进行农村低压配电网规划时，首先要对整个农网布局与负荷分布现状进行调查、研究，分析存在的问题，明确规划改造的重点。农网规划的目的是提高供电可靠性和安全性、减少线路的电压损失和电能损失以及降低线损率。农网规划的主要内容包括：农网存在的问题；负荷预测；确定规划总体目标；农网网架结构整体规划；农网投资及经济效益分析等内容。本文重点对基于复杂电力通道的新农村低压配电网结构进行设计研究，以满足新农村发展的需求，使农村低压配网供电更加安全、可靠、经济。
图5新农村低压配电网结构接线设计图
新农村低压配电网结构接线图如图5所示。本文对于新农村低压配电网结构设计的整体思路如下：首先，农村低压配电线路采用架空低压电力电缆线（0.4kV）；线路走向原则是沿路布线，要与乡村道路、农村巷道走向一致，巷道拐点处采用小型钢管杆支撑，低压配电线路不再跨越居民楼，解决农村复杂电力通道的问题。其次，线路的支撑采用隐藏地下拉线的小型钢管杆；再次，在电缆“搭火”点处采用低压电缆分支箱，该电缆分支箱在那个包括两级电缆分支器，第一级低压电缆分支器（“1进2出”）引出搭火线；然后从搭火线进入断路器和隔离开关进入第二级低压电缆分支器（“1进3出”）引出线到安装计量电表的位置。最后，设计一种安装于钢管杆上的低压配电箱，可以安装6-8个照明表位或2-4个动力表位，计量电表集中便于检修和更换电表，解决“蜘蛛网”的难题，降低线损。
3.1农网配电线路路径优化设计
针对农村巷道要合理设计农村低压配电网线路路径的布局，改善农村低压配电网结构混乱的问题，提高农村低压配电网的安全性和可靠性。对于农村低压配电线路路径的优化设计包含以下内容。
第一，在安全距离符合架空标准的条件下，低压配电线路路径的选择要与农村的巷道（即电力通道）相适应，如图6所示。线路走向与道路、农村巷道走向一致，线路尽量不沿着民房墙面布局，不跨越居民楼，避免了架空配电线路与农村住宅之间的“线房”“线墙”矛盾，降低居民触电的风险隐患和运维成本。需要特别提出的是，配电线路路径的优化设计，并不是全盘否定传统低压配电线路已有的基础，而应是将旧的低压配电网基础利用起来，保留可以使用的低压配电线路部分，以节约投资，避免浪费。
第二，低压配电线路采用架空低压电力电缆线（0.4kV4芯电缆）。电力电缆线路与架空四线线路相比具有以下优点：电缆线路受外界气候条件和周围环境干扰的影响小，供电可靠性高；能够节省架空的空间；电缆线路运行简单方便，维护工作量小，费用较低；同一通道可容纳多回线路，有利于防止断线落地引起的触电事故及保证安全用电；电缆线路不受沿线树木生长的影响等。架空低压电力电缆配合小型杆塔的形式能够适应农村复杂巷道的现状，配合低压电缆分支箱能够有效减少“蜘蛛网”，有利于提升低压配电网供电质量和可靠性。
第三，准确合理的定位线路的杆塔位置。在确定路径之后，就要展开对杆位的测量工作，在多方面确定之后才能进行下一步的工作，农电网首端、转角、终端杆每个方面的位置都要进行测定，在整个测量的过程中，还要考虑农网的拉力线的位置是否达标。在现场实际测量时，应尽可能详细的记录好线路经过的地形地貌、巷道拐点数量，然后对数据进行分析，在平面图上进行合理的排杆。如果简单、随意的在平面图上进行排杆，会加大线路施工的难度以及施工进度，出现一些意想不到的问题。
第四，可直接接地隔离开关的设计。在低压配电线路中涉及到的隔离开关设计成可接地的结构，集合了隔离开关和接地刀闸的功能，可用在变压器低压JP柜内、低压线路分断处、电缆分支箱内等。当刀闸投在上端时线路接通，投在中间时线路断开，线路检修时可直接投在下端接地位置，如图7所示。在线路检修时，配合断路器使用，断路器断开后可将隔离开关直接拉到接地位置，避免了检修人员挂接临时地线程序，能节省工作时间，提高工作效率，有效的保障现场作业人员的人身安全。
图7可直接接地隔离开关示意图
3.2小型钢管杆设计
由于受到农村狭窄空间限制和住宅阻碍，传统水泥电杆往往无法安装拉线，导致有些杆塔发生倾斜，杆塔十分不稳，架空线路松散，易造成短路现象，成为安全隐患。为了较好的解决以上问题，线路的支撑采用不用拉线的小型钢管杆结构，沿巷道线路的走向而设置，架设的电缆线路不跨房屋，占地空间小，这样既不影响巷道线的通行，也易形成电力线路专用通道，减少因用户危房改造迁改线路的业务，降低供电企业运行维护成本，有效降低线路损耗、提高安全供电水平。小型钢管杆设计主要有以下几方面。
