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农村电网整改中的变压器选择安装与运行 |
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| 农村电网整改中的变压器选择安装与运行 |
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作者：佚名 文章来源：不详 点击数： 更新时间：2008-9-24 10:03:08  |
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李珞
1农村低压电网现状
多年以来，由于农网整改资金缺乏，农村经济水平不高等原因，农村低压电网的建设远远落后于其它方面的发展，许多农网仍是60～70年代时的设备与线路，造成了农村供用电中存在着许多急需解决的问题，概括起来主要有以下4个方面的问题。
1．1电能损耗大电价高
农村电能损耗大，是农村用电中普遍存在的一个问题，据统计，我国农网低压平均线损率15％～18％，不少地方则超过30％以上，造成农村用电电价居高不下。
从技术角度来分析，造成农村电能损耗的原因主要有以下6点：
（1）线路损耗大。低压导线截面过小，很多铝芯主干线截面小于16 mm2；线路过长，主干线长度有些甚至达5～6 km；线路老化，阻抗较大；导线绝缘等级低下，泄漏电流大。这些原因均造成了很大的电能损耗。
（2）变压器利用率过低，空载、轻载情况多。许多配变利用率不到30％，铜铁损耗大。
（3）低压电网功率因数过低，引起电能损耗。
（4）三相负荷不平衡，产生相间不平衡电流，在相线和中性线上引起损耗。
（5）低压户内线漏电大引起电能损耗。许多农户的户内线装设不规范，因绝缘老化或绝缘损坏，常会导致相间短路或相线对零线、相线对地产生泄漏电流。
（6）计量误差较大。计量用的电能表、电流互感器、电压互感器等损坏或计量误差而引起电量损失。
从目前农村的情况看，前面3点是造成损耗的最主要原因。
1．2用电安全性差
一些地方的低压电网是六七十年代时建设的，导线线径细，老化严重，容易断线；线路与房屋、树枝、通讯线路、广播线等物体安全距离不够；电杆高度低，杆径细，强度差；线路走线混乱，用电私拉乱接；户内绝缘线老化，且接头多，绝缘水平低下；配电变压器放置不符合安全规程要求，极易造成人员（特别是小孩）误入误碰带电体；保护电器（如家用漏电保护器）没有普及安装。所有这些因素均可造成农村用电中人员伤亡及火灾事故的发生。
1．3电压不稳定
因为农村低压电网主干线、接户线线径细，线路过长，负荷配置不合理，功率因数低等原因，造成农村用电电压不稳定；正常用电时电压偏低现象比较普遍，有些地方线路末端处电压甚至只有150 V，造成农户正常用电受到制约，电视机、日光灯等家用电器不能正常使用。
1．4用电可靠性差
因许多农村高、低压电网设备比较陈旧，送电线路长，安全性差，设备健康水平差，往往一有刮风下雨等情况就造成跳闸停电，跳闸停电的概率大；在用电负荷高峰，受设备、线路容量的限制，有电送不出、用电卡脖子，经常要拉闸限电，用电的连续性和可靠性不能保证。
所以，进行农村低压电网的整改非常必要，通过农村电网建设和整改，一方面可切实减轻农民负担，提高用电安全性，促进农村经济发展；另一方面对于电力部门，通过线路建设扩大容量，降低损耗，相对地促进了用电量的增加，亦可产生较好的经济效益。
农村低压电网整改所牵涉的面很广，主要与变压器的选择、配变的运行方式、配电柜的选择、低压线路的整改及无功补偿装置的使用等因素有关。本文仅就变压器的选择作一详细介绍。
2配电变压器类型的选择
