10kv配電網合理設計與節能方案研究

程薪穎+迮強+費國明+吳輝

摘 要：10kV配電網的電能消耗量減少不但能夠解決電力浪費現象，改善企業的經濟情況，還能進一步提高用電的可靠性和供電質量，因此其設計方法必須科學而合理，并將節能理念具體的應用到電網開發、使用和維護的過程中，推動我國電力行業高效、穩定的運行和發展。

關鍵詞：10kv配電網；合理設計；節能方案

減少配電網的能源損耗總量不僅能夠提升配電網的供電質量，還能夠顯著的提升電力企業的經濟效益。因此進行10kV配電網設計工作時應該采用合理科學可行的方法，并使用積極有效的措施，這樣才能夠最大限度的保證電力企業的穩定可持續與健康的發展，能夠推動我國電力行業的發展。

一、正確的負荷計算是供配電系統安

全可靠、經濟合理運行的重要保證進行電網的規劃設計最基本的目的是為用戶提供可靠、安全的用電質量，同時也可以滿足經濟發展的需要，實現上述目的關鍵環節就是要做好正確的負荷計算，正確的負荷計算對配電網的高質量供電有著很大的影響。比如：影響選擇電壓等級、影響配電所的分布和設計，影響電網設計的網架結構等。進行正確負荷計算的過程是：總結規劃區域內以往的用電情況，收集用電部門定制的用電需求，以發展的眼光分析規劃負荷密度，采取功能小區負荷密度的指標算法。

二、提高功率因數增加系統的有效輸出

功率因數（F）的意思是交流電路功率（P）和視在功率（S）之比，即F=P/S。在交流電路功率為定值的時候，減少無功功率可以提高功率因數，所以提高功率因數就是減少用電設備對無功功率的需求量。提高功率因數可以增加電力系統的發電機、網絡供電以及變壓器的能力，因為供電設備的供電能力是用公式來表示的，當無功功率減少，對于同一個設備來說它所供應傳遞的有功功率增加，充分的發揮了電力設備的潛力，進一步提高電力系統的供電能力，變壓器以及發電機的設備都有一定的額定容量。在電路中，如果接觸的感性負載較大的時候，電路的功率因數都會降低，提高功率因數可以提高供電設備的利用時間。對于整個10kV供配電系統來說，減少無功功率的需求量，對提高功率因數有重要的意義。

三、減少高次諧波，降低系統的無功損耗

（一）諧波產生的原理

在10kV供配電系統中，諧波的意思是指在周期運行中電氣量的頻率大于1的基波頻率正弦波分量。諧波次數如果是大于1的正整數，電網就會受到各種因素的干擾。配電網上同時存在著諧波電壓和諧波電流，當正弦基波電壓施加在非線性設備的時候，設備時間的電壓波形和電流不相同，電流就會發生異變現象，產生諧波電流，通過線路的阻抗和系統的阻抗產生諧波電壓。

（二）減少諧波危害的辦法

為了減少諧波帶來的危害，第一種方法是要合理的設置無源交流濾波器，這種方式結構簡單、運行起來方便快捷，除了濾波之外還可以兼顧無功補償，以達到吸收諧波電流的目的；第二種方法是在電網中安裝有源濾波器，有源濾波器就是用于動態仰制諧波、補償無功的電力電子裝備。有源諧波的優點是可以實時的跟蹤動態補償，采用基于瞬時功率的諧波電流補償的技術，不間斷的監測諧波的電流，通過對瞬時電流的控制跟蹤，實現諧波電流的補償目的，對于大小和頻率變化的諧波進行補償，克服傳統濾波器的缺點，逐漸的使電源總諧波電流為零，達到抑制諧波的目的。

