试论10kV配电网的节能设计的研究

[摘 要]10kV配电网在整个电力系统中处于非常重要的地位，但同时它的耗能也是非常高的。对国家配电网的节能设计可以有效减少损耗，进而节约能源。

[关键词]10kV配电网 节能

中图分类号：TM6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）46-0048-01

10kV配电网是我国应用最广泛的电网之一，但由于能耗巨大，因此对他的优化升级、加大节能措施的设计显得格外重要。在设计的过程中，可以采用变换配电网的运行方式、开展无功率补偿和推广节能变压器、线路降损的方法，尽最大可能性减少配电线路自身的消耗，从而从根本上实现配电网的节约功能。

一、 正确的负荷计算，合理的电网规划可保证供配电系统安全可靠、经济合理运行。

进行电网的规划设计最基本的目的是为用户提供可靠、安全的用电质量，同时也可以满足经济发展的需要，实现上述目的关键环节就是要做好正确的负荷计算，正确的负荷计算对配电网的高质量供电有着很大的影响。比如：影响选择电压等级、影响配电所的分布和设计，影响电网设计的网架结构等。进行正确负荷计算的过程是：总结规划区域内以往的用电情况，收集用电部门定制的用电需求，以发展的眼光分析规划负荷密度，采取功能小区负荷密度的指标算法。

二、通过合理的补偿方式可降低配电网的能耗

由于在电力系统中的大量感性负荷会消耗大量的无功功率，降低系统的功率因数，造成线路电压损失增大和电能损耗增加，直接影响着电力企业的经济效益，因而一般采用无功补偿对此加以控制。无功补偿装置可供给感性负荷所消耗的部分无功功率，减少无功功率在电网中的流动，从而降低线路的电能损耗并提高系统的功率因数，改善电网的运行条件。提高功率因数有着重要的意义，它可以提高设备出力，降低电网中输电线路上的有功损耗和电能损耗，同时还可以降低配电系统的线损电压，减少电压波动，改善供电质量。

电容进行无功补偿，能减少变压器的无功附加损耗，减少导线的无功附加损耗，但增加了电容器的有功损耗，在尚未过补偿的情况下，补偿容量越大。变压器和线路功率损耗减少量越多。同时，补偿装置的功率损耗增加量也越多，反之亦然。损耗有变压器损耗、线路损耗、电容器损耗三种因素，而最佳补偿容量为能使三种因素的总损耗最小的补偿容量。相应的功率因数称为最佳功率因数。计算结果表明，工矿企业的最佳功率因数是在0. 8 ～ 0. 97 范围内的某个值，当然还必须达到电力部门的规定值。如果无功补偿容量大于最佳无功补偿容量Qcj，即是过佳补偿，无功补偿容量小于Qcj，则是欠佳补偿，如果无功补偿容量过大使电流超前，则是过补偿。显然，欠佳补偿、过佳补偿，甚至是过补偿均导致总损耗增大。因而，最佳补偿的根本原则是从配电系统的整体出发考虑、计算。供电系统的最佳无功补偿，应包括三个内容：

（l）应采用多级无功补偿。

（2）每一级无功补偿都应是最佳补偿容量。

（3）配电系统的功率因数为最佳功率因数。

三、做好变压器的节能措施

一般情况下，从电力系统的最初运转到输送电力到供电再到用户使用电，要经过升压/降压等一系列复杂的过程。因为我国通常将降压型变压器应用到10kV 的配电系统中，所以其总容量比较大，进而导致其总体耗能过多。根据一些电力调查结果显示，在10kV 配电网的耗能总量里，约有50～60%的电力能源都是变压器消耗掉的，而有40～50%的电力能源都是由线路消耗掉的。由此看来对于变压器的优化，使其降低能源消耗是目前节能技术最该应用的地方之一。变压器的电力能源消耗大概有两方面：1.固定消耗，也就是空载消耗。2.可变消耗，与电流有关。基于这两点，笔者针对变压器，认为除了提高无功补偿的效率，另外有效的节能措施就是扩大节能变压器的影响范围。节能变压器与普通变压器相比有很多较为突出的优点，其能明显改善电能的消耗情况、节约很多能源。比如非晶合金变压器。非晶合金变压器作为一种新型的变压器，它采用了非晶合金材料来制作变压器的铁芯。非晶合金的主要构成要素是铁、锰、镍等材料构成，并且在这其中添加了磷、硅、碳等材料，这些材料聚合在一起是非晶合金有着良好的磁性。非晶合金节能变压器的铁磁性较好，机械的轻度高，耐腐蚀性的功能好。

