董振亚 刘福义
北京供电局 (北京100031)
0 前言
改革开放以来，我国的农村电网发展很快，农村电网已覆盖了全国95%以上的人口，县级及 县 以下用电量已占全社会总用电量的40%以上，为农村经济发展和农民脱贫致富奔小康提供了 重要的物质基础。但是，由于受投资体制、管理体制和农网一般处于电网末端等因素的制约，致使农村电网的发展缓慢和技术装备落后、供电能力不强，在一定程度上制约着农村经济的发展和农民生产质量的提高。当前农网存在的主要问题是：(1)农网设备陈旧老化，影响安全、可靠供电；(2)农村电网网架薄弱、布局不合理、供电半径长、供电质量差、线路损耗高；(3)受资金短缺的影响，农网建设和改造的进度缓慢；(4)农村电网管理体制不顺，不利于发挥电网的整体功效；(5)由于农村电力管理水平低下，电网健康状况差，导致一些地区的电价出现奇高的现象，加重了农民负担。为此，国务院1998年作出决定，要加大对农村电网的投入，计划用3a左右的时间向农网投入资金1800多亿元，达到改革农电管理体制、改造农村电网，实现城乡用电同网同价的目标。
这次农网的建设和改造的主要目标是：解决农村电网网架不合理、供电可靠性低、电能损耗高、电能质量差和农村电价高等老大难问题。争取早日建成一个网络比较可靠、布局比较合理、装备比较先进、管理比较科学、通信比较完善和自动化程度较高的农村电网，真正达到安全、优质、高效、低耗的要求。
由于农村电网量大面广，各地情况不一，所以对农网的建设和改造工作必须采取全面布署，抓住重点和分步实施的办法；坚持做到统一规划、统一标准和统一管理的原则，以安全稳定为基础，以整体经济效益为中心，以降低损耗和提供优质电能为重点，对农村高低压电网进行全面的改造。此项任务规模很大，任务艰巨，投资大，时间长，任重而道远。
1 农网建设和改造的主要目标
根据国务院的指示精神及国家电力公司的要求，这次农网建设和改造的主要任务是：(1)调整网络布局，建设和改造高压线路58万km及低压线路150万km，供电可靠率要求达到99%以上。(2)安装无功补偿电容器8.5Gvar，电压合格率达到90%以上。(3)更新改造高能耗变压器约100万台，容量约80GVA。高压综合线损率降到10%以下，低压线损降到12%以下。(4)建设改造变电站4590座，简易变电站全部改造完毕。(5)大力提高农村电网自动化水平。
2 关于农网建设和改造的若干技术原则
农网建设和改造工作涉及全国2400个县(市)，工程量较大，技术要求较高，任务比较繁重。所以，首先要通过认真调查研究，制订切实可行的改造规划和实施计划，保证工程进度如期进行；其次应结合当地的实际情况，制订具体的技术政策，对改造工作提供有力指导。此外，还应科学合理地选择各种电气设备，争取一步到位。
农网建设和改造工作总的原则是：立足当前，兼顾长远，要不断提高农网的供电能力，大力加强农网的结构调整，逐步做到“比例协调、布局合理、调度灵活、设施先进、安全可靠、电压合格和多供少损”。在农网选择设备时应坚持科技进步的原则，既要考虑电网的运行可靠，又要注意投资的合理使用。在县城或小城镇中，应尽量采用小型化、无油化、自动化、免维护或少维护的设备。要积极推广应用节能型输、变、配电设备，坚决淘汰高耗能的设备。要不断提高电网调度的自动化水平，并要为实现变电站无人值班创造条件。对县(市)城网和新技术开发区的配电网建设，应贯彻区别对待和因地制宜的原则；对原有电网的改造，应注意充分发挥现有配电网的潜力，以提高供电能力和可靠性为主要目标；对新发展地区则宜采用适当较高的标准，尽量采用先进的设备，争取一步到位，达到20a或更长一点的时间内，其主要技术指标不落后的要求。对变电站和高压线路应一次建成，做到20a基本不变，对设备容量的选择亦至少要考虑10a以上的发展余地。
2.1 关于各种电压等级供电半径的建议
对于改造各电压等级供电半径的要求如表1所列。
表1 各电压等级供电半径
电压等级/kV
供电半径/km
电压等级/kV
供电半径/km
110
150
63
80
35
40
10
15
0.4
0.5
对农村电网中变电站和10kV配电变压器的布局应尽量符合农网规划的要求，遵循“小容量、密布点、短半径”的原则，做到安全、合理、经济供电。对线路或电缆的导线规范及设备的选型应尽量做到简化、统一、通用、先进和能减少维护工作量为原则。
2.2 降损节能，改善电能质量
