10kV配電線路的優化設計與節能措施分析

葛永超，魏 瑋

（廣東電網公司佛山禪城供電局，廣東 佛山，528000）

0 引言

目前，在我國現有的電力系統中，35kV以上電壓等級的輸變電系統主要負責遠距離的輸電，而10kV電壓等級的輸變電系統則是整個配電系統的核心部分，直接與用戶進行連接。由于整個配電線路很長，覆蓋面很廣，電能在通過變壓器等設備進行傳輸的過程中，會因為各種原因而產生功率的消耗，最終會導致用戶無功補償產生很大的差異。因此，如何對10kV的配電線路進行優化設計從而達到節能的目的是電力行業所面臨的難題。

1 10kV配電線路功能損耗的原因分析

配電線路是電力輸送的最終環節，是電力系統的重要組成部分。配電線路因為線路長、覆蓋面廣、輸送設備質量參差不齊，同時受到地理、環境等的影響，整個輸送過程中難免會發生線損。所謂配電系統的線損值就是在某段過程中，配電系統減少的有功電量。一般線損電量包括技術線損電量和管理線損電量兩個部分。

技術線損電量是指在電力輸送過程中由于輸送設備而損失的電量，主要有配電線路的變壓器、電阻、電網運行電壓以及線路日負荷不均而引起的損耗。由于整個配電線路中所用到的變壓器臺數多、容量大、運行時間長，因而配電線路中由于變壓器而造成的線損幾乎達到總輸送電量的十分之一，所以降低變壓器的功能損耗具有很重要的意義。根據有關資料顯示，當變壓器的空載損耗與負載損耗差不多相等時，變壓器的損耗將降到最低，整個輸電線路的運行效率也將達到最大。電阻損耗值是電流流過線路的導線以及其他的電氣設備，由于導體電阻而產生的損耗。根據電阻的公式，因為電阻率為定值，因此可通過降低導線的長度或是增大導線的橫截面積來降低導線的電阻。但是實際的應用中，增加導線的面積不僅會增加投資而且不利于輸電線路的建設，因此一般通過適當減少導線的長度來降低電阻的損耗。但是在考慮必須要長線路負荷的情況，一般線路的電壓不應該超過額定電壓的5%，合理的輸電電壓能增加電力的傳輸效率。輸電線路的日負荷不均而引起的損耗是指由于在用電的高峰期間輸電線路的電流增大，從而使得變壓器以及輸電線路的負載損失增大。如果考慮到日負荷不均衡而引起的損耗，進而采取措施降低高峰期的用電量，那么在高峰期間減少的電能損耗將比低谷期間增加的電能要多得多。對于技術配電線損可以根據具體的線損原因采取對應的解決措施以降低配電線路電能的損耗。

管理線損指的是在整個電力輸送過程中由于各類計量誤差而導致最終所得到的電量結果與實際不相符。管理線損一般是由于人為因素造成的，并不是真的電量損耗，對于這類原因應該加強電力員工的綜合素質，不僅要提高其技術能力，還要培養其責任心。

2 10kV配電線路的優化設計

10kV配電線路的設計時整個電力工程建設中一項重要的工作，其不僅受到很多規范的約束，而且對于設計的技術有很高的要求。要做好10kV配電線路的設計工作既要執行國家現行的相關規范和要求，又要根據實際的情況進行合理的設計以滿足客戶的需求。下面是根據實際的工作總結出來的一些經驗。

2.1 10kV供電線路導線的選擇

由上文對于供電線路損耗原因的分析得知，部分損耗與電阻有關，因此合理的選擇10kV供電線路的導線，能夠有效的降低技術線損。因為在我國系統中10kV供電線路主要用于與用戶的直接聯系，也就是說其供電線路并不是很長。因此，在選擇供電線路的導線的時候可以在輸送負荷不變的條件下，適當的增大導線的橫截面積，通過減小導線線路的電阻來減小電能的損耗。下面通過一個具體的實例進行比較：

導線有功功率損耗：Px=3IjsR0L×10-6(kW)；式中：Ijs—計算電流，A；R0—導線電阻，12／km；L—導線長度，m。

導線截面增加后，線損下降：ΔPx=3IjsΔR0L×10-6(kW)；ΔWx=3IjsΔR0Lt×10-6(kWh)；式中：ΔPx—線損有功功率損耗下降值，kW；ΔWx—線路有功電能損耗下降值，kWh；ΔR0—線路電阻減少值，12／km；t—線路運行小時數，h。

假設每千瓦時電價為B元，兩相鄰截面電纜每米價格相差E元，則截面加大后，減少的線損電費M和增加的線路投資N各為： M=ΔWx×B(元) N=E×L(元) 若M=N，則節省電費與增加投資相等，可得：t=E/3IjsΔR0B×10-6(h)假設VV22-0.6／lkV四芯電纜埋地敷設，計算電流為環境溫度30℃時的相應載流量，截面加大后節電效果見下表：

?

