浅析云南农村中低压配电网存在的问题与改造对策

云南农业大学机电工程学院　董　晓　付宏才　冷雪梅　阮解琼

禄丰供电有限公司妥安供电所 张朝军

浅析云南农村中低压配电网存在的问题与改造对策

云南农业大学机电工程学院董晓付宏才冷雪梅阮解琼

禄丰供电有限公司妥安供电所 张朝军

结合云南地区特点，分析云南地区农村中低压配电网存在的问题，并从技术、管理和新能源利用等方面综合探讨解决农村配电网存在问题的措施。

农村电网；线路问题；优化措施

引言

云南农村配电网大多是380/220V、10kV和35kV供电线路，供电方式主要以大电网供电为主。虽然目前农村供电水平有了大幅度提高，但是大量新的用电大户不断涌现，电力需求日益增加，这对供电质量和可靠性提出了更高的要求。目前，农村的供电水平仍很难满足农村经济发展需求。同时，云南部分经济基础相对较差的地区农网建设滞后，仍有单电源供电的110KV和35KV变电站存在，供电半径长，线路损失大，线路T接过多，老化严重，供电可靠性差。因此，应采取适当措施解决云南农村电网存在的问题。本文从技术、管理、新能源应用等方面探讨解决办法，期待云南农村电网早日实现优质、安全、低耗的供电目标。

1.云南农村配电网的现状与问题

随着云南农村经济的不断发展，农民生活水平有了显著提高，农村电力设施有了明显改善，但由于农村的用电需求也快速增加，改善农村电网供电难的问题日益凸显。

1.1地理环境的不利影响

云南农村人口居多，约占人口总数的69%，多数农户居住在偏远山区，地形复杂，居住分散，电网架设困难，建设输变电线路和长距离输电的电损大，导致成本大幅提高，且维护困难；此外，易受气候、地震等影响导致供电故障频发。

云南偏远山区部分住户少的村落还未通电，若通过大电网延伸来供电，架设线路成本很高、难度也很大。如耿马县由于高山地区较多，农户居住零散，有少数自然村农户小于10户，距离主干线路较远，采用电网延伸方式解决用电户均投资较大，最高达到12万元/户。但是这些地区往往太阳能资源、风力资源、生物质能资源或小水电资源较丰富，可考虑采取新能源发电的方式解决这部分地区的通电问题，有望取得较好的经济效益和社会效益。

1.2技术线损问题

导致技术线损较高的原因如：（1）云南农村中低压配电网结构薄弱，主要是农网线路陈旧，结构不合理。如：不少配线使用年限长，绝缘老化严重，一旦使用较大容量的用电器，很容易导致导线过热熔断；部分配电网中电表箱和接户线腐蚀严重，绝缘性能差，遇到雷雨天气易导致大面积停电，并可能诱发用电安全事故；此外，云南农村多为传统电杆，不仅电杆二次搬运成本高，还加大了施工中人员和设备的安全风险。（2）云南农村配电网的电压偏低，电能质量差。由于云南有的农村配电网导线截面偏小（2mm2），线路设备绝缘程度低，使得电压偏低的现象较为明显。（3）许多变压器位置远离负荷中心，有的线路供电半径偏大。同时，由于低压线路长，高损耗配电变压器比例大，致使农村电网线损率高，电能质量下降，供电成本上升，供电效率低下。此外，农业生产的季节性等因素导致农村的用电时间较为集中，用电负荷季节性很强，降低了输配电设备和线路的有效利用率。

1.3无功补偿不足

目前，部分农村电网中仍然没有安装无功补偿设备，致使电力损耗偏大；尤其是随着农村大功率电器的不断增加，致使无功功率的损耗持续增大。

1.4管理线损问题

云南农村电网线损率高，一部分原因是对线路缺乏系统管理、线损管理不及时。云南农村在配电网建设过程中投入资金不足、设备更新缓慢，且线损管理不及时，造成电力运营管理环节难以衔接，影响企业经济效益。同时，在农村用户用电和管理上存在欠缺。用户在用电过程中存在违章和窃取现象，工作人员在抄表核算时的失误和管理上的疏忽，均会造成配电网的损失，影响农村配电网的发展［1］。

1.5自动化装置的配置难

云南农村很多用户居住在偏远山区中，地形复杂，居住分散。地理条件的局限性，容易使农村电网输配电线路过长，投资成本高，维护费用大，投资回报率低；也难安装使用自动化装置。因此若有的线路出现事故，会造成整条线路停电，查找故障较为困难，影响当地用户的生活用电质量。

