探讨10kV及以下农村配电网规划和设计

摘要：由于“家电下乡”政策促使农村家庭电气化程度提高，空调、电冰箱、电饭煲等电器大量使用，供电末端电压偏低成为大部分农村用电的难题。然而，治理低电压是一项系统工程，一方面需要对配电网统筹规划改造升级，另一方面要考虑当地的城镇化规划，考虑农村产业结构，为避免过度超前造成投资浪费，对农村电网规划应采用适度超前的原则。为此，合理规划农村低压电网，彻底地优化电网结构，从而降低能耗，确保农村配电网稳定运行,提高农村供电能力，满足农村电力发展的需求，加快农村配电网的经济运行。

关键词：农村配电网；规划；设计

中图分类号: TM421文献标识码：A

目前，全国各地都在进行农网改造，对低压电网建设都非常重视。然而，如何合理规划、从根本上优化电网结构，是摆在农电工作者面前的一个重要课题。为确保农村电网建设和改造工程的质量，明确农村电网建设和改造的技术要求与标准，提高农村电网供电能力。本文探讨农村电网改造的技术原则,尤其对配电变压器位置、容量、型号的选择,供电方式、路径、导线截面的选择以及三相负荷接入方式的选择进行了详细的分析。[1]

1.农村低压电网改造和设计技术原则

现将其主要技术原则概述如下：

⑴农村电网改造工程，要注意整体布局与网络结构的优化，应把农村电网改造纳入电网统一规划。

⑵农村电网线路供电半径一般应满足下列要求：10kV线路不大于15km，0.4kV线路不应大于0.5km。

⑶在供电半径过长或经济发达地区宜增加变压器的布点，以缩短供电半径。负荷密度小的地区，在保证电压质量与适度控制线损的前提下，10kV线路供电半径可以适当延长。

⑷在经济发达与有条件的地区，电网改造工作要同调度自动化、配电自动化、变电站无人值班、无功优化结合起来。暂时无条件的也在结构布局、设备选择等方面予以考虑。

⑸农村配电变压器台区按“小容量、密布点、短半径”的原则建设改造。新建和改造的台区,应选用低损耗配电变压器(目前主要是采用S11系列和S13系列配电变压器)。64,73系列高能耗配电变压器要全部更换。变压器容量以现有负荷为基础,适当留有余度。

由于农村配电网很大程度上存在台区数量少的问题，往往一个台区所带用户数量超过200户，甚至达到三、四百户，农村的配电变压器户均容量一般达不到1千伏安，很多配变出现了超负荷问题，配变容量与农村用户的电力负荷需求相比还存在较大的缺口。

农村中的台区规划应该从全村配电网整体出发，合理规划进村高压线路的走向。村内高压线路一般应采用树状分布，从主干街道进入，走次干街道分流。规划村内配电台区分布，应首先规划各台区的供电区域，考虑村内的较大用电负荷和出现时间，本着靠近负荷中心的原则，对配电台区进行合理布局。

解决农村的低电压、线损高的问题，还要从户均配电变压器容量着手，并遵循台区建设以新建为主，本着小容量短半径的原则合理布点，高压供电进村，每个配电台区的用电负荷可按照同时系数0.5核算，单个台区容量不超过200千伏安，单个台区供电居民用户不超过100户。为满足将来居民用户的用电负荷增长需要的台区就地增容、调整留下空间。

⑹低压侧出线导线截面不得小于35 mm2(铝线),总开关应采用自动空气开关,并加装漏电保护器。低压配电线路布局应与农村发展规划相结合,考虑村、镇建房规划。低压主干线路按最大工作电流选取导线截面,但不得小于35mm2,分支线不得小于25mm2(铝绞线)。禁止使用单股、破股线和铁线。线路架设应符合有关规程要求。[2]

⑺接户线的相线、中性线或保护线应从同一电杆引下,档距不应大于25 m,超过时应加接户杆。接户线应采用绝缘线,导线截面不得小于6mm2,进户后应加装控制刀闸、熔丝和漏电保护器。进户线必须与通信线、广播线分开进户。进户线穿墙时应装硬质绝缘管,并在户外做滴水弯。

2.变压器位置、容量、型号的选择

2.1位置的选择

⑴对于村庄相对较小、负荷比较集中、需1台配电变压器供电的,应根据现有负荷及发展规划,尽量将变压器放置在负荷中心。从配电变压器的低压出口到每个负荷点,尽量以辐射式向四周延伸,供电半径以不超过500m为宜。

⑵对于村庄较大、用电户数多、负荷分布不均等情况,应根据负荷分布及村庄规划,采取小容量、多台变压器供电。另外，要满足现代化抄表收费等技术要求，避免今后重复性建设；同时还应尽量避开可燃物和易爆场所，最后还需要考虑地理位置，变压器最好是安装在公众不易聚居，但利于高、低压线路进出的地方。[3]