(1)加装补偿装置，实现无功优化。无功补偿总的原则是：分级补偿，实现就地平衡。在电网改造中，要确定无功优化方案，以供电区为单位，从电网的末端入手，优先补偿低压电动机和配电变压器的无功负荷，配合变电所高压集中调节补偿和10kV线路分散补偿，以降损节能为中心目标，兼顾功率因数的提高和电压的改善，实现经济效益最优。加强对电容器的及时管理，推广自动投切装置。使变电站10kV侧的功率因数达到0.90以上，100kVA及以上用户的功率因数应达到0.85以上，一般农业用户的功率因数要求达到0.80以上。
(2)更新和改造高能耗的电气设备。对变电站的高能耗主变压器的改造，应结合增容及实现有载调压一并进行解决，不再选用S7型主变压器，有条件的也可选用无油式主变压器。对于高能耗配电变压器的改造，原则上以更新为主，现有S7型配电变压器应在3a内改为S9型。在条件许可的地区，也可部分采用非晶合金的节能型配电变压器。对高能耗的电动机亦应抓紧进行更新和改造，应积极推广使用U系列高效节能型电动机，并把尽快解决高能耗的JO(或J)系列电动机作为重点。
(3)积极采用带有载调压的主变压器。对110kV的主变压器和容量在5MVA及以上的35kV主变压器，均应优先采用带有载调压装置的。旧的主变压器可以委托进行技术改造；新安装的主变压器不管容量大小，原则上必须采用带有载调压的变压器；对重要用户(对电压要求较高者)，亦可考虑采用带有载调压的配电变压器；对个别有特殊要求的用电设备，亦可局部采用稳压装置。
(4)加强农网电压水平的监测工作。各县(区)供电局应按照规定分别在变电站二次侧、高压线路末端用户的变压器二次侧、低压线路末端的计量点选定电压监测点，安装电压监测表，各变电站应普遍安装电压监测表。对电压合格率的情况应每月进行1次技术分析，并针对薄弱环节采取改进措施。
2.3 关于农网无人值班变电站的建设
随着目前农村电力网自动化水平的提高，变电站实现无人值班是可行的，这也是提高农网健康水平和保证电网安全经济运行的重要技术手段。
对于新建变电站，可考虑选用小型化变电站远景模式方案，即：户外式、小型化、无人值班。对于原有的变电站，在设备更新和自动化水平提高的条件下，可考虑通过改造实现无人值班。目前这2种形式的无人值班变电站已在农网中得到了广泛应用。
无人值班变电站建设的原则是：坚持新建与改造相结合，以调度自动化达到实用化为前提条件，以变电站设施达到基础自动化为基础，以提高电网安全运行水平和提高企业经济效益为目的。在实现过程中，要注意人员管理与调度运行管理的配套建设；在设备选择上，力求“少”而“精”，并立足国产化。
2.4 关于农网变站的建设和改造
(1)在农村电网的建设和改造中，要重视总体布局和网络结构的优化，应适当增加变电站的布点。逐步实现“一乡(镇)一站”，对负荷较大地区，也可考虑一乡(镇)2站，体现“小容量、密布点、短半径”的要求。
(2)为了推广先进技术，应减少变电站占地面积，减少维护工作量，降低建设投资，缩短建设周期。农网中宜积极推广户外式、小型化变电站模式方案，将常规的变电站高压配电室及少油断路器改为户外式的真空、SF6断路器或重合器。其主接线应在保证运行灵活可靠的前提下，力求简化，其继电保护尽量采用微机保护，设计中还应充分考虑为实现“四遥”功能和无人值班创造条件。
(3)农网变电设备的选择必须十分慎重。对高压侧宜选用性能可靠的断路器，10kV侧推荐采用真空、SF6断路器或重合器。对变电站的操作电源建议采用阀控密封式免维护铅酸蓄电池，对已运行的硅整流装置应采取必要的完善措施，以提高其运行的可靠性。对简易变电站和设备十分陈旧的变电站，必须结合改造优先更新，选择国家经贸委和国家电力公司确定的“推荐目录”上的设备，坚决淘汰那些已经明令停止使用的设备。
2.5 关于调度自动化和配电网自动化
(1)实现调度自动化的建设首先要强调实用化，应大力推广技术先进的交流采样设备和多CPU分布式RTU。同时还要充分考虑调度自动化与负荷管理控制、无人值班变电站、配电网自动化紧密结合的特点，开发配电网自动化系统、负荷管理系统、设备管理与地理信息系统及用户咨询服务系统等，以便全面实现电网的综合自动化管理。
(2)配网自动化是建设现代化农网的重要环节，也是保证农网供电可靠性的主要技术手段。其基本功能是故障寻址、故障隔离和恢复非故障段送电。目前建设中的配电网自动化大体上有以下2种方案：①断路器(2次重合)或重合器→线路自动开关(电压式)；②重合器→分断器→熔断器。
(3)积极开展计算机的应用工作，使县级供电部门的生产运行管理、用电营业管理、企业办公信息管理都实现自动化，建立信息管理系统，实现部门内部、行业之间的信息数据共享，提高现代化的管理水平。
2.6 关于通信网络的建设
在县级电力通信网络的建设中，要考虑电力通信网的结构与发展方向，把专业网、通信网和公用电话网有效地联接起来。
(1)在公用电话发达的地区，其行政、调度业务通信可采用公用电话网。当2项业务繁忙时，可上程控交换机，并与公用电话网联网。
