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【摘 要】 自改革开放以来我国的经济水平有了极大的提高，我国农村也随之得到了迅猛的发展，加之国家对“三农”的重视，农村人民的生活质量有了很大改善，尤其是近几年来，电脑、空调、电视等设备也逐渐在农村居民家中得到广泛的应用，然而这也在一定程度上加大了对电力的需求，低电压问题逐渐成为现阶段农村居民面临的一个重要问题。文章深入的对农村低电压的特点及成因进行了分析，并提出了相应的治理及农网升级措施。
【关键词】 农村电网；“低电压”；治理措施
一、低电压的危害
电压质量不仅仅是电力企业衡量电网安全运行的一项技术指标，也是反映电力企业优质服务水平的一项重要服务指标。电压低会给工农业生产和人民生活带来很大的困难和损失，主要有以下危害：
（1）造成灯光暗，空调无法启动，影响居民生活。电压降低5%，普通电灯的照度下降18%；电压降低10%，照度下降35%；电压降低20%，则日光灯不能启动，各种照明设备发光率下降。同时，电压低会造成空调无法启动。
（2）增加线路和设备损耗。在输送一定电力时，电压降低，电流相应增大，引起线损增大。
（3）影响正常工农业生产。低电压严重时可引起相关保护设备的低电压保护动作，可能造成电动机无法启动，影响工厂和农业生产。
（4）损坏电动机和变压器等设备。电压过低超过10%，将使电动机电流增大，线圈温度升高严重时甚至烧损电动机；部分低电压是由于变压器、线路等过载卡脖子引起，严重时会同时造成设备烧毁。
（5）降低电力系統的稳定性。由于电压降低，相应降低线路输送容量，因而降低了稳定性，甚至导致系统崩溃。
（6）影响广播、电视、通讯等效果。
二、低电压的分类
低电压从持续时间上来看，一般可分为短时性低电压和持续性低电压。短时性低电压一般是由于电网在运行中发生断线、短路等突然异常或故障扰动等情况引起，往往可在故障排除后消除，持续时间较短。此类低电压在电网动态情况下出现，又称为动态低电压。
持续性低电压一般是由于电网本身存在的供电半径大、截面细、容量小等结构性问题引起，在结构性问题得到治理前一直存在。此类低电压为电网静态条件下发生，又称为静态低电压。
三、造成农村"低电压"的原因分析
农村"低电压"问题涉及面广、用户数量多，造成这方面的主要原因是10kV配电网较为薄弱，布局不够合理，线路距离较长或负荷较重，压降及线损过大，线路供电能力不足。农网一二期改造已经过去15年之久，电网建设步伐缓慢，电网供电能力已经远远跟不上用电负荷的需求，卡脖子现象普遍存在，10kV线路不能及时大修、技改，导线型号普遍较小。
从低电压台区的分布来看，低电压现象主要集中在台区的末端，分布比较分散，几乎涵盖各乡镇。台区设计标准不高，变压器容量小，主干导线细，且部分台区供电半径偏长；另外，用电负荷较为集中的城镇和县城地区，近几年用电量增长非常迅速，而前几年改造的导线截面选择不够超前，引起高峰负荷时段电压偏低。
农村"低电压"现象具有动态性、季节性和复杂性特点。不同时间段存在不同性质的"低电压"现象。通过对历年低电压的情况进行分析，"低电压"情况主要发生在在夏、秋、冬季三季特别是迎峰度夏、迎峰度冬、秋季农业抗旱等用电高峰期。且"低电压"发生时段一般集中在每天中午11点到15点、晚上18点到22点，尤其晚上较为突出。
农村个别低电压台区的居民端电压较低，用户生产生活受到了严重影响，多数反映为不能正常看电视、电磁炉做饭困难、电脑经常自动关机、空调电扇不能正常启动、照明灯亮度不够及家用小水泵不能正常使用等等，严重影响了用户的生活质量，制约了农村经济的发展。
四、解决“低电压”的主要措施
1、合理选择导线截面和供电半径
