針對(duì)農(nóng)村地區(qū)呈現(xiàn)的“低電壓”問(wèn)題，基于線路和變壓器電壓降落模型，從負(fù)荷大小、負(fù)荷分布、線路型號(hào)、線路長(zhǎng)度、配電變壓器類型、功率因數(shù)及三相不平衡等方面，對(duì)農(nóng)村中、低壓電網(wǎng)電壓降落的影響因素進(jìn)行了定量分析。得出的相關(guān)結(jié)論有助于分析低電壓產(chǎn)生的原因，有針對(duì)性地提出治理低電壓的有效措施。
0.引言
“新農(nóng)村、新電力、新服務(wù)”農(nóng)電發(fā)展戰(zhàn)略和農(nóng)村電網(wǎng)建設(shè)與改造工程的實(shí)施，使農(nóng)村電網(wǎng)供電能力有了較大改善。隨著“城鎮(zhèn)化建設(shè)”“家電下鄉(xiāng)”等一系列惠農(nóng)政策的推行，農(nóng)村經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展，電力需求增長(zhǎng)迅速，電氣化水平不斷提高，對(duì)供電質(zhì)量的要求已由“有電用”提升至“用好電”。
目前，我國(guó)農(nóng)村許多地區(qū)又呈現(xiàn)出“供電能力不足”的情況，“低電壓”問(wèn)題凸顯，對(duì)于經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快地區(qū)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展落后地區(qū)情況同樣嚴(yán)重。主要原因有：
1農(nóng)網(wǎng)改造后設(shè)備運(yùn)行多年已陳舊老化，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)不能滿足當(dāng)前負(fù)荷需求，設(shè)備長(zhǎng)期過(guò)載運(yùn)行，健康水平低;
2電源布點(diǎn)和容量不足，變電站間和線路間聯(lián)絡(luò)不足，導(dǎo)致供電半徑過(guò)長(zhǎng)、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)弱、轉(zhuǎn)移負(fù)荷難;
3農(nóng)村負(fù)荷分散，特別是山區(qū)地區(qū)供電線路線徑細(xì)且長(zhǎng)，導(dǎo)致線損高、電壓降大;
4季節(jié)性高峰負(fù)荷突增，夏季農(nóng)忙設(shè)備、空調(diào)等制冷設(shè)備大量使用，冬季春節(jié)前后外出務(wù)工人員返鄉(xiāng)集中使用家電、取暖設(shè)備，規(guī)模性大棚蔬菜、溫室育苗設(shè)備大量使用，導(dǎo)致負(fù)荷高峰期出現(xiàn)低電壓。
低電壓主要存在于農(nóng)村中低壓電網(wǎng)，充分了解農(nóng)村電網(wǎng)電壓降落的影響因素，有助于分析低電壓產(chǎn)生的原因，有針對(duì)性地提出低電壓治理措施。本文基于線路和變壓器電壓降落模型，全面分析了農(nóng)村中低壓電網(wǎng)電壓降落的影響因素。
1.電力元件電壓降落計(jì)算模型(略)
2.中壓線路電壓降落影響因素分析
中壓線路電壓降落的影響因素包括負(fù)荷大小、負(fù)荷分布、線路型號(hào)與長(zhǎng)度、功率因數(shù)。通過(guò)典型線路計(jì)算進(jìn)行相關(guān)因素的影響分析，線路原始計(jì)算參數(shù)如下：始端電壓10.2kV、功率2.5MW、長(zhǎng)度10km、線路型號(hào)LGJ-120、功率因數(shù)0.9、負(fù)荷集中在線路末端。
2.1負(fù)荷矩
線路電壓降落與負(fù)荷矩M成正比，即分別與線路功率、線路長(zhǎng)度成正比。經(jīng)計(jì)算可以得出：負(fù)荷矩對(duì)線路電壓損失影響較大，對(duì)于型號(hào)為L(zhǎng)GJ-120、功率因數(shù)為0.9的線路，負(fù)荷矩M每增加2MW˙km，電壓損失%約增加1%。
2.2導(dǎo)線型號(hào)
導(dǎo)線截面對(duì)電壓損失和電壓偏差有影響。當(dāng)導(dǎo)線截面處于35～120mm2范圍時(shí)，電壓損失變化較大;當(dāng)導(dǎo)線截面處于120～240mm2范圍時(shí)，電壓損失變化較小。
2.3功率因數(shù)
功率因數(shù)對(duì)電壓損失和電壓偏差有影響，對(duì)于型號(hào)為L(zhǎng)GJ-120、負(fù)荷矩為25MW˙km的線路，功率因數(shù)每增加0.01，電壓損失%約下降0.3%。
2.4負(fù)荷分布
將負(fù)荷沿線路的分布情況劃分為6種典型分布：①末端集中;②均勻分布;③漸增分布;④漸減分布;⑤先增后減分布;⑥先減后增分布。
3.配電變壓器電壓降落影響因素分析
配電變壓器(簡(jiǎn)稱配變)的電壓降落與負(fù)荷功率、變壓器型號(hào)及負(fù)荷功率因數(shù)相關(guān)。
3.1負(fù)荷功率
