中低压农村电网的改造设计
2019-10-29杜沛颖
杜沛颖
(山西欣奥特自动化工程有限公司,山西 太原 030012)
0 前言
农村用电量持续保持高位增长,每当遇到用电高峰期,农村用电经常出现“低压电”的现象,并且线路出现严重过载情况,容易引发电力事故[1]。农村的电网改造显得势在必行,以农网实现安全性、可靠性、智能性为基本目标,打造社会主义新农村示范村电网为最高目标。
长治市某山村电网存在10 kV中压电杆残旧,电杆的护高不足,利用角铁等方式加长。台变安装不规范,相关附属设备如跌落式熔断器、表箱、刀闸、避雷器、安健环等残旧、老化或缺失[2]。低压线路被电视、电话、网线、村委路灯线等线路缠绕,线路凌乱,维护检修困难(如图1)。由于乡村道路硬化工程后,路基升高等等原因,中低压导线对地安全距离不够。低压电杆残旧,利用角铁加长,电杆倾斜[3]。低压导线断股,绝缘层破损等问题。针对这些情况,本文进行实地的调研,并做出合理的判断,以及对地区周围的电力发展情况准确的预估,然后有针对性地规划设计该地区的电网改造。
图1 农村电网现状图
1 电网改造规划和设计
1.1 低压配变的选择
在设计过程中,当涉及台变的新建和搬迁时,按照“多布点,小容量”“供电半径不得超过50 0m”的技术原则,从而确定台变合理点[4]。台区的负荷比较集中,原有的用户几乎都在供电半径500 m的要求里面,除了个别的用户(抽水机井,果园等);村庄用户不多(少于200户),未来负荷发展比较稳定;整个台区的只需要一台变压器就可以达到供电要求。把变压器放到负荷中心,让低压出线呈四周发射类型,这样每条低压出线承载负荷比较合理。为了供电的安全性,10 kV中压线路不能在村庄里面经过。
油浸式非晶合金变压器是现阶段配变的主导产品,油浸式变压器出现过很多经典的系列变压器,例如:S7系列,S9系列,S11系列,S13系列等,经过前面十多年农网改造工程的努力,目前农网使用的变压器大都是S11系列[5]。而现在又出现了比S11系列,耗能更加小的SBH15系列,该系列的配变用到了非晶合金作为它的励磁材料,这一新型的材料比老式硅钢片的励磁变压器的整体空载损耗下降了4/5左右[6]。而且它的空载电流下降更是高达约85%,是现在配变行业中节能效果较理想的油浸式配电变压器,特别适用于农网和部分正在慢慢发展的地区等变压器同时率不高的地方。
1.2 低压线路的选择
由于低压架空线路基本集中在农村或郊区,低压配电网架空导线选择着重考虑采用绝缘导线BLVV或JKLV[7]。根据农村配电线路设计要求,一般要求架空线路应采用JKLV型绝缘导线,档距范围可控制在15 m~30 m范围,应根据导线线径大小作受力分析后确定每种不同线径导线的控制档距;沿墙架设应采用BLVV或BLV型绝缘导线,按沿墙架设要求,应每隔6m安装街码以控制导线受力;导线类型经征求意见和组织专家评审,优化后推荐规格型号为10种。
根据低压绝缘导线优选型号,且结合各地区的低压架空线路的特点及施工习惯,推荐选取BLVV-35、BLVV-70、BLVV-120、BLVV-240四种导线,分别用于分支线、次主线/主线、主线。10 kV架空导线采用裸导线(JL/G1A)和绝缘导线(JKLGYJ)两种,线径分别为70/10、120/20和240/30三种。
使用绝缘导线,避免高空坠物带来的线间短路跳闸;缓解和解决树与线的矛盾时,使用绝缘导线;线路经过街道和人口密集的地方,为了老百姓的安全着想,使用绝缘导线;在严重污染地区,周围的环境容易对裸导线进行腐蚀的,使用绝缘导线。
1.3 进户线与低压电能表的选择
进户线应使用绝缘导线,线径应根据负荷选择,但农村铝芯线不应小于10 mm[7]。进户线在靠近建筑物处,应套管加以保护。进户线连接方式一般不采用连接金具,使用绑扎方法进行连接时,应满足如下要求:
绑扎连接应接触紧密、均匀、无硬弯,弧度一致;绑扎用的绑线,应选用与导线同金属的单股线,其直径不应小于2.0 mm。