据统计，变压器中的电能损耗约占线路总损耗的20％，因此推广使用节能型变压器意义重大。目前农村多选用的节能型配电变压器，比较普及的是S7和S9两大系列，S7系列（包括免维护BS7型）是全国统一设计，为替代高能耗64型及73型配电变压器的第一代低损耗变压器；S9系列（包括免维护BS9型）是第二代低的损耗变压器，与S7相比，其空载损耗平均降低7．9％，负载损耗平均降低24％左右，总损耗可降低约20％，它将是S7系列的替代产品。
在S系列的基础上，国内变压器厂还开发了SN系列农电专用配电变压器，其特点是在总损耗与S系列相同的条件下，空载损耗比S系列低10％左右，特别是适合于农村负荷率低的情况，并且其价格与S系列相同。
还有一种低损耗的非晶变压器新产品已经面世，它是利用非晶金属作铁芯材料制作而成，其铁磁损失极少。从提供的测试数据来看，同等容量的非晶变压器月平均损失比S7型损耗下降约66％，节电效果显著。因这个产品价格也相对较高，未能得到广泛使用。
目前，在浙江农村普遍使用的是S7系列节能型配电变压器，但还有少量地方仍在使用73型甚至64型高能耗变压器，因其能耗相对S7系列相高30％以上，故在今后低压电网整改中应进行更换。
3 配电变压器容量的选择
根据《农村低压电力技术规程》第2．6条规定：配电变压器的容量，应根据农村电力发展计划决定，一般按5年考虑。若电力发展计划不太明确或实施的可能性波动很大，则可依当前的用电情况按下式确定：
其中SH—配变在计划年限内所需容量kVA；PH—用电负荷kW；K1—负荷分散系数，农村低压电力网取1．1；K3—配电变压器经济负荷率，取0．6或0．7；K4—电力负荷发展系数，可按公式K4＝（1＋P）n来确实，（P为每年电量增长率，n为年数）；cos—功率因数，一般取0．8。
农村的低压配电变压器，按用途可分为生活照明用配变，照明、动力等混合用综合变及排灌站专用配变，乡镇企业专用配变等几类，选择容量时应具体加以考虑。
（1）对于负荷比较稳定，连续生产的乡镇企业用配变，可按经济容量选择配变。经济容量，即铁损近似等于铜损，此时配变效率最高，配变容量可按下式来计算确定：
（2）生活照明用配变容量的确定，应先对目前生活照明最大用电量进行了解，再考虑村里今后几年生活水平的发展来确定K4值，按下式计算进行选择：
（3）照明、动力混合用综合变容量的确定，应视照明用电量及动力用电量的多少具体分析，一般情况下，公式中的用电负荷可按高峰负荷的1．25倍来确定。
（4）排灌站专用配变用电负荷，考虑起动电流特性，应按异步电动机铭牌功率总和的1．2倍计算，再按上述公式来确定配变容量。
应该注意，选择配变容量也决不能过大，目前农村有些地方在最大负荷时容量不到配变额定容量的30％，即所谓的“大马拉小车”，造成配变过大的铜损、铁损。在整改中，应采取调换小容量配变的措施，每月可节约比较可观的铜、铁损电量（配变铁损是一定值，铜损可按每月总用电量的1．5％来估算）。
4配电变压器地理位置的确定
配电变压器应设置在负荷的中心，且进出线方便的位置。负荷中心一般可根据用电户数及用电量来确定，应尽量使配变前后、左右或周围的负荷基本均等。选择好负荷中心，可有效减少电能的损耗，保证电能的质量。
当负荷中心与地理中心有较大差异，若配变设在负荷中心可能会造成有几路出线线路过长，损耗过大时，应对线路的投资经济性及各线路总的损耗情况进行综合计算分析，以确定配变的最佳位置。
另外，在选择配变位置时，还需考虑与10 kV线路的布局结构相协调。因各县（市）局10 kV线路多归口于生技科管理，为使配变选址更加科学合理，生技部门应与农电总站一起参与农村电网的规划工作。
5配变安装方式
配电变压器一般可根据配变容量的大小和周围的环境情况，考虑采用屋顶式、杆架式、同台式、落地式、户内式等形式，从农村情况看，配变采用高台式或屋顶式安装方式为多，杆架式、落地式及户内式较少。