一般導線的使用壽命可達到10年左右，如果通過增大導線的橫截面積來降低損耗從上面的計算中可以看出將實現很大的經濟效益。

另一方面，對于輸電線路中所應用的與導線接觸的鐵磁金具，應該盡量使用無磁型的金具。因為電流在輸電線路中遇到磁場會消耗部分電能產生磁渦流，不僅消耗了電能而且對于導線也產生了很大的損害。

2.2 10kV配電線路的設計

輸電線路的設計受到很多因素的影響，好的線路設計能夠有效的縮短輸電線路并且延長整個輸電設備的使用年限。在實際的應用中應該首先對起止點以及整個輸電區域進行一個全面的了解，然后根據實際的地理、氣象、輸電設備等選擇幾條合理的輸送路徑，接著再對各個方案進行經濟比較，最終選出最合適的方案。一般在進行輸電路徑選擇的時候要注意以下幾個方面：一是應該盡量的不占用附近的農田，要選擇交通便利、運行和維護方便的地段；二是光纜應該隨著10kV架空線路走，光纜的配備一般1-2km，太長或太短都會產生一定的弊端。太短輸電的集中度不高，會產生信號誤差，太長則不利于維修；三是盡量選擇在平地上栽種電線桿，每隔50-60米左右一個，要盡量保持每個電線桿的受力均衡，如果電線桿之間的高度相差太多或是間隔太長，都會容易使電線桿因為受力不均而發生倒塌的情況。

2.3 導體和電器的設計

《電力裝置的過電壓保護設計規范》里對于配電線路的各種裝置的絕緣水平以及其他要求都做出了各種規范，因此在設計導體以及電器時應該嚴格根據規范進行設計。對于所選用的電器裝置所能承受的最高電壓必須要高于整個電路的運行電壓，而對于導體其所允許通過的電流必須要大于整個回路運行過程中會出現的最大的電流。除此之外，還應該考慮到氣候等外界因素對于配電線路中的導體和電器的影響，要根據具體的外界環境進行電器和導體的設計。在對導體和電器的穩定性、熱穩性以及意外的短路電流進行定值時，要嚴格的按照設計規劃進行精密的計算，同時還要考慮到整個線路的長遠設計，在計算值之余進行邊緣值規范。

3 10kV配電線路的節能措施

3.1 配電線路的選擇

本文第二大部分從具體的設計流程以及其中具體部件的選擇兩方面對10kV配電線路的優化設計進行論述，下面將從節能方面進行簡單的總結。在設計供電系統以及線路的時候要想達到節能的目標，可以從幾個方面解決：選用電導率較小的材質做導線，在負荷較大的一類、二類建筑中采用銅導線，在三類或負荷量較小的建筑中可采用鋁芯導線；減小導線長度；增大線纜截面。

3.2 變壓器的選擇

變壓器節能的實質是降低其有功功率損耗，提高其運行效率。變壓器應選用SCBIO、SCB11等節能型變壓器（SCB11系列比SCB10系列節電10%），它們都是選用高導磁的優質冷軋晶粒取向硅鋼片和先進工藝制造的新系列節能變壓器。在設計變壓器時，合理分配用電負荷、合理選擇變壓器容量和臺數，使其工作在高效區內，可有效減小變壓器總損耗。對可靠性要求高、不能受影響的負荷，選用專用變壓器。

3.3 應用無功補償技術

電網無功補償是一項建設性的技術措施，對電網安全、優質、經濟運行有重要作用。在配電線路中應用無功補償裝置首先要注意運行及產品可靠性問題，其次要注意產品類型和功能選擇問題，控制量選取和控制方式問題也很重要，最后要注意補償效果和補償容量問題。大量工程實踐表明，對動態補償在配變容量20%～30%內。同時，對個別情況可能需要進行特殊處理。

4 結束語

綜上所述，要想有效的降低供電成本就需要電網的經濟運行。供電企業應該加大科技的投入和研發，根據實際的情況采取不同的應對措施，優化配電線路的設計并且采取一定的節能和管理措施，在有效的降低線路損耗的前提下延長輸電設備的使用年限，從而滿足用戶的需求，實現企業的經濟效益。

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