10kV配電網(wǎng)的設(shè)計及節(jié)能問題分析

李敏霞+楊警衛(wèi)+李云霞

摘 要：從電壓額度上來說，10 kV配電網(wǎng)屬于中額電壓傳輸，而且10 kV電壓通常與用戶直接鏈接，因此10 kV配電網(wǎng)的規(guī)劃直接決定了居民生活、企業(yè)生產(chǎn)的用電質(zhì)量。盡管近年來我國一直致力于配電網(wǎng)的優(yōu)化配置，但是很多問題仍然沒有得到解決，該文從提高居民生活用電效率、保證用電質(zhì)量為出發(fā)點，對10 kV配電網(wǎng)的設(shè)計及節(jié)能問題進行分析。首先表明我國配電網(wǎng)規(guī)劃中存在的現(xiàn)狀，之后提出有效的節(jié)能措施。

關(guān)鍵詞：10 kV 配電網(wǎng) 設(shè)計 節(jié)能

中圖分類號：TM6 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）02（c）-0034-02

我國人口基數(shù)較大，能源消耗問題日益突出，電能目前成為社會使用第一大能源，居民生活、企業(yè)生產(chǎn)、通訊、交通等都離不開電能的支持，因此，保證電能供給對社會的繁榮穩(wěn)定發(fā)展具有十分重要的意義，但是隨著社會的不斷發(fā)展，電能需求量呈現(xiàn)逐年遞增的趨勢，根據(jù)國家能源局發(fā)布的資料顯示：2016年1～11月份我國用電總量達到了5 072億kWh，同比增長了7%，用電量增加給電能生產(chǎn)、配送帶來很大影響，加之部分地區(qū)配電網(wǎng)規(guī)劃并不完善，電能浪費現(xiàn)象十分突出，嚴重阻礙了居民生活與企業(yè)生產(chǎn)，提高配電網(wǎng)規(guī)劃，降低電能供應(yīng)損耗已經(jīng)成為電力系統(tǒng)的重點內(nèi)容。

1 10 kV配電網(wǎng)的概念

1.1 10 kV配電網(wǎng)規(guī)劃的概念

電能損耗與傳輸電壓有了密切的聯(lián)系，在傳輸導(dǎo)線規(guī)格相同的情況下，電壓越高，傳輸損耗越低，為了減少電能在傳輸過程中的損耗，都采用高壓傳輸。根據(jù)配電網(wǎng)電壓等級來劃分可分為：（1）低壓配電網(wǎng)其電壓區(qū)間在220～280 V；（2）中壓配電網(wǎng)其區(qū)間在6～10 kV；（3）高壓配電網(wǎng)其電壓區(qū)間在35～110 kV；（4）超高額配電網(wǎng)其區(qū)間在220～500 kV。在配電網(wǎng)規(guī)劃中都會對當?shù)厝丝凇⑵髽I(yè)等要素進行考量，之后確定出配電網(wǎng)規(guī)劃的方案，10 kV屬于中壓配電網(wǎng)，在整個電力系統(tǒng)中主要起到承上啟下的作用，它是高壓配電網(wǎng)與低壓配電之間聯(lián)系的緩沖紐帶。