某条10kV农村线路为LGJ-95mm2导线架设，最高负荷2.5MW，供电半径12km，功率因数0.9，LGJ-95mm2导线持续允许负荷为5.2MW，按载流量可满足运行要求。但客户反映末端电压低。通过计算该线路末端电压损失约为1461V，末端电压偏差率为14.33%。虽然供电半径只有12km，但其末端电压偏差值已远远超过《供电营业规则》规定的±7%。
因此，对于线路导线截面和供电半径的确定，不仅要查手册，满足10kV线路供电半径城镇不宜超过4km，乡村不宜超过15km，低压线路供电半径城镇不宜超过250m，乡村不宜超过500m，这一原则来规划。还要从线路载流量、电流密度和线路末端电压偏差等方面进行全面计算和分析。在电网建设改造中，导线截面选择“10kV县城电网架空主干线截面不宜小于150mm2，乡村电网架空主干线不宜小于95mm2。城镇低压主干线路导线截面不宜小于120mm2，乡村低压主干线路导线截面不宜小于50mm2。中性线导线截面应与相线导线截面相同”这一要求实施。
在缩短供电半径的措施中，通过对重负荷线路进行了调整，新增10kV出线，对现有负荷进行再分配。在保证110kV变电站布点的基础上，统筹考虑投入与产出比，增设布置了小容量、紧凑型35kV变电站，以有效缩短10kV线路供电半径，提高供电质量。在低压台区改造中，实现10kV线路进村，满足配变“小容量、密布点、短半径”的布点，最大限度缩短0.4kV线路供电半径。
2、全网优化，实现无功就地平衡
创新提升变电站无功补偿能力：在变电站普遍采用分组自动投切补偿的基础上，积极探索动态平滑调节无功补偿的应用。35kV变电站采用磁控电抗器动态无功补偿装置，各站均配置1800kvar的电容器组，装设1500kvar的磁控电抗器一台，实现电容器300kvar直投，300～1800kvar连续可调动态补偿（补偿精度0.05%，即补偿梯度为9kvar）。通过运行来看，真正实现了“按需补偿”，变电站主变二次功率因数始终保持在0.97左右，很好地改善了电压质量，降低了系统损耗。 合理提升10kV线路无功补偿能力：针对农村10kV线路无功需求峰谷差较大的特点，采用了固定与自动投切相结合的补偿模式。电容器总容量按配电变压器空载损耗和无功基荷两部分来确定，这样不论线路负荷处于高峰还是低谷时，都能充分对线路进行补偿，并避免过补的发生。装置安装在无功负荷中心，减少线路上的无功电流，实现就地平衡。通过在10kV线路上运行的补偿装置来看，改善电压质量和降损效果十分明显。
着重提升公用配变和客户侧无功补偿能力：一是结合农网改造升级工程，把综合台区的随器补偿当作重点来抓。在100kVA及以上或对无功需求大，配变二次侧首端电压低的100kVA以下配电变压器的低压侧，全部安装无功自动跟踪补偿装置。根据农村负荷波动特点，优化电容器容量组合，提高电容器投入率。二是严把业扩关，100kVA及以上专用配变必须配足电容器容量，采用无功自动补偿，否则不予验收送电。三是开展随器无功补偿工作试点。对低压客户5kW以上电动机开展随器无功补偿，针对负荷性质，确定补偿容量，同时也要防止过补而产生的谐振过电压，烧毁电动机。
3、严控三相负荷不平衡度
现在家用电器单台容量多数在800～2000W，都采用单相电源，大功率单相负荷的激增极易造成三相负荷的不平衡。为此，供电公司统一将低压客户按相别进行标注，利用营销业务系统统计分析分相用电量，及时调整单相客户所接相别，严控三相不平衡度。另外，定期开展负荷实测，尤其是在大客户负荷投运和负荷高峰期间，增加实测次数，便于及时做好负荷的均衡分配调整。解决低压电网三相负荷不平衡问题，说到底就是解决人的问题。把三相负荷不平衡指标纳入月度综合业绩考核，实行奖罚制度，提高了运维人员的积极性。
4、健全“低电压”监测网络和手段
充分利用调度自动化系统、配变监测终端、电压监测仪等设备，加强电网运行参数和客户电压质量实时监测，切实掌控农村“低电压”发生、发展变化情况，为“低电压”治理提供第一手资料。按照不同负荷性质、不同功率因数、不同线径绘制10kV电压降曲线，绘制“低电压”客户典型日电压曲线，分析找出“低电压”成因，有针对性地提出治理的管理措施和技术措施。
