關于10KV及以下配電工程設計探究

摘要：本文對10KV及以下的配電設計中存在的浪費問題和一些可以采用的改進措施進行了一些分析和討論，從而對配電工程設計做出一些合理的改進，對提升我國配電網的管理水平具有非常重要的意義。

關鍵詞：配電設計;合理配置;變壓器;無功補償

前言

伴隨著經濟的拓展，各行業的用電耗費，都凸顯著遞增的總傾向。配電設計應明辨特有的供需矛盾，有序限縮配網損耗。降損節能不但可以減少用戶電費支出，提高供電企業經濟效益，挖掘配電設備供電潛力，而且對國家能源利用、環境保護、資源優化配置有很大幫助。

1、10KV配電設計中存在的浪費問題

1.1"布局以及結構不合理的原因。例如：部分10kV配電站沒有設置在負荷中心，使得供電范圍超出合理供電半徑，導致線路損耗增大，并且不能保證供電質量;或者沒有根據實際情況制定，只追求供電可靠和安全性而選用容量過大的變壓器，整個線路出現冗余、迂回，在加大工程投資的同時又造成了電能損耗。

1.2"線路的損耗。當某一時刻出現負荷過大的情況就要求變壓器的容量要增大，也就增加了變壓器方面的投資與耗損，同時負荷曲線的變化波動使得電壓表現為運行偏低，在同樣功率的輸送過程中，電壓降低了，電流就要相應的增大，同樣會造成電能損耗。解決的方案是通過有計劃的提高電壓來降損功率因數過低。配網系統需輸送部分無功率，在輸送恒定有功時，功率因數cosφ越小，則需要更大的在功率和負載電流，而線路損耗和變壓器損耗均與負載電流的平方成正比，相應的導致損耗增大。三相負荷不平衡：變壓器的空載損耗在正常情況下是一個恒量，而負荷損耗則隨負荷的大小而變化，且與負荷電流的平方成正比。三相負荷不平衡時，三相變壓器的負荷損耗可看成三只單相變壓器的負荷損耗之和，當三相負荷達到平衡時，變壓器的損耗最小;當變壓器處于三相負荷最大不平衡運行狀態時，其損耗是處于平衡狀態時耗的3倍。低壓電網三相負荷不平衡將反映到高壓側，在最大不平衡時，高壓線路上電能損耗增加10%以上。

1.3"設備方面損耗。配電變壓器自身的損耗在10kV配網總損耗中約占80%。電網中運行時間較長的變壓器大部分為低效率高損耗變壓器，且缺陷較多.自動化水平較低，每年產生的電能浪費十分巨大。

2、科學合理的設置配電線路

2.1"縮短0.4kV線路供電半徑

供電半徑設計合理能夠有效提高電網輸送功率，減少線路的損耗，保障供電質量。將10kV配電線路深入0.4kV系統負荷的中心，能夠縮短0.4kV配電線路的供電半徑，從而提高電壓質量。在進行電力工程10kV配電設計時，在不影響用戶正常使用的情況下，將獨立變電所的位置盡量靠近負荷中心，利用負荷電能、功率矩法和負荷指示圖確定近似位置。此外，將電源設置靠近負荷中心，在供電容量不變和配電網電阻接近的情況下，增加分支線路能夠降低損耗，所以應避免單側出線供電。

2.2"選擇10kV線路大截面導線

將10kV配電線路更換為大截面的導線，能夠有效降低線路的電阻，滿足供電需求，保證輸送負荷不變，又能實現節能降耗。功率損耗的計算公式為△P=3I2R×10-3，，將換線前電阻設為R1，換線后電阻設為R2，則降低的功率損耗百分比為：

△P%=△P1-△P2/△P1*100%

=3I2（R1-R2）×10-3/3I2R1×10-3*100%=（1-R2/R1）*100%

假設每千瓦電價是a元，相鄰截斷電纜每米的價格相差是b元，增大導線截面之后，減少的電費M和增加的投資N是：M=△Wx×a（元），N=b×L（元），其中Wx是有功電能損耗的下降值，L是導線長度，使用四芯電纜進行埋地敷設，計算出電流在環境溫度30℃時的載流量，增大截面后節約的電能如表1所示。