(2)对于各种实时数据的传输需要通信不能间断，因此需长期占用信道，这时应建立专用数据通信网。目前选用较多的通道设备有以下5种：①电力载波。过去一直是县局通道设备的主力设备，随着数字化技术的应用，新型数字化载波机更显示其优势所在。②无线扩频。其特点是投资和频率资源介于超短波通信和微波之间，又具有近乎微波的功能，近几年发展速度很快。③微波。微波设备也已经由模拟式上升到数字化。一点多址小微波多为县局所采用。④光缆。这是一种较为可靠的通信方式，但相对投资较大。⑤对于一般地区，可以选用载波通信、无线通信或专用电缆通信；有条件地区也可选用扩频通信、一点多址小微波通信或光纤通信。争取建成1个专用的数据通信网络。
(3)对各种通信设备的选择，既要考虑技术先进，又要考虑运行可靠和有实用性，还应考虑产品性能价格比和功能的可扩展性等因素。
2.7 高、低压线路的改造
(1)对高压线路的建设和改造必须纳入本地区电网发展规划。坚持合理延伸高压线路，尽量缩短低压线路的供电半径，使高压线路深入到负荷中心。高压线路改造的重点是导线截面偏小的“卡脖子”线路、布局不合理的迂回供电线路、供电半径过长的线路，以及不能保证正常安全运行的线路。对两线一地制供电的线路在条件许可时，宜改为三线制供电，以进一步提高农网供电的可靠性。
(2)低压线路的改造重点是：应优先改造导线截面偏小的“瓶颈”线路，供电半径过长的线路与技术上先天不足危及安全运行的线路等。低压架空线路的干线在条件许可时，宜采用具有防止绝缘老化性能的绝缘导线及低压集束线等方式。对接户线、进户线和套户线的线径选择要有一定的余量，便于今后的发展。对低压用户电能表推荐采用集装表箱的低压改造方案，并坚持普遍推广质量可靠的漏电保护装置，以预防农村人身触电事故的发生。
2.8 关于农村配电网的过电压保护
鉴于农村电网片大面广，设备数量又多，遭受雷击损坏设备的事故频繁，不但影响供电安全，也威胁人身安全，所以在农网建设和改造中应对过电压保护问题给予应有的重视，重点做好防雷保护工作。严格做到“台台设备有保护，条条线路有重合”的基本要求。
(1)对输电线路应能保持正常的绝缘水平，防止直接雷击事故，消灭绝缘弱点，降低杆塔的接地电阻，以提高其耐雷水平。
(2)对变电站除了做好直击雷保护措施外，重点是加强进出线对侵入波的保护，母线上应选用保护性能优良的避雷器，并保证离被保护物的距离合格。接地网的均压问题亦必须给予充分的重视。
(3)配电网的防雷重点是配电变压器，其高低压两侧均应加装避雷器保护，严格执行“3点共同接地”的规定。架空线路上的各种电气设备，如柱上开关、刀闸、电容器及电缆头等亦应加避雷器保护。
(4)低压线路要求做好重复接地，进户线绝缘子铁脚要可靠接地，重要用户还应加避雷器保护。
(5)金属氧化物避雷器保护性能优良，结构简单，体积小，重量轻，是今后避雷器科技进步发展的方向，因此在各种电压等级中均可普遍优先采用，这在技术上是先进的、经济上是合理的。对于金属氧化物避雷器的选择应严格按照《金属氧化物避雷器使用导则》进行，做到合理选择，正确使用和科学管理才能保证使用的安全。
2.9 电能计量与负荷监控
(1)农村用户亦要实行一户一表。供电部门要加大用户电能表等计量器具的投入，采用新型的电能计量装置，进一步提高计量的准确性，并做到统一管理。
(2)加快城镇居民一户一表制。建议更换宽负荷电能表，进户线亦要相应加大线号，适时推行峰谷分时电价。
(3)完善计量手段。按照因地制宜的原则采用集中抄表和远方自动抄表技术，建立营业管理自动化系统。当前可重点推广IC电能表，实现预付费购电。建议推广应用全电子式多功能、长寿命、宽负载电能表及宽负载的电流互感器。
(4)负荷控制是电网综合自动化的重要组成部分，为了进一步加强用电管理提高企业经营效益，首先要对100kVA以上大用户实现远程监控，其主要控制方式为：控制装备主端与调度自动化相结合，而双向用户终端与电能计量相结合。对农村排灌用电及100kVA以下专用台区动力用户通过试点逐步推广IC智能卡电能表，实现电量、电力的就地控制，增加电量回收管理的技术手段。对综合台区中小动力用户可试行远方载波自动抄表技术，在不断完善取得经验后再予推广。
这次农村电网的建设与改造是一项利国利民的重大工程，应抓住这次良好的机遇，精心组织、统筹安排，集中全力做好此项工作。加大技术的投入，全面提高电网的技术管理水平。为广大农村提供优质、充足和可靠的电力，优质高效地完成这项既光荣而又艰巨的历史任务。
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