2.2容量的选择

根据实践调查,在选择配电变压器容量时应按实际负荷及近5~10年农村电力发展计划选定。

S=Ks×Ps,

式中:S--配电变压器在计划年内所需的额定容量,kV・A；

Ps--当年的用电负荷,kV・A；

Ks--容载比,一般不大于3。

容载比可参照下式估算

Ks=(K1×K4)/(cos∮×K3) ,

式中:K1--负荷分散系数,农网取1.1；

cos∮--功率因数,可取0.8；

K3--配电变压器的经济负荷率,取0.6~0.7；

K4--电力负荷发展系数,一般取1.3~1.5。

2.3型号的选择

随着市场经济的发展、变压器制造技术的不断进步和城乡电网改造工作的拉动,新材料、新工艺不断被采用,新的低损耗配电变压器相继开发成功,油浸式配电变压器已出现了比 S9系列更节能的S11、S13、SH15系列。

3.供电方式、路径、导线截面的选择

3.1路径的选择

路径的设计必须与农村经济发展计划相结合,与农村建设规划相吻合,合理选择T接点, 避免迂回供电及卡脖子线路；同时要方便机耕、少占农田,线路要尽量短,转角、跨越尽量少, 同时尽量避免容易受山洪、雨水冲刷的地点。

3.2导线截面的选择

可按下式选择导线截面

S=P×L/(CU)mm2,

式中:P×L--负荷距,kW・m；

U--电压损失百分数的数值，V；

C--常数,对于三相四线制线路,铜线为77,铝线为46,单相制铜线为12. 9,铝线为7.7。

3.3供电方式的选择

本人认为,在今后低压电网规划设计时,应以负荷需求而不是以负荷性质来确定低压电网结构,对条件特别好,动力、照明用电量特别大的村可实行“二条线”供电方式；对条件一般的村只出一路三相四线线路即可。这样,既可以节约大量资金,又可为下一步实现城乡同网同价,一户一表奠定良好基础。

3.4电杆、线路金具的选择

电杆、线路金具的选择应满足线路路径、地理位置、档距、回路数及导线截面的需求,电杆正常选用长10m,梢径150mm的砼电杆, 特殊情况选择10m以上砼电杆。

4.三相负荷接入方式的选择

三相负荷平衡的关键在于三相负荷的接入方式,一般可采用每一个负荷点都用三相引入的方式,并且高速到负荷平衡,这时中性线任何线段上的电流都为零,3条相线电流由大到小。不难推算,这种接线方式与其他接线方式相比线路损耗最低,电压质量最好。

4.1 三相负荷不平衡带来的影响

三相负荷不平衡时,会产生“零点漂移电压”,造成 A,B,C 三相输出电压发生畸变,有的相电压大于220V, 有的相电压低于220 V,使用户所带的负载不能正常工作。它带来的影响首先是给企业造成直接的经济损失。在三相负荷不平衡度较小时,会影响配变设备的输出能力,增大低压线路损失。而在出现三相负荷严重不平衡时,由于三相电压产生严重畸变,使所带负荷小的一相电压最大,使该相线路所带负荷,包括灯具、彩电、冰箱等家用电器发生严重烧毁事故。

4.2三相负荷不平衡应采取的措施

(1)要做好用电客户的负荷调查,摸清底数,把低压用户的业扩报装工作做细做实,在规划设计线路和用户报装接电时,都要考虑三相导线所带负荷尽量均衡。

(2)在选中性线截面时,应选与相线截面相同。

(3)加强线路设备的巡视检查, 搞好日常运行维护管理,防止中性线断线。

(4)在每台变压器出口配置电压监测仪,经常观测与分析三相电压的均衡情况( 尤其是在负荷高峰期) ,尽量做到三相负荷均衡。通过采取以上措施,可有效达到三相供电平衡的目的。[4]

5.结论

总之，为使改造后的农村电网应达到城乡电网建设与改造的目标要求。在农村低压电网改造和规划设计中，科学合理地选择变压器容量，预留五到十年的电力负荷发展容量，选择单相电子式计量表，同时加大无功补偿力度可以节省电网投资，减少资源的浪费，提高电力网的传输能力，进而为农村经济的发展提供了电力保证。

参考文献：

[1]黎煦华.农网改造中的农村低压电网规划和设计[J]．广东工业大学，2005（2）

[2]赵从文.农村电网配网的规划设计[J].电子世界.2013(24)

[3]刘国军.抚顺城镇区10千伏电网规划探究[J].科技风.2012(10)

[4]国家电力公司.农村电网建设与改造技术原则[M].北京:中国计划出版社,1999