四、減少線路的長度，合理選擇配電所配置

在設計10kV配電線路的時候，要適當的減少配電線路的長度，這樣可以有效的避免線路防雷擊的能力，配電線路過長容易在雷電天氣里發生雷擊，對居民的正常用電造成了影響，所以為保證10kV線路的正常運行，要合理的把供電線路的長度縮短，不過也不能讓線路過短，否則在短路的時候由于線路過短帶來更嚴重的故障。無論是在環網的供電單元、箱式的配電站還是終端用戶進行高壓接線的方式，配電所裝置的保護方式可以利用斷路器的配置或者負荷開關的配置，利用斷路器的裝置或者加熔斷器進行組合的方式，進行合理的選擇配電裝置。在對10kV配電線路安裝選址時，除了要遵循基本的規劃之外，還要結合用電區域自身的特點進行選址。配電所裝置的選址原則是小容量多布點，這種辦法的優點是：第一點可以減少配電線路的長度，降低能源的損耗；第二點是可靠性較高，即使發生故障，影響用電的范圍也比較??；第三點是便于擴容，適合小區內10kV配電線路的初期以及中期階段使用。對配電所裝置范圍的選擇應該注意以下幾點：第一點是要滿足負荷之間的不確定變化；第二點是在選擇配電場所時盡量接近負荷中心并且不破壞周圍的環境；第三點是在選擇配電場所時要與高壓配電網相互協調。

五、選擇非晶合金節能變壓器

非晶合金節能變壓器的優點是鐵芯的損耗量非常低，和傳統的變壓器相比，空載損耗要低75%左右，空載的電流下降80%左右，在現在是非常理想的節能變壓器。由于非晶合金節能變壓器的溫升低、發熱少、損耗性低，所以在運行的過程中會非常穩定，使用的壽命長。除此之外，非晶合金還有優秀的機械性能，抗腐蝕能力比普通材料要高，是目前節能效果比較理想的配電變壓器。另外，制造非晶金屬材料的時候，僅使用較少的能源以及超低的損耗特性，可以大幅度的節省電力消耗，減少二氧化碳的排放，降低了對環境的污染。非晶合金節能變壓器不僅在節能上有明顯的優勢，而且它的投資回報等待的時間短，如果設備可以一次性投資，就會避免在短時期內重復的投資，這符合節能設計的導向，非晶合金技術的產品有可靠性，可以完全滿足用電區域的需要，可以更廣泛的推廣應用。

六、配電線路節能措施

（1）確保導線橫截面積選定的科學性。因為電路的耗能高低與電阻有著直接的關系，電阻大，耗能量就達，反之亦然，因此，適當的增大導線的橫截面積能夠有效的降低電能消耗量，在確定導線橫截面積的過程中，要以維持電壓穩定性作為選擇前提，再進一步根據電流的密度選擇節能效果最佳的導線截面積，這里需要特別注意的是，不能片面的認為，導線的截面積越大就是節能效果越好，因為如果導線的橫截面子超出了一定的范圍，那么電線單位長度的重量和價位就會有所提升，從而就會導致經濟成本的提高，所以，導線橫截面積的選擇必須要十分合理，不需要過于強調橫截面積大小。

（2）采用科學的方法對負載荷進行分配，通常情況下，線路太長就會引起電網耗能情況的加劇，所以要在合理的范圍內縮短線路長度，緩解電網耗能情況，進而完成節能任務。而供電單位按照用電量多少等因素合理的分配負載，維持電路運行的平衡性，有助于進一步加強電網的節能效果。

結語

10kV配電網設計中的節能措施的應用是一項非常重要的工作，實現節能措施，有效的降低配電網的能耗不僅會為供電企業帶來經濟效益，還會提升其對社會的服務質量，配電網的節能設計是供電企業當前急需解決的問題，同時也是國家對供電企業提出的嚴格要求。有效減少10kV配電網的能耗不僅能夠節約電能資源，增加供電企業的經濟效益，還能提升供電的質量，保證用戶用電的安全可靠，進而推動供電企業以及我國電力行業的良好發展。

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