5、采用常规有载调压变压器分接头调压
双绕组电力降压变压器在高压绕组上，除主分接头外，还有几个附加分接头，供不用电压需要时使用。其中，针对无载调压器，改变分接头时需要停电操作，因此不适合频繁操作，往往只是做季节性调整。对无载调压主变，可采取不增加抽头的方式改造为有载调压变压器。
利用常规有载调压变压器调压提出了优化分接头变比的新算法。采用连续潮流法计算负荷裕度，利用梯度映射原理，寻找分接头变比调整的最优方向和档距，该方法通过提高负荷裕度的最大值，从而改善系统电压稳定性。利用分叉理論，在静态范围研究有载调压变压器分接头调整对电压稳定性影响的机理。该方法能解释一些负荷模型在一定负载区域内，分接头调整产生复杂的“混合调压效应”现象的原因。但常规有载调压变压器由于带负荷调整电压，不可避免地产生电弧，有时还会引起误动作或误发信号。
6、利用加压调压变压器调压
加压调压变压器由电源变压器和串联变压器组成。串联变压器串联在主变压器引出线上。当电源变压器采用不同的分接头时，在串联变压器中产生大小不同的电动势，从而改变线路上的电压。加压调压变压器也可以单独串联在线路中使用。有纵向调压、横向调压及混合型加压调压手段。其中一种新型的横向调压变压器又称晶闸管控制的移相器。它采用晶闸管无触点开关代替机械式的分接开关，大大提高调整速度和调整频率，具有抑制系统低频振荡，提高系统稳定性的功能，且没有谐波问题。
结语：
所有这些问题在一定程度上制约了改善电压质量的效果。因此，对于今后的农网低电压治理在采用常规治理方法的基础上，首先应该从配电网的优化规划开始，实施全局无功优化，解决好无功设备的配置，减少无功功率在电网中的传输；其次，针对不同结构的农村电网，有针对性的利用常规方法与新技术相结合，提升治理手段的科学性；最后，通过构建高水平的基于GIS和WSN的农村电网低电压监测与管理系统来对农网电压实时长期监测与控制，以实现彻底解决我国农村电网的低电压问题。
参考文献：
[1]杜松怀.电力市场[M].中国电力出版社，2008.
[2]农网改造升级专题[J].中国电力企业管理，2010，（30）.
【关键词】 农村电网；“低电压”；治理措施
一、低电压的危害
电压质量不仅仅是电力企业衡量电网安全运行的一项技术指标，也是反映电力企业优质服务水平的一项重要服务指标。电压低会给工农业生产和人民生活带来很大的困难和损失，主要有以下危害：
（1）造成灯光暗，空调无法启动，影响居民生活。电压降低5%，普通电灯的照度下降18%；电压降低10%，照度下降35%；电压降低20%，则日光灯不能启动，各种照明设备发光率下降。同时，电压低会造成空调无法启动。
（2）增加线路和设备损耗。在输送一定电力时，电压降低，电流相应增大，引起线损增大。
（3）影响正常工农业生产。低电压严重时可引起相关保护设备的低电压保护动作，可能造成电动机无法启动，影响工厂和农业生产。
（4）损坏电动机和变压器等设备。电压过低超过10%，将使电动机电流增大，线圈温度升高严重时甚至烧损电动机；部分低电压是由于变压器、线路等过载卡脖子引起，严重时会同时造成设备烧毁。
（5）降低电力系統的稳定性。由于电压降低，相应降低线路输送容量，因而降低了稳定性，甚至导致系统崩溃。
（6）影响广播、电视、通讯等效果。
二、低电压的分类
低电压从持续时间上来看，一般可分为短时性低电压和持续性低电压。短时性低电压一般是由于电网在运行中发生断线、短路等突然异常或故障扰动等情况引起，往往可在故障排除后消除，持续时间较短。此类低电压在电网动态情况下出现，又称为动态低电压。
持续性低电压一般是由于电网本身存在的供电半径大、截面细、容量小等结构性问题引起，在结构性问题得到治理前一直存在。此类低电压为电网静态条件下发生，又称为静态低电压。