2.云南农村配电网的优化措施

随着农村居民生活水平的提高，云南农村电网输电线路存在的问题越来越引起重视，这里试从技术、管理和新能源应用等方面综合探讨解决措施。

2.1技术降耗措施

结合云南农村电网特点，总结已有的降损措施及相关研究，在技术上建议重点加强变压器节电、无功补偿、合理优化网架结构以及电网经济运行等节能降损的技术措施［2］。

（1）变压器节电技术。配电网损耗主要是指配电变压器损耗，因此降低配电变压器损耗是降低配电网损耗的有效途径。根据云南农村配电网的实际情况，合理选择配电变压器的类型、容量、安装位置，实现变压器的经济运行，最大限度地减少配电变压器损耗。

a.配电变压器的类型及选择。对农村电网的改造需满足国家规范要求：“农村低电压线路供电半径不超过0.5km；农村高压的综合线损降低到10%以下”。由于农村住户比较分散，要达到低压半径不超过0.5km的要求，必须设置较多的10/0.4kV小容量配电变压器才能满足要求。建议使用非晶态变压器，其空载损耗是S9型同容量变压器空载损耗的1/5，特别适合农村的用电特点。与S9型变压器的投资差额可以在7年内从降低电损的经济价值中得到补偿。

b.合理选择变压器容量。对于农村生活用电的配电变压器，可按其所用电器总千瓦数的近似值选取变压器的额定功率；对于负荷变化不太大、负载率较高的农村综合用电的配电变压器，一般按不超过其高峰负荷总千瓦数的10%来选择变压器；对季节性较强的农业排灌变压器，宜按负荷平均值的2倍选取变压器；在不常停用或负载峰谷差较大的场所，可采用“子母变”供电方式，本着能耗最低的原则投入不同容量的变压器。

c.合理选择变压器的安放位置。变压器的安装要按负荷中心来确定，在确保低压线供电半径不超过500m的条件下，尽量使配电变压器置于或靠近负荷中心，此外，安放位置要地势高、安全可靠、进出线容易、交通运输便利。

d.变压器的经济运行。季节性负荷或昼夜负荷变化比较大，如果使用一台变压器从技术、经济等方面来说是不合理的，此时可以考虑选用两台容量小的变压器，负荷较小时，即可停用一台变压器。在同一配电区域，在多台配电变压器的低压出线端安装联络开关，轻载时采用共用变压器的方式运行。

（2）无功补偿与节能降损。目前农村电网对无功补偿的需求在不断加大。对农网进行合理的无功补偿，既可解决无功不足，又可提高供电可靠性、降低线损［3］。无功补偿的方式主要有变电站集中补偿、低压集中补偿、配电线路固定补偿、用电设备随机补偿。针对云南农村电网中无功补偿设备使用数量偏少的状况，建议电力部门根据农村电网的实际状况，在控制费用的同时，对电网负荷和设备容量进行合理的选择与调整，以增加电网末端的无功设备容量，减少电网输送的无功容量，确保用电设备在最佳负载率下运作，从而提高电网电压的稳定性，降低线损。

（3）科学规划电网布局，优化电网结构。根据云南农村用电情况合理规划电网布局，优化电网结构，从最大程度上降低电能损耗：①要对农村电网的结构进行优化和完善，做到合理布局、以短半径的方式供电。当高压线路进入农村时，尽可能将配电变压器安置在负荷中心位置；为了避免迂回供电，从变电器的低压侧到负荷点采用辐射式向四面八方延伸；供电半径要严格遵守有关部门的规定，务必将配电变压器安置在村内。②选择合理的线路截面，在保证增加导线截面降低线损的同时，要避免维修费用和线路投资过高，综合考虑投入和线损的关系，合理选择线路截面。③从安全的角度出发，多加使用低压绝缘线，有效提高线路的绝缘化程度，降低安全事故的发生概率。④在网架更换上，针对山区特殊运输环境，采用轻型钢管电杆代替传统电杆，促使配网特殊物资向标准化、轻型化方面发展，节省大量人力、物力资源。

（4）实现农村电网的经济运行。电力部门在供电管理时，一方面要对用电负荷做合理的调整，避免轻载；另一方面要按季节合理调节电网运行电压水平，使电网处于经济合理运行状态，实现“安全、经济、多供、少损”的经济效益目的。这里就如何实现农村配电网的经济运行提出几点措施供参考：①在轻载线路中，为了避免轻载运行，可以暂时停止供电；在重载线路中，为了避免过载，尽量设法分散客户用电时间。②合理调整线路的运行电压。在季节性较强时，可以通过调节变电站主变压器的电压分接开关进行调压；在较短时间内用电负荷的变化，如昼夜负荷，可通过投切变电站内和线路上的补偿电容器的容量进行调整。降低线路的运行电压，使线路末端的电压波动范围在额定电压的±7%之内。