采用“一户一表”的计量方式,装设末级剩余电流动作保护器,使用低压电能表。推进配电网计量自动化和智能化,实现低压用户智能电表和低压集抄全覆盖。推广费控计量设备,对专变用户,可通过负荷管理终端实现远程费控,或选择安装售电管理装置实现本地费控模式;对低压用户,通过费控电能表与低压集抄系统实现低压客户的远程费控。配电网计量自动化终端设备统一接入省级集中计量自动化主站系统。
2 具体项目实施
2.1 10 kV中压部分的实施
由于台区的供电半径超过500 m,仅仅通过移动变压器台架重新建立单个新台区,不能解决供电半径的问题。所以只能通过再建一个新台区(山村#2台区),并对原有的台区进行负荷拆分,两台配变(山村公变、山村#2公变)同时对山村的所有用电负荷进行供电。最后选择合适的10 kV中压线路的T接点,再建新的低压台区(山村#2台区)。
1) T接点的选择:当确定好新台区的位置之后,就近选择中压线进行T接,但是需要注意几个点:T接点到新台区之间的中压线路最好不经过村庄内部;尽量减少新建10 kV中压线路的耐张和转角;尽量不要和110 kV、35 kV的高压线路交叉等等。
综上所述和台区现场情况,我们选择了平坦线F03的130号电杆进行T接。
2) 线路路径的选择:10 kV中压线路T接于平坦线F03的130号电杆,新立10 kV山村分支线#01-#07电杆到新建台区的位置,杆上新架设3*JL/G1A-70 mm2,如图2。
图2 台区的中压路径图
2.2 0.4 kV低压部分的建设
1) 变压器位置的选择:通过到项目现场的实地勘察,山村公变位置还是放在原来的位置,只需要把新建的配变放到原有的台架上;山村#2公变位置位于村庄的南面,村路口和省道交叉路口的东北方向。
2) 变压器大小和型号的选择:山村现有低压用户145户左右,户均容量按照1.5 kW~2.5 kW,配变的功率因数按照0.8~0.9,同时率按照0.6~0.8,最近一年负荷净增加了20 kW,配变负载率按照40%~50%。通过上一章第一部分的公式及容量表,选出了山村配变的容量为315kVA。
山村#2配变的容量为200kVA。两台配电变压器都采用更加节能的SBH15-M系列的配变。
3) 0.4 kV低压线路供电方式和变压器0.4 kV低压出线:低压线路采用树干式供电方式,供电半径不超过500 m。山村公变台区新建0.4 kV低压出线2回,其中:#1开关(250A)出线规格为BLVV-120,供山村台区西南方向区域照明、生活负荷;主干线架空导线先后沿道路,采用沿杆敷设方式敷设;#2开关(250A)出线规格为BLVV-120,供山村台区东南方向区域照明、生活负荷;主干线架空导线先后沿道路,采用沿杆敷设方式敷设。
山村#2公变台区新建0.4 kV低压出线1回,其中:#1开关(250A)出线规格为BLVV-120,供山村台区东南方向和省道两旁区域照明、生活负荷;主干线架空导线先后沿道路,采用沿杆敷设方式敷设。
4) 接地方式:山村台区低压系统接地方式采用了TN-C系统,配变的低压出线侧中性点接地,其他的中性线还需在干线和分支线终端处、用户侧设置重复接地,主要材料如表1。
表1 重复接地主要材料
5) 无功补偿一直是农村电网的痛点,而当前对于农网最好的无功补偿方式,应该属于杆上变压器的补偿了。有以下几个优点:靠近低压用户;极高的补偿效率;安装方便、操作简单、投资小等等。所以,该项目使用杆上配变补偿方式,补偿容量按变压器容量的30%。
3 总结
这次对于农网改造项目增大了线径提供电能输送后,电压偏差计算值约为6.99%,线路末端电压预计可维持在198V以上,有效解决了低电压问题。新建台区转接约50个用户,配变负载率约为40%,户均配变容量为1.6 kVA,解决了负荷增长问题;完成了对旧设备/线路的全面更换改造,采用符合国家行业标准和挂网运行规定的全新产品,有效消除安全隐患,显著提高供电可靠性。项目实施后,实现智能电表覆盖率100%和低压集抄覆盖率100%,显著提高了电网信息化、智能化水平。
在农村用电方面还需要加强对农网每个工程进行安全管理,确保设备安全运行;强化农民的用电安全意识等等。