三、造成农村"低电压"的原因分析
农村"低电压"问题涉及面广、用户数量多，造成这方面的主要原因是10kV配电网较为薄弱，布局不够合理，线路距离较长或负荷较重，压降及线损过大，线路供电能力不足。农网一二期改造已经过去15年之久，电网建设步伐缓慢，电网供电能力已经远远跟不上用电负荷的需求，卡脖子现象普遍存在，10kV线路不能及时大修、技改，导线型号普遍较小。
从低电压台区的分布来看，低电压现象主要集中在台区的末端，分布比较分散，几乎涵盖各乡镇。台区设计标准不高，变压器容量小，主干导线细，且部分台区供电半径偏长；另外，用电负荷较为集中的城镇和县城地区，近几年用电量增长非常迅速，而前几年改造的导线截面选择不够超前，引起高峰负荷时段电压偏低。
农村"低电压"现象具有动态性、季节性和复杂性特点。不同时间段存在不同性质的"低电压"现象。通过对历年低电压的情况进行分析，"低电压"情况主要发生在在夏、秋、冬季三季特别是迎峰度夏、迎峰度冬、秋季农业抗旱等用电高峰期。且"低电压"发生时段一般集中在每天中午11点到15点、晚上18点到22点，尤其晚上较为突出。
农村个别低电压台区的居民端电压较低，用户生产生活受到了严重影响，多数反映为不能正常看电视、电磁炉做饭困难、电脑经常自动关机、空调电扇不能正常启动、照明灯亮度不够及家用小水泵不能正常使用等等，严重影响了用户的生活质量，制约了农村经济的发展。
四、解决“低电压”的主要措施
1、合理选择导线截面和供电半径
某条10kV农村线路为LGJ-95mm2导线架设，最高负荷2.5MW，供电半径12km，功率因数0.9，LGJ-95mm2导线持续允许负荷为5.2MW，按载流量可满足运行要求。但客户反映末端电压低。通过计算该线路末端电压损失约为1461V，末端电压偏差率为14.33%。虽然供电半径只有12km，但其末端电压偏差值已远远超过《供电营业规则》规定的±7%。
因此，对于线路导线截面和供电半径的确定，不仅要查手册，满足10kV线路供电半径城镇不宜超过4km，乡村不宜超过15km，低压线路供电半径城镇不宜超过250m，乡村不宜超过500m，这一原则来规划。还要从线路载流量、电流密度和线路末端电压偏差等方面进行全面计算和分析。在电网建设改造中，导线截面选择“10kV县城电网架空主干线截面不宜小于150mm2，乡村电网架空主干线不宜小于95mm2。城镇低压主干线路导线截面不宜小于120mm2，乡村低压主干线路导线截面不宜小于50mm2。中性线导线截面应与相线导线截面相同”这一要求实施。
在缩短供电半径的措施中，通过对重负荷线路进行了调整，新增10kV出线，对现有负荷进行再分配。在保证110kV变电站布点的基础上，统筹考虑投入与产出比，增设布置了小容量、紧凑型35kV变电站，以有效缩短10kV线路供电半径，提高供电质量。在低压台区改造中，实现10kV线路进村，满足配变“小容量、密布点、短半径”的布点，最大限度缩短0.4kV线路供电半径。
2、全网优化，实现无功就地平衡
创新提升变电站无功补偿能力：在变电站普遍采用分组自动投切补偿的基础上，积极探索动态平滑调节无功补偿的应用。35kV变电站采用磁控电抗器动态无功补偿装置，各站均配置1800kvar的电容器组，装设1500kvar的磁控电抗器一台，实现电容器300kvar直投，300～1800kvar连续可调动态补偿（补偿精度0.05%，即补偿梯度为9kvar）。通过运行来看，真正实现了“按需补偿”，变电站主变二次功率因数始终保持在0.97左右，很好地改善了电压质量，降低了系统损耗。 合理提升10kV线路无功补偿能力：针对农村10kV线路无功需求峰谷差较大的特点，采用了固定与自动投切相结合的补偿模式。电容器总容量按配电变压器空载损耗和无功基荷两部分来确定，这样不论线路负荷处于高峰还是低谷时，都能充分对线路进行补偿，并避免过补的发生。装置安装在无功负荷中心，减少线路上的无功电流，实现就地平衡。通过在10kV线路上运行的补偿装置来看，改善电压质量和降损效果十分明显。