2.2管理降耗措施

在农电系统中，不少供电企业线损率非常高，电能损失严重。除了部分计量误差，大部分原因是供电单位在工作管理方面的疏忽。所以，加强用电管理是降低农网线损的必要措施。

2.2.1提高线损管理人员的综合素质

线损管理人员的知识技能和管理水平，直接影响到农村电网降损管理的成果，因此要加大对线损管理人员的岗位和业务培训，不断提高线损管理人员的综合素质。在实际工作中，线损管理人员要不断总结经验和教训；引入现代化的管理手段，加强对线损管理的重视。此外，应建立一定的线损管理及奖惩制度，将线损目标予以量化，对完成目标任务的加以奖励，对未完成任务的，予以处罚，并责令其分析原因，限期加以改正。

2.2.2完善线损的管理体系

近几年，我国进行农村配电网线损管理采取了线损指标考查技术、远抄集抄技术和销售管理信息技术等措施，但是，电网管理水平仍然偏低，相关职能部门的权利和责任划分不清，导致电力运营管理环节一环一扣难以衔接，最终造成电量损失。因此，电力部门应提高对线损管理的重视，通过设定规章，建立健全制度等强化对线损的管理，同时明确岗位职责，形成一级对一级，层层抓落实的局面，保证将线损控制落实到人。

首先，要加强对农网的管理措施，加强对用户的监督检查，防止个别用户非法窃电或违章用电，并依法加以处罚；其次，加强对电工日常工作的监督，定期准抄表；最后，合理规范农村电网的数据统计工作，统一抄表、核算、收费、做帐，对所得到的相关数据做到统一分析和评估。

2.2.3加强农村配电网的规划建设

为了更好地完善云南农村配电网，提高电压质量，满足农村用户的用电需求，需要加强农村电网的规划建设。在农村配电网建设时，对农村配电网的发展状况进行认真的分析研究，准确预测农村配电网的负荷变化，提前做好统筹规划方案，并请专业人员进行评估，还要对配电网中线路的布局和电力设备的选择进行详细论证和科学分析，确保各项工作都能够最大限度地满足农村的配电网建设［4］。在实际规划建设过程中，避免仓促决定，力求从源头上消除农村配电网潜在的安全隐患和质量隐患。

2.2.4加大投入改善配电设备

云南农村中低压配电网结构薄弱，主要是农网设备相对落后。变压器老化严重、性能差、耗能高；配线截面偏小，绝缘老化现象较严重，一旦使用大功率电器，导线容易过热熔断；此外，农村配电网中的电表箱和接户线腐蚀严重，绝缘性能差，遇雷雨天气经常停电，并可能诱发用电安全事故。因此，在配电网建设过程中，应加大资金投入，及时对配电网中所使用的变压器、电线杆、输电线及电表等设备进行更新，确保其质量性能满足用电需求，且要尽可能安装使用自动化装置、提高配电设备的管理水平。同时，形成固定检修机制，及时发现问题、解决问题，使电网处于良好运行状态［5］。

2.3新能源技术替代措施

可再生的新能源发电已成为世界电力发展的主要方向。一方面，随着智能电网技术的发展，新能源发电的电网接入等问题得以缓解；另一方面，一些可满足个别家庭或局部供电需求的中小型新能源发电系统和设备不断投入使用。

云南农村分布着大量可再生能源，其中主要包括水能、风能、太阳能和生物质能等；其中微型水力、低速风力以及太阳能分布广阔，优势明显。新能源的优点在于其灵活性高、成本低、损耗小和节能环保等。通常情况下，在负荷分散、远离电力系统的偏远地区，宜考虑充分利用本地能源，因地制宜的建设小型电站自行供电［6］。

2.3.1生物质供能

生物质能源［7］在云南农村储存非常丰富，尤其是农作物废料、畜禽粪便、农产品加工过后的有机废料和生活垃圾等都是很好的废弃生物质，既有巨大的资源保障，且有利于环境保护；生物质发电方式可选农林生物质发电、垃圾发电或沼气发电。

基于沼气的生物质供能［8］是指通过厌氧发酵的方式使生物质原料产生可以供能使用的沼气。一方面，鼓励农村家庭建立和使用沼气来解决厨房等用电问题，减轻对电网用电需求，这在云南姚安县等地推广较好；另一方面，通过集中收集生物质燃料，产生的沼气经过除湿和净化处理后与液化天然气混合制成生物质燃气，可用于内燃机发电供气，内燃机的部分负荷性能使其良好地结合实际应用需要增减容量，通过增加内燃机运行数量可以适应负荷变化，达到为用户提供电能的目的。