1.2 10 kV配電網(wǎng)的特征

10 kV配電網(wǎng)是電力系統(tǒng)建設(shè)中重要的組成部分，其特征主要體現(xiàn)在以下幾點：（1）適應(yīng)性較強。農(nóng)村居住人口較少，經(jīng)濟發(fā)展相對薄弱，企業(yè)數(shù)量也相比較少，因此，在用電量方面農(nóng)村遠遠低于城市，但是農(nóng)村地處偏僻，配電網(wǎng)規(guī)劃需要長距離跨越，如果采用低額配電網(wǎng)進行傳輸，經(jīng)過消耗傳輸居民用戶時很有可能出現(xiàn)電壓過低的現(xiàn)象，10 kV配電網(wǎng)建設(shè)施工技術(shù)與使用成本相對適中非常適應(yīng)于偏遠農(nóng)村。城市人口與企業(yè)數(shù)量相對較多，但是城市居住過于密集，采用高壓配電網(wǎng)時很容易造成安全事故，而且高額電壓會產(chǎn)生強大電磁場，容易產(chǎn)生輻射給周圍居民造成健康隱患，如果采用低額配電網(wǎng)則不能滿足社會用電需求。由此可見，無論是農(nóng)村還是城市10 kV配電網(wǎng)都非常適用。（2）電能損耗較大。由于10 kV配電網(wǎng)適用范圍的廣泛性，因此，10 kV配電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模承建出逐年遞增的趨勢，盡管近年來自動化、智能化的設(shè)備逐漸應(yīng)用到配電網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃之中，但是由于10 kV配電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模較大，很多10 kV配電網(wǎng)缺乏完善的管理，導(dǎo)線、設(shè)備老化情況十分嚴重，因此，10 kV電能損耗問題日益突出，根據(jù)國家統(tǒng)計局出具的資料顯示：2016年10 kV配電網(wǎng)電能損耗占整個電力系統(tǒng)的70%。

2 10 kV配電網(wǎng)電能損耗的原因

2.1 設(shè)計方案不夠完善

設(shè)計方案不完善很可能導(dǎo)致配電網(wǎng)損耗過大，具體內(nèi)容如下：（1）對服務(wù)范圍缺乏考察。《十一五綱要建議》中明確指出要加大農(nóng)村經(jīng)濟建設(shè)、民生設(shè)施建設(shè)的投入力度，幫助農(nóng)村早日實現(xiàn)小康社會，電力系統(tǒng)是民生建設(shè)的重點內(nèi)容，但是在建設(shè)過程中對配電網(wǎng)服務(wù)范圍缺乏考察，農(nóng)村相對偏遠，在電能的傳輸?shù)倪^程中經(jīng)常出現(xiàn)空載運行的情況，造成電能的無形損耗。（2）導(dǎo)線橫截面大。導(dǎo)線是電能傳輸?shù)闹饕d體，根據(jù)物理屬性的不同，導(dǎo)線自身的電阻性質(zhì)大小也存在差異，銀的電阻值最小，但是由于價格昂貴，使用較少。因此，選擇鋁、銅、鋁包銅的材料作為導(dǎo)線。相同金屬材料，電能損耗與導(dǎo)線橫截面積成正比關(guān)系，即導(dǎo)線橫截面積越大電能損耗越大，反之則越小。但是由于配電網(wǎng)在距離上有一定的寬度，如果一味地追求低損耗，很容易導(dǎo)致配線網(wǎng)斷裂。因此，出于安全問題考慮，在建設(shè)配電網(wǎng)建設(shè)過程中導(dǎo)線橫截面積都要比理論值大一點。而橫截面積大，導(dǎo)線電阻就越大，因此，導(dǎo)線電能損耗也就越多。

2.2 缺乏完善的管理機制

很多配電網(wǎng)損耗較大時由于缺乏管理導(dǎo)致的，具體內(nèi)容如下：（1）配電電網(wǎng)設(shè)備老化。10 kV配電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模在電力系統(tǒng)中占據(jù)很大的比重。隨著使用時間的不斷推移，配電網(wǎng)中的設(shè)備逐漸老化。與新設(shè)備相比，老化設(shè)備所產(chǎn)生的電能損耗會更大，一些政府經(jīng)濟發(fā)展水平較低，而更換老化的供電設(shè)備需要投入大量的財力、物力，面對高昂的費用一些政府無力支付。（2）工作人員工作態(tài)度不負責(zé)。配電網(wǎng)的正常運轉(zhuǎn)離不開工作人員的管理。但是在很多工作人員缺乏責(zé)任性，對配電網(wǎng)中漏電的情況不能及時發(fā)現(xiàn)。此外，一些用戶投機取巧，私拉電線的情況十分嚴重。不僅損害電網(wǎng)經(jīng)濟效益，還帶來相應(yīng)的安全隱患。