2.3"使用架空絕緣導線

架空絕緣導線技術是一種新型的輸電電路架設技術，與傳統的裸導線架設相比，能夠提高供電的穩定性和可靠性，減少了線路之間的短路問題，不會造成大面積的停電現象，減少線路維修工作，增強了線路利用率;使用架空絕緣導線所占空間更小，線路能夠在狹小通道內穿過，與裸導線相比，線路走廊縮小了一半;絕緣導線多了一層絕緣保護層，比裸導線的絕緣性能優越，不易受到氧化腐蝕，延長線路的使用壽命，能夠降低電能損失。

3、選擇合適的配電變壓器

3.1"應用并推廣節能變壓器

變壓器的電能損耗是10kV輸配電線路中損耗較多的部分，尤其是10kV以下的小型變壓器，使用量較多，運行的時間很長，存在較大節能空間。過去電力系統中主要使用的是S9型號的變壓器，目前已被S11型號的節能變壓器所取代，節能變壓器與傳統變壓器相比，具有如下優點：損耗低，其空載損耗比傳統變壓器減少了30%，空載電流減少了70%;噪音低，與傳統電壓器噪音標準值相比，減小了3～5db;具有強大的抗短路能力，可靠性較高。

3.2"選擇合適的變壓器組別

在進行電力系統10kV配電設計時，三相變壓器的連接組別包括Y，yn0和D，yn11兩種，目前我國的民用和工業建筑中容量在1000KVA或以下的變壓器多使用Y，yn0的連接組別，但是D，yn11連接組別具有一定節能優勢，表現在：其負載損耗和空載損耗都小于同容量的Y，yn0變壓器;能夠有效減少高次諧波電流的影響，其連接零序阻抗更小，有利于切除單相接地導致的短路故障。

4、應用無功補償技術

4.1"無功補償的作用

無功補償指的是在電力系統中提高電網的功率因數，降低供電變壓器和輸配線路的損耗，提高了供電效率，使供電環境得到改善。對10kV配電系統采取無功補償措施，能夠減少諧波污染，降低無功電流流動造成的有功損耗，提高系統運行的安全性和穩定性，保證電壓質量，起到節能效果。

4.2"10kV配電設計中應用無功補償技術的方式

10kV配電線路產生損耗的最主要原因是線路功率因數較低。率因數與線路損耗成反比，所以，要采用無功補償技術，提高線路的功率因數。其有效方法是在4KV主線一側安裝并聯電容器，設置電容補償柜和動態調節設備，電力用戶的低壓無功補償裝置會根據無功負荷的變化自動對補償電容器進行投切，從而實現動態控制，能夠降低10kV配電網絡的無功電流，使有功功率的損耗降到最小，而且也不會向高壓線路輸送無功電能。也可以將并聯電容器設置在10kV配電主線一側，主要對配電變壓器和10kV配電線路的無功損耗進行補償，在節能降耗的同時也提高了線路終端的電壓。在進行平衡就地補償時，無功補償的容量要綜合考慮變壓器的容量和功率因素以及負荷性質進行計算。

5、結束語

綜上所述，合理設置配電線路，選擇合適的配電變壓器，利用無功補償技術，采取科學合理的節能降耗措施，積極響應國家節能減排的號召，需要不斷加大科技投入力度，因地制宜，積極探索，認真落實，有效地搞好配電網降損節能工作，從而取得更好的經濟效益和社會效益。

參考文獻：

[1]余緒和，10kV配電線路設計優化及節能研究[J]，電源技術應用.2014，35（03）：464-465

[2]梁永堅，論電力工程10kV配電設計中的節能措施[J]，建材發展導向，2011，12（18）：87-88

[3]黃學亮，10KV配電設計中的節能措施研究[J]，江西建材，2014（19）

[4]蘇春成，10KV配電設計中的節能措施探討[J]，廣東科技，2014（10）