着重提升公用配变和客户侧无功补偿能力：一是结合农网改造升级工程，把综合台区的随器补偿当作重点来抓。在100kVA及以上或对无功需求大，配变二次侧首端电压低的100kVA以下配电变压器的低压侧，全部安装无功自动跟踪补偿装置。根据农村负荷波动特点，优化电容器容量组合，提高电容器投入率。二是严把业扩关，100kVA及以上专用配变必须配足电容器容量，采用无功自动补偿，否则不予验收送电。三是开展随器无功补偿工作试点。对低压客户5kW以上电动机开展随器无功补偿，针对负荷性质，确定补偿容量，同时也要防止过补而产生的谐振过电压，烧毁电动机。
3、严控三相负荷不平衡度
现在家用电器单台容量多数在800～2000W，都采用单相电源，大功率单相负荷的激增极易造成三相负荷的不平衡。为此，供电公司统一将低压客户按相别进行标注，利用营销业务系统统计分析分相用电量，及时调整单相客户所接相别，严控三相不平衡度。另外，定期开展负荷实测，尤其是在大客户负荷投运和负荷高峰期间，增加实测次数，便于及时做好负荷的均衡分配调整。解决低压电网三相负荷不平衡问题，说到底就是解决人的问题。把三相负荷不平衡指标纳入月度综合业绩考核，实行奖罚制度，提高了运维人员的积极性。
4、健全“低电压”监测网络和手段
充分利用调度自动化系统、配变监测终端、电压监测仪等设备，加强电网运行参数和客户电压质量实时监测，切实掌控农村“低电压”发生、发展变化情况，为“低电压”治理提供第一手资料。按照不同负荷性质、不同功率因数、不同线径绘制10kV电压降曲线，绘制“低电压”客户典型日电压曲线，分析找出“低电压”成因，有针对性地提出治理的管理措施和技术措施。
5、采用常规有载调压变压器分接头调压
双绕组电力降压变压器在高压绕组上，除主分接头外，还有几个附加分接头，供不用电压需要时使用。其中，针对无载调压器，改变分接头时需要停电操作，因此不适合频繁操作，往往只是做季节性调整。对无载调压主变，可采取不增加抽头的方式改造为有载调压变压器。
利用常规有载调压变压器调压提出了优化分接头变比的新算法。采用连续潮流法计算负荷裕度，利用梯度映射原理，寻找分接头变比调整的最优方向和档距，该方法通过提高负荷裕度的最大值，从而改善系统电压稳定性。利用分叉理論，在静态范围研究有载调压变压器分接头调整对电压稳定性影响的机理。该方法能解释一些负荷模型在一定负载区域内，分接头调整产生复杂的“混合调压效应”现象的原因。但常规有载调压变压器由于带负荷调整电压，不可避免地产生电弧，有时还会引起误动作或误发信号。
6、利用加压调压变压器调压
加压调压变压器由电源变压器和串联变压器组成。串联变压器串联在主变压器引出线上。当电源变压器采用不同的分接头时，在串联变压器中产生大小不同的电动势，从而改变线路上的电压。加压调压变压器也可以单独串联在线路中使用。有纵向调压、横向调压及混合型加压调压手段。其中一种新型的横向调压变压器又称晶闸管控制的移相器。它采用晶闸管无触点开关代替机械式的分接开关，大大提高调整速度和调整频率，具有抑制系统低频振荡，提高系统稳定性的功能，且没有谐波问题。
结语：
所有这些问题在一定程度上制约了改善电压质量的效果。因此，对于今后的农网低电压治理在采用常规治理方法的基础上，首先应该从配电网的优化规划开始，实施全局无功优化，解决好无功设备的配置，减少无功功率在电网中的传输；其次，针对不同结构的农村电网，有针对性的利用常规方法与新技术相结合，提升治理手段的科学性；最后，通过构建高水平的基于GIS和WSN的农村电网低电压监测与管理系统来对农网电压实时长期监测与控制，以实现彻底解决我国农村电网的低电压问题。
参考文献：
[1]杜松怀.电力市场[M].中国电力出版社，2008.
[2]农网改造升级专题[J].中国电力企业管理，2010，（30）.