2.3 配電網(wǎng)智能化程度較低

隨著科學(xué)技術(shù)的進步，更智能化的設(shè)備被應(yīng)用到配電網(wǎng)建設(shè)之中。以智能變電站為例，智能變電站可以提高變壓器運行效率，如果設(shè)備出現(xiàn)運行故障，智能變電站可以第一時間發(fā)出預(yù)警，在電能轉(zhuǎn)換的過程中，智能變電站消耗的電能也更少。很多10 kV配電網(wǎng)運營周期較長，在建設(shè)過程中并沒有采用智能變電站，同時，更換智能變電站需要投入大量的資金以及較長的建設(shè)周期，因此，智能化變電站在10 kV配電網(wǎng)中的比例較低。與智能化設(shè)備相比傳統(tǒng)的設(shè)備管理難度較大，電能損耗較多。

3 10 kV配電網(wǎng)節(jié)能措施

3.1 完善變壓器建設(shè)

變壓器是電力系統(tǒng)中控制電壓的重要設(shè)備，而在10 kV等級的變壓器在電力系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用。10 kV電壓等級變壓器的使用量比較大，而且運行時間長，10 kV的變壓器具有重要的節(jié)能作用。在電網(wǎng)的設(shè)計中需要選擇低損耗的節(jié)能型變壓器，對于高層、地下建筑以及化工企業(yè)等電能消耗比較大的場所需要采用低損耗的節(jié)能型干式電力變壓器。對于電網(wǎng)電壓波動比較大的地方，采用含有載調(diào)壓的電力變壓器，可以有效改善電能效能。選擇高效節(jié)能的配電變壓器可以降低變壓器的運行成本，成為提高電力企業(yè)經(jīng)濟效益的重要措施。大部分的地方為三級負荷，應(yīng)該裝設(shè)一臺變壓器；一些企業(yè)的一級、二級負荷占用的比用比較大，需要裝設(shè)兩臺變壓器；在煤礦等特殊場合需要采用多臺小容量的變壓器進行供電。變壓器負載功率會影響到變壓器的效率，導(dǎo)致變壓器的損耗增加，用電設(shè)備在消除有力有功功率的同時消耗不力的無功功率的這樣可能會造成電網(wǎng)功率因數(shù)的惡化。

3.2 強化配電網(wǎng)管理

強化配電網(wǎng)管理同樣是保證配電網(wǎng)節(jié)能性的重要方式，具體內(nèi)容如下：（1）強化配電網(wǎng)設(shè)備管理。首先要定期對配電網(wǎng)進行維修檢查，一旦發(fā)現(xiàn)導(dǎo)線、配電設(shè)備老化、破損情況要進行及時更換，這樣可以減少因設(shè)備老舊而帶來的供電損耗。（2）強化工作人員管理。為了保證配電網(wǎng)管理的正常運行，必須要制定統(tǒng)一的工作管理規(guī)范，明確每個工作人員的工作內(nèi)容與要求，并且針對工作人員，要制定獎懲機制，這樣可以提高工作熱情。

3.3 采用無功補償?shù)姆绞?/p>

在10 kV配電網(wǎng)的運行中引進合適的無功補償技術(shù)，可以抑制對諧波的污染和影響，降低有功功率的損耗，這樣可以提高配電網(wǎng)的運行水平，提高電能的質(zhì)量，能夠體現(xiàn)出10 kV配電網(wǎng)的經(jīng)濟效益和社會效益，也是配電網(wǎng)節(jié)能的重要措施。在10 kV配電網(wǎng)節(jié)能的設(shè)計中，如果配電網(wǎng)的設(shè)計對象為電容量比較大，負荷相對穩(wěn)定的用電設(shè)備，而且需要注意投入使用的經(jīng)濟性，例如：高頻爐、感應(yīng)電動機等，這樣需要采用單獨設(shè)備旁安裝補償設(shè)備，從而可以改善補償效果。最佳的補償方式為就地補償，這種方法是在0.4 kV的母線側(cè)安并聯(lián)的電容器，而且需要設(shè)置補償柜和動態(tài)調(diào)節(jié)設(shè)備，這樣處于低壓端的用戶可以根據(jù)變化的無功負荷對補償容器進行自動的投切，這樣線路的無功電流可以保持在最小狀態(tài)，也無需為高壓電路進行無功功率的返送，這樣可以降低有功功率的損耗。

參考文獻

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