农村地区低压配电网环网可行性探究及其典型模型的建立

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摘 要：在农村地区，低压（0.4kV）配电网一般具有在电源单点分布、线路单辐射、不具备环网点、供电半径长等特点，一般不具备低压转供电的条件。探究农村地区低压配电网环网可行性，并建立其典型模型，可为日后低压配电网的建设提供指导思路。农村地区低压配电网环网的实现，可以在配变或低压线路检修施工、故障抢修时对低压负荷进行转供电，大大提高供电可靠性，从而保证农村较为重要负荷（如规模化养殖场等）的连续供电。

关键词：农村；低压配电网；环网；可靠性

1 农村地区低压配电网现状分析

目前，在广大的农村地区，特别是边远地区，低压（0.4kV）配电网的供电电源、供电地理路径由于受到地型地貌、村民屋宅、人文风情等多种因素的影响，而呈现极不规则的分布状态，导致低压配电部呈现电源单点分布、线路单辐射、不具备环网点、供电半径长等特点。由于上述原因，农村低压配电网在检修或者故障期间，一般不具备转供电的条件，从而降低了低压配电网的供电可靠性。然而，随着社会经济的发展，很多农村地区已经将传统的养殖业、种植业进行规模化、规范化生产。而这些产业的发展，从一定程度上提高了生产对用电的依赖程度，这就意味着农村地区对供电的可靠性越来越高。如何解决农村地区供电可靠性较为低的现状和对供电可靠性越来越高的矛盾，将是配网运行管理研究的一个方向。

2 农村地区低压配电网环网可行性探究

2.1 负荷需求和发展导致客观条件的可行性分析

目前，随着人民生活水平的提高，农村村民已经普遍使用空调、电磁炉、电饭锅、烧水壶等大功率电器，加之较多的房地产公司已经将目光聚焦在农村广袤的土地资源上，农村用电负荷的急剧增长是大势所趋。而较大的负荷需求迫使供电企业在同一条自然村安装2台或者2台以上的10kV配电变压器，这种现状，为同一自然村低压配电网环网提供了可能性。另外，由于农村村名房屋盖建逐步向原来的中心旧址向靠近道路的外缘扩建，可能导致两条自然村的用电负荷片区距离缩短，这也为不同自然村的低压配电网环网提供了可能性。村民较大的用电需求可能迫使村民在供电企业增加电源点、改造低压配电网的时候所涉及的征地、低压通道等作出必要的让步，这就大大减轻了供电企业在进行增加配电变压器而进行了选址、低压线架设时而受到村民阻挠的压力。

2.2 设备状态的可行性分析

近年来，供电企业在配网改造方面投入了大量的资金，例如南方电网公司在沿海地区进行的抗风加固工程、配网基建工程、各类大修技改工程、春节防配变烧损工程等，这大大改善了农村地区配电设备残旧、疏于维护管理、设计不规范等落后面貌。目前大部分农村地区的10kV配电网以及0.4kV低压配电网的设备健康水平能够达到低压环网要求。另外，随着供电企业规范化台区建设的推进，10kV配电台架逐步使用低压配电箱（含无功补偿、低压过流保护开关、缺相保护开关等），这为低压配电网环网提供了基础设备以及技术支撑。

2.3 资金可行性分析

文章提出将农村低压配电进行环网的思路，旨在将在目前基本满足条件的设备现状条件下进行较小的改造即可，或者在日后的新建低压配电网基建工程提前将“低压环网”纳入设计。前者一般只需要增加低压环网点的环网开关，可以纳入修理项目，所需资金较小；后者一般只需在原有基建项目设计的基础上增加低压环网点的环网开关和一些必要的低压保护类型开关，所需资金亦不大。

3 农村地区低压配电网环网典型模型的建立

一般而言，农村低压（0.4kV）配电网以2至3回三相四线出线最为常见。文章选取2台配电变压器，且每台配变均有2回三相四线出线作为低压环网的基础模型。参考10kV较为经典的“手拉手”环网模式，文章同样考虑以“末端环网”构建低压环网模型。考虑到由于转供电，低压末端联络开关的电流方向具有不确定性，故选用熔片式低压户外开关作为各路出线的联络开关。具体模型如图所示。

图中，K1和K2分别代表配变1和配变2的总线保护开关；S1、S2、S3、S4分别代表各路出线的保护开关；L1和L2代表联络开关（熔片式低压户外开关）。正常情况下，联络开关L1和联络开关L2处于分开状态，S1、S2、S3、S4处于闭合状态，出线1和出线2由配变1供电，出线3和出线4由配变2供电。故障或者检修情况下，出线开关（S1、S2、S3、S4中的一个）处于分开状态，对应的联络开关（L1或L2）处于闭合状态，线路处于转供电状态。

4 农村地区低压配电网环网典型模型各主要电流节点的保护设定

4.1 配变的出线总开关定值设置

考虑到配变在正常情况下只承担原来自身出线的负荷，但在转供电情况下，还要承担另外一台配变的部分负荷。为了避免配电变压器因为出现重过载而烧损的情况，配变总线保护开关K1、K2的定值按1.1倍配变低压侧额定电流设定，即：It=1.1*In=1.1*（S/0.4/1.732），其中，S代表配变的额定容量。

4.2 出线开关S1、S2、S3、S4开关定值设置

如果没有构成低压环网，S1、S2和S3、S4开关定值应当分别按照两台配变的实际负荷分布来决定定值的大小。即按照单台配变某出线最高负荷占各路出线最高负荷之和比例决定该路出线开关定值占总线开关定值的比例。例如：就单台配变1而言，出线1的最高负荷是出线2最高负荷的两倍，那么出线1开关S1的定值应为K1开关定值的三分之二，即It1=2/3*It，出线2开关S2的定值应为K1开关的三分之一，It2=1/3*It。

在构成低压环网的情况下，S1、S2、S3、S4开关定值设置应该综合考虑两台配变的实际负荷分布，即需要将转供电情况下的最高负荷分布考虑进来。

4.3 联络开关L1和L2的定值设定

当负荷进行转供时，L1可能承担出线1或者出线3的最高负荷；L2可能承担出线1或者出线3的最高负荷。为了确保L1和L2在承担任何可能负荷时，保护均能起到作用，该开关的熔片型号按照其承担的相关出线最小的最高负荷选定。例如：出线1、出线3的最高负荷分别为I1、I3，若I1I3，则L1定值按I3选取，可选It（L1）=I3。

5 提高与改进

文章提出农村地区低压配电网环网典型模型，选取了2台配变在低压线路末端环模式，有一定的缺陷。如果要实现在任何负荷高峰时期，所有负荷都能实现转供，那就必须增大配变的容量和低压线线径，这样设备的利用率只有50%。所以，研究其他更为完善的低压环网方式和模型，具有重要的意义，也是日后需要进一步探讨的方向。

6 结束语

文章通过对农村地区低压配电网进行分析，总结其相关特点，探究农村地区低压配电网环网可行性，提出了农村地区低压配电网环网的典型模型，并对该模型的定值保护进行了分析。为日后低压配网的建设和运行方式提供了思路，也为提高低压配电网的供电可靠性奠定了基础。