負(fù)載率對(duì)配變電壓損失影響較大;配變型號(hào)容量確定時(shí)，負(fù)載率越高，電壓損失越大;負(fù)載率低于0.4時(shí)，配變?nèi)萘繉?duì)電壓損失的影響不明顯;負(fù)載率低于0.8時(shí)，配變電壓損失小于3%。
3.2配電變壓器型號(hào)
變壓器電壓降落與成正比。
由圖3可知：相同容量的條件下，S9、S11、S13、SH11、SH15配變的電壓損失基本相同，S7配變電壓損失比S9～SH15配變電壓損失大;當(dāng)容量在80～800kVA范圍內(nèi)時(shí)，S7配變的電壓損失比S9～SH15的電壓損失大0.2%～0.3%。
3.3功率因數(shù)
功率因數(shù)對(duì)配變電壓損失影響較大，對(duì)于S9～SH15系列配變，當(dāng)配變?nèi)萘啃∮诘扔?00kVA時(shí)，功率因數(shù)每提高0.02，配變電壓損失約下降0.1%。
4.低壓電網(wǎng)電壓降落規(guī)律分析
影響低壓線路電壓降落的主要因素同中壓線路，包括負(fù)荷矩(負(fù)荷功率、線路長(zhǎng)度)，導(dǎo)線型號(hào)及功率因數(shù)等，其分析方法與中壓線路相同。下面通過(guò)典型線路計(jì)算進(jìn)行相關(guān)因素的影響分析。線路原始計(jì)算參數(shù)：線路始端電壓400V、功率24kW、長(zhǎng)度0.5km、負(fù)荷矩12kW˙km、線路型號(hào) LGJ-70、功率因數(shù)0.9。
4.1負(fù)荷矩
線路電壓降落與負(fù)荷矩M成正比，即分別與線路功率、線路長(zhǎng)度成正比。在線路型號(hào)和負(fù)荷功率因數(shù)一定的情況下，電壓降落、電壓損失%隨負(fù)荷矩變化的計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表6。
由表6可知：負(fù)荷矩對(duì)線路電壓損失和電壓偏差影響較大，且呈線性關(guān)系。對(duì)于型號(hào)為L(zhǎng)GJ-70、功率因數(shù)為0.9的線路，負(fù)荷矩M每增加2kW˙km，電壓損失%約增加0.9%。
4.2導(dǎo)線型號(hào)
針對(duì)LGJ型號(hào)導(dǎo)線(截面范圍為35～120mm2)，在負(fù)荷矩、功率因數(shù)一定的情況下，電壓降落、電壓損失隨導(dǎo)線型號(hào)變化的計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表7。
由表7可知：當(dāng)導(dǎo)線截面處于35～50mm2范圍時(shí)，電壓損失%變化相對(duì)較大;當(dāng)導(dǎo)線截面處于50～120mm2范圍時(shí)，電壓損失%變化相對(duì)較小。
4.3功率因數(shù)
考慮功率因數(shù)范圍一般為0.80～0.92，在負(fù)荷矩、線路型號(hào)一定的情況下，電壓降落、電壓損失%隨功率因數(shù)變化的計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表8。
由表8可知：功率因數(shù)對(duì)電壓損失和電壓偏差有影響。對(duì)于型號(hào)為L(zhǎng)GJ-70、負(fù)荷矩為12kW˙km的線路，功率因數(shù)每增加0.01，電壓損失%約下降0.08%。
4.4三相不平衡度
不平衡度描述了電力系統(tǒng)中三相不平衡的程度，可以用電壓(電流)負(fù)序分量方均根值與正序分量方均根值的比值(百分?jǐn)?shù))表示。以方形供電區(qū)的其中一部分為例，假設(shè)三相總功率為12kW，低壓供電半徑為500m，導(dǎo)線取35mm2，按不同三相負(fù)荷分布方式分析。
1)三相負(fù)荷按兩相大一相小分布，分析結(jié)果見(jiàn)表9。
2)三相負(fù)荷按一相大兩相小分布，分析結(jié)果見(jiàn)表10。
在實(shí)際情況中，上述2種分布方式電壓降落差別不大，最大僅為3V。因此取2種情況的均值作為電壓降落修正系數(shù)JU，得到表11所示的三相不平衡修正系數(shù)，最終電壓降落估算值要放大JU倍。
5.結(jié)語(yǔ)
通過(guò)對(duì)農(nóng)村中低壓電網(wǎng)電壓降落的影響因素分析，可以得出如下結(jié)論：
1)對(duì)于中壓線路，負(fù)荷矩和負(fù)荷分布對(duì)線路電壓降落的影響較大，導(dǎo)線型號(hào)對(duì)電壓降落的影響次之，功率因數(shù)對(duì)電壓降落的影響最小。
2)對(duì)于配電變壓器，負(fù)荷功率、負(fù)荷功率因數(shù)、配變型號(hào)對(duì)配變電壓降落均有較大影響;相同容量的條件下，S9～SH15配變的電壓降落基本相同;容量小于 630kVA時(shí)，S7系列配變的電壓降落要比S9～SH15系列的電壓降落大7.4%～15.6%;負(fù)載率低于0.8時(shí)，配變電壓損失小于3%。
3)對(duì)于低壓電網(wǎng)，除負(fù)荷矩、導(dǎo)線型號(hào)、功率因數(shù)外，三相不平衡度對(duì)電壓降落也有較大影響，采用三相不平衡度修正系數(shù)可以估算電壓降落。