目前农村有些地方因权责不清、管理落后等原因，配变台区存在一些不安全隐患，如配变安装位置过低，高、低压引线高度不够等，使人畜易于误入、误碰而造成触电伤亡事故。
应引起重视的安全距离要求主要有以下几条：
（1）杆架式：配变底部离地面高度不应小于2．5 m；
（2）高台式：高台顶面离地面不应小于2．5m，跌落式熔断器离台面的垂直距离不应小于2．5 m； （3）落地式：围墙（栏）顶部离地高度不应小于1．8 m，变压器外廓与墙（栏）净距离不应小于0．8 m，高压引下线至围墙（栏）顶部的安全净距离不应小于2．2 m。
6 配变运行方式
从目前农村的电力使用现状看，具有用电季节性强，昼夜负荷变化大，总的用电水平不高等特点。即在农忙季节，用电负荷率较高，其他季节负荷率低；在经济较发达的村，配变白天主要供农副产品加工，负荷率较高，晚上则主要供照明，到后半夜就基本处空载状态，用电负荷率低；而在一些没有农副产品加工的村，配电变压器大部分时间均处于轻载或空载状态，配变运行效率很低。
针对农村配变以上的使用特点，除应对配变容量进行合理选择之外，有些地方还采用了几种配变运行方式：
（1）并联运行方式
即两台（或多台）变压器的一次侧和二次侧同一相引线接在一起的运行方式。在用电高峰的季节，两台变压器同时并联运行供电，在用电少的季节，则退出其中一台变压器，另一台继续运行。对于负荷随季节或昼夜变化很大的情况，此运行方式比较经济。
对并联运行的两台变压器，要求组别要相同，容量比不应超过1∶3。另外，要使配变处于理想的工作状态，最好应使二台配变的变比及短路电压的标么值相同。
（2）母子配变运行方式
即安装两台容量一大一小的配电变压器，在用电高峰季节，投入容量大的配变供电，在用电少的季节，则调换投入容量小的配变供电，这种方式对于提高配变使用效率，减少配变空载负载损耗效果显著。其缺点是一次性投资较大，配变维护工作量增加。
（3）调容量变压器
有多种结构型式。一种型式是将变压器每相的原边与副边绕组都分成两段线圈，每段都保持原匝数且导线截面相同，当农村用电高峰季节时，变压器采用两线圈并联运行方式，输出为额定容量；当用电高峰季节过后，变压器改为一段线圈运行，其容量为并联时容量的一半，以此来达到减少变压器运行损耗的目的。
其缺点是配变价格相对较高，且需专人进行调节和维护，目前使用不多。
7 变压器选择中需要探讨的几个问题
（1）单相变压器的使用
从农村的生活用电情况看，有些地区农村人均用电量较小，同时居住分散，供电线路长、设备落后等方面原因，往往造成配变损耗电量接近甚至超过用电量，这些地区在进行低压线路整改时，考虑到投资能力、投资效益，对于用户较分散、用电负荷主要以照明为主、配变容量在30kVA以下的情况，可否采用10 kV单相引入，采
用单相变压器供电的方式，以达到减少投资，减少损耗的目的。
从设备情况看，目前已有变压器厂生产单相变压器系列产品，容量从5 kVA到100 kVA具有各种规格，价格约比相同容量三相变压器低15％～20％，损耗比同容量三相变压器减少15％～20％，有的变压器厂还有DN8型农用单相变压器系列产品，其具有更小的空载损耗且有防雷的设计，适合于农村的情况：另外目前使用220 V电压的小功率农副产品生产、加工设备种类已比较齐全，也为单相供电提供了条件。
使用单相变压器供电方式是否可行，还需根据实际情况进一步探讨和实践。
（2）变压器、配电箱的杆上安置方式
变压器、配电箱的杆上安置方式具有节约投资、减少占地、安全可靠等特点，在城市中已广泛使用。在农村，排灌、动力等专变已有不少采用此方式，随着供、用电情况的变化，对于出线回路较小的农村综合配电变压器应考虑采用这种方式。
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