非晶合金变压器空载耗能量能够比普通变压器低大概70%以上。特别要指出的是，这两款变压器在电流相同的情况下，负载的耗能程度基本一致。而非晶合金变压器的节能则主要针对空载方面的应用。在全面推广节能变压器的使用、扩大节能变压器的影响时，因为它需要的投资金额较大，所以要结合变压器的具体使用情况以及电网的整体布局，按批次、按顺序的依次对其更换。对于已经超出规定使用期限以及国家明令禁止使用的超耗能变压器应当安排在首批更换设备内，并记录好该批节能变压器的运行情况，客观的对其评价和分析。对于节能效果不太明显和经济性较为不好的变压器再次进行更换，以保证10kV配单网节能效果的突出性。

四、减少线路的长度，合理选择配电所配置，降低损耗

（1）在设计10kV配电线路的时候，要适当的减少配电线路的长度，这样可以有效的避免线路防雷击的能力，配电线路过长容易在雷电天气里发生雷击，对居民的正常用电造成了影响，所以为保证10kV线路的正常运行，要合理的把供电线路的长度缩短，不过也不能让线路过短，否则在短路的时候由于线路过短带来更严重的故障。无论是在环网的供电单元、箱式的配电站还是终端用户进行高压接线的方式，配电所装置的保护方式可以利用断路器的配置或者负荷开关的配置，利用断路器的装置或者加熔断器进行组合的方式，进行合理的选择配电装置。在对10kV配电线路安装选址时，除了要遵循基本的规划之外，还要结合用电区域自身的特点进行选址。配电所装置的选址原则是小容量多布点，这种办法的优点是：第一点可以减少配电线路的长度，降低能源的损耗；第二点是可靠性较高，即使发生故障，影响用电的范围也比较小；第三点是便于扩容，适合小区内10kV配电线路的初期以及中期阶段使用。对配电所装置范围的选择应该注意以下几点：第一点是要满足负荷之间的不确定变化；第二点是在选择配电场所时尽量接近负荷中心并且不破坏周围的环境；第三点是在选择配电场所时要与高压配电网相互协调。

（2）确保导线横截面积选定的科学性。因为电路的耗能高低与电阻有着直接的关系：电阻大，耗能量就大，反之亦然。因此适当的增大导线的横截面积能够有效的降低电能消耗量。在确定导线横截面积的过程中，要以维持电压稳定性作为选择前提，再进一步根据电流的密度选择节能效果最佳的导线截面积。这里需要特别注意的是：不能片面的认为，导线的截面积越大就是节能效果越好，因为如果导线的横截面超出了一定的范围，那么电线单位长度的重量和价位就会有所提升，从而就会导致经济成本的提高。所以，导线横截面积的选择必须要十分合理，不需要过于强调横截面积大小。

总的来说，10kV配电网的设计节能工作是一项艰巨的长期工作，对于电力供电公司来说无论是从社会效益还是经济效益来说，都有必要进行节能消耗的设计，

这不仅是国家提出的基本要求，也是供电企业需要解决的重要问题。配电网能耗的降低不仅能提高用电质量，还有明显的经济效益，所以必须要采取合理、科学、可行的办法对10kV配电网系统进行节能设计，并且积极的采取各种有效的节能措施，使我国的电力企业稳定、可持续性的健康发展。

参考文献

[1] 黄岩；徐强.电力调度无功电压对网损减少的分析.中国高新技术企业，2010（06）

[2] 游荔华.探析节能措施在10kV 配电设计中的应用[J]. 电子技术与软件工程，2014（18）