2.3.2风力发电

风能是一种取之不尽、用之不竭的可再生清洁能源。云南风力资源丰富，平均风速在每秒3m以上，资源总储量1.23亿千瓦，风能资源可利用区面积4.52万平方公里，占云南省土地面积的11.48%［9］。

云南在风电和水电的互补调节上有很大优势。随着能源结构调整和电网技术的发展，云南“风水互补”模式已有很大优势，且云南优质的风电资源理应大力开发。

2.3.3太阳能光伏发电

太阳能作为一种新能源，被认为是最理想的能源，近来备受关注［10］。一方面它减轻了传统化石燃料能源对环境带来的负面影响，另一方面太阳能光伏发电打破了常规电网的局限性，解决了经济不发达的偏远农村地区的用户难以通过常规电网用电的问题。针对我国农村用电问题的各种情况，开发成本低、使用寿命长、集成度高、安装维护简便的小型太阳能供电设备成为当务之急。根据云南偏远地区孤立家庭用电情况，设计小型太阳能光伏发电系统，充分利用云南丰富的太阳能资源和光伏发电的安全可靠、无噪声、无污染、制约少、故障率低、维护简便等优点，解决部分偏远地区孤立家庭用电不便的问题，也是值得尝试的。

2.3.4新能源互补发电

所谓互补发电，就是指多种变化规律不同的电源联合运行，各种发电方式在一个系统内互为补充，通过其协调配合来提供稳定、可靠、质量合格的电能。

在可再生能源中，利用风能、水能、太阳能和生物质能发电是发展最迅速、前景最广阔的，它们各具特色、又在时间和空间上具有互补性。采用互补发电方式比单一发电方式更高效、可靠。

因此，根据自然资源条件，合理选择开发利用多种可再生能源，在偏远农村负荷中心就地安装建设基于多种可再生能源联合发电的分布式发供能系统，可以实现可再生能源的高效利用，并提高农村地区的供电可靠性和电能质量。

3.结语

本文针对云南农村电网的现状及所面临的问题，在技术上，分别从变压器节能、无功补偿、网架结构改造及电网经济运行等方面探讨农村电网节能降损技术，如何从技术上降低计量装置电损，如何减少设备缺陷和隐患，分析了各种节能降损技术的应用方法与需要注意的问题；在管理上，从提高线损管理人员的综合素质，如何从管理上降低线损，如何合理分配人员，完善农村电网线损的管理体系，加强农村配电网的规划布局，加大资金投入、改善农村配电设备等方面降低农村电网的损耗；在新能源利用上，以生物质能、风能、太阳能、新能源互补发电为主，采取独立发电方式解决云南农村供电不足的问题，也将成为重要的选型。

［1］王明辉.浅谈农村电网线损管理存在的问题及降损措施［J］.机电信息，2012（33）：26-27.

［2］倪建立，马放瑞，毕鹏翔，等.农村电网节能降损与自动化实用技术［M］.北京：中国电力出版社，2008：146-159.

［3］Piao Zailin，Tan Dongming.Intelligent Control Strategies and Devices of Line Reactive Power Optimization for Smart Rural Power Gird［J］.China International Conference on Electricity Distribution，2010 China International Conference on Electricity Distribution：1-4.

［4］杨光.农村配电网发展存在的问题及解决措施［J］.能源与节能，2014（08）：4-5.

［5］曾妍.浅谈农村电网存在问题及解决办法［J］.科技创新导报，2013（07）：138-140.

［6］Henry Louie， Elizabeth O’Grady，Vincent Van Acker， Steve Szablya，Nirupama Prakash Kumar，and Robin Podmore.Rural Off-Grid Electricity Service in Sub-Saharan Africa［J］.IEEE Electrification Magazine，2015，3.

［7］奚利丰.分布式能源在新型农村电网中的应用与前景［J］.农机化研究，2013（04）：226-230.

［8］郭甲生，秦朝葵.基于生物质燃气的农村地区生态校园供能模式研究［J］.广东农业科学，2011（03）：211-218.

［9］http：//yn.zwbk.org/lemma/767（2011/10/21）.

［10］Wang LinJun，Xu LiXiao，Shao Lei，Men Jing，Zhang Dong，Liu Wei，Gao ZhangWei.Errors analysis of transmission mechanism of dish solar auto-tracking system［J］.Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering；2014.30（18）：63-69.

付宏才【通讯作者】（1966-），男，博士，副教授，主要研究方向为农业系统工程。

董晓（1990-），女，硕士研究生，主要研究方向为农业电气化。

冷雪梅（1979-），女，讲师，硕士，研究方向为电力系统分析技术。