第一，小型钢管杆整体结构。小型钢管杆整体结构简图如图8所示，该钢管杆为锥型圆杆，其外型尺寸规格与水泥电力电杆相同，以便金具通用。根据现场的实际情况，在应满足通车与行人安全距离和架空规范，其高度可为3m、4m、5m、（3+3）m、（4+3）m、（4+4）m、（5+4）m、（5+5）m等；钢管的稍径为150mm或190mm，杆径每下降1米加大13.33mm；壁厚6mm；基础埋深为杆长的1/6m；四方采用隐藏钢体拉线，其顶端离地面垂直距离0.2m、角度45度，法兰盘直径300mm；钢管杆的材料采用Q235或者Q345。小型钢管塔的拉线隐藏在地面下，专门支承小型钢管塔的基础，这样既可以拉又可以顶，根据现场的施工条件，当不能满足四方刚体拉线时，可在受力正或反方向至少设置一根刚体拉线。
图8小型钢管杆示意图
第二，小型钢管杆其他要求。要合理进行钢管杆的载荷计算，满足相关标准要求包括永久荷载（杆塔自重、电线、绝缘子、金具重力）、可变荷载（风荷载、冰荷载等）、特殊荷载（电线断线引起的荷载、地震荷载），根据计算结果选择钢结构构件截面、隐藏刚性拉线截面以及法兰盘直径等，强度设计的安全系数最少要有1.7。横担铁件应在保证线间距离以及承受线路荷载的前提下，尽可能的节省钢材，降低成本。基础周围保护土层不应流失、坍塌；基础边坡保护距离应满足DL/T5092的要求。
3.3低压电缆分支箱设计
低压电缆分支箱主要作用是用于低压配电线路主干线分配电力，即在电缆“搭火”接电的节点处采用低压电缆分支箱（“1进2出”+“1进3出”）引出用电线路和主干线路，其目的主要是为了避免线路搭接混乱，从源头消除主线上的“蜘蛛网”，同时方便以后业扩新装、检修、隔离等。其结构见图5所示。分支箱内包括分支线板和开关，分支线设计为（“1进2出”+“1进3出”），即每一个分支箱可以引出3路出线，其中一路可供6-8个照明电表，一路可供2-4个动力电表，另外一路留做备用，也可根据现场实际情况进行分配，同时分支箱的进出线位置要绝缘密封好。此外，低压电缆分支箱还包括低压断路器和带接地的隔离开关，当该支线客户用电出线故障或检修时，只需要在这一侧断开断路器，拉开隔离开关，并将隔离开关合接地位置即可进行客户故障检修，尽可能减少故障检修停电范围，提高供电可靠性。
3.4低压配电箱
从低压电缆分支箱引出线到安装计量电表的位置采用低压配电箱，该低压配电箱的设计思路是为了理顺搭接居民用电的线路，解决低压配电网线路“蜘蛛网”的难题，提高线路的供电可靠性和安全性，降低检修难度和线损率。低压配电箱的内部结构：内部设置电路分线板，该分线板设置为“1进3出”的结构，每个低压配电箱能供6-8个照明表或2-4个动力表；接线盒的进出线处采用绝缘且能密封良好的材料进行密封；接线盒设置盒门，方便检修。
如图9所示，低压配电箱一般安装在钢管杆上离地面2.5m以上位置。在同一小型钢管杆上，可同时装设两个低压配电箱，低压配电箱安装在横担上，配电线路中的横担要有一定的弯曲强度。角钢横担的规格不能小于 50mm×50mm×5mm。由于低压配电箱安装位置离地面大约2.5米的距离，进行电表故障检修时，检修人员只需要梯子便可作业，减小了登高作业的风险，增加了现场作业效率和安全；如需登高作业，安装的位置也不影响检修人员登杆作业，不应该影响杆塔上的检修。特别需要指出的是，电表是集中安装在低压配电箱中，这样能避免电表安装混的乱问题，便于检修和更换电表。
图9 低压配电箱安装位置示意图
4总结
本文在分析传统农村低压配电网结构和新农村电力通道问题的基础上，对新农村低压配电网的结构进行了研究，设计了一种旨在解决新农村低压配电网电力通道问题和满足新农村发展的低压配电网结构，并对农村低压配电网结构提出了改进的思路和措施，包括低压配电线路路径的优化设计、小型钢管杆设计、低压电缆分支箱设计、低压配电箱、电表安装位置设计等方面内容，为提高农网供电质量、供电能力、供电可靠性、和供电安全性，降损节能，保证农网的安全经济运行提供了思路，也为我国新农村低压电网建设提供有益参考。
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作者简介
第一作者，男，杨光磊1971年11月出生，助理工程师，大专，高级技师，三级助理专家，多年从事配电线路运行维护工作。当前在大理城区供电局海东供电所供电服务班工作，研究配电线路运检。
第二作者郑义△，男，1992年4月出生，硕士研究生，当前从事电力电缆培训工作，研究方向电力电缆、配电线路。
第三作者，男，张海1977年7月出生，二级助理技术专家，多年从事配电线路运检工作，高级技师，本科，当前在大理城区供电局检修试验班工作，研究配电线路运检、电气试验。
论文作者:杨光磊1,郑义2*,张海1
论文发表刊物:《电力设备》2019年第1期
论文发表时间:2019/6/13
标签：低压论文; 线路论文; 农村论文; 新农村论文; 配电网论文; 结构论文; 电网论文; 《电力设备》2019年第1期论文;