10KV配電線路的優化設計與節能措施分析

焦大超 李紀冬

摘要：隨著工業化生產規模的持續增加，對于電力輸送網絡、配電網絡構建方面的要求與難度也日趨增大，與此同時，為了實現輸送電壓的提高以及輸電線路電阻的降低，需要針對整個配電線路進行再設計和再優化。與此同時，國內的電能輸送網絡中以 10kV 配電網為主力，而這也恰恰是輸送網絡中存在較大線損的主要癥結所在，故此需要針對 10kV 配電網進行配電線路的優化設計，并嘗試進行能量節約方面的研究與探討。

關鍵詞：10kV配電線路；優化設計；節能措施

1 配電線路設計概述

配電線路設計是實施線路施工前最關鍵的內容之一，直接關系著后續線路施工過程。一般來說，配電線路的施工過程技術要求高、勞動強度大，因此，提高配電線路設計質量對提高配電質量具有重要意義。配電線路設計工作需要對施工地區的環境與用電需求進行綜合考量，從而作出科學合理的施工路徑圖。配電設計必須與時代發展相結合，以滿足社會對配電線路部署的要求。配電設計過程中需要著重做好5部分工作，分別是：配電裝置的選擇、配電線路路徑設計、變壓器位置選擇、配電線路防雷設計、鐵的表箱要接地等內容。

2 10kV配電線路的優化設計要點

2.1合理部署變壓器

變壓器是10kV配電線路中不可或缺的部分。在配電線路設計的過程中，必須做好變壓器選址工作以提高變壓器的運行質量，降低低壓線路的電能損耗，降低企業的工程投資，以及避免變壓器選址不當引起的影響市容等問題。在變壓器選址的過程中需要遵循以下原則：（1）10kV配電器線路應避開易燃易爆場所、低洼地帶、衛生狀況較差地帶。（2）10kV配電線路的高低壓線路不得跨過建筑物、游泳池等區域。（3）變壓器選擇應充分考慮到高壓線與低壓線路的進出。（4）方便變壓器的檢查與維修。（5）依照“小容量、密布點、短半徑”的設計理念合理部署變壓器。

2.2 導線和桿搭的設計原則

水平檔距是指兩個相鄰的桿搭上導線懸掛點之間的水平距離，比載是單位長度或者單位面積的導地線所受到的壓力。桿搭目前主要有兩種，耐張型桿搭和懸垂型的桿搭，它們依照受力的性質不同進行分類。桿搭的選擇，首要的是思考桿搭的承受能力，不同的電壓等級以及線路的弧垂應力大小。不同的組合不同的搭配會選擇不同的桿搭去適應。例如，在某工程中，線路中的某個桿搭前后兩檔分別距離 240m 和 320m，設計部門已經計算好當地的氣象條件影響下，導線的載比為 g=56.39×10 -3 N/m · mm 2；所受的應力大約為 120，這個桿搭的水平檔距計算為：

2.3 10kV配電裝置設計

10kV配電裝置是配電線路的重要組成部分，在設計中選擇配電裝置時，需要充分考慮周邊的環境溫度、抗風能力以及導體和電器的相對濕度等多種因素。首先，配電裝置的設計選擇需要注意周邊環境的溫度，通常取用多年最熱月時最高溫的平均值作為設計參考，10kV配電裝置的耐熱性要求應根據這個平均值進行參考。此外，關于屋內裸導體和其他電器的選擇，通常是在最熱月平均最高溫上加 5 ℃作為標準；另外，可以通過添加保溫措施來保證儀表電器使用溫度高于允許的最低溫度，避免發生冰雪事故。其次，導體和電器的相對濕度設計選擇上，采用的標準是線路區域內濕度最高月的平均相對濕度，通常根據地區的不同選擇不同的產品類型。比如，濕熱帶型電器產品和而亞濕熱帶地區產品使用區域不同。在抗風能力上，要保證設計的配電裝置能夠承受住該地區 30 a 內離地 10 m 高的 10 min 內最大平均風速；如果最大風速高于 35 m/s，在設計配電裝置時，需要通過提高設備與基礎之間的連接牢固度、降低電氣設備的高度等措施來提高其整體的抗風能力。

2.4防雷設計

金屬氧化鋅避雷器通常運用于配電變壓器、開關設備的防雷裝置，低壓側中性線加裝低壓氧化鋅避雷器來避免雷電沖擊波沿高壓線路侵入變壓器和設備。此外，接地電阻是除避雷器之外可以改善避雷性能的一大手段。高、低壓避雷器的接地端與鐵件，低壓側中性點及變壓器金屬外殼應分別接在同一接地裝置上。國家對于接地電阻有明文規范，對于 100 kVA 以下配變的接地裝置，接地電阻應小于10 Ω，對于 100 kVA 及以上配變的接地裝置，接地電阻應小于 4 Ω。

3 10kV配電線路的節能措施

3.1提高變壓器的節能效率

變壓器主要對電壓形式和大小等進行轉換處理，所以其也需要大量能源支持，這會增加電路運行過程中的損耗量。相關人員可以從降低設備能耗入手，也可以通過改善設備來降低損耗。變壓器的容量大小可以作為調控改善對象，優化變壓器的材料也可以達到此目的，主要采取非晶合金鐵芯變壓器為節能設備。這種類型的設備信噪比以及運行損耗都會降低。變壓器有時會處于空載運行狀態，該狀態也會造成損耗，相關人員也可以利用該種設備來降低損耗。

3.2加強電網規劃的規范性

為了提升節能降耗的效率，相應部門還應對目前的電網進行合理的規劃，使其符合我國建設的標準，以減少無功電流運行中帶來的能源消耗。首先，應對設備的點位、容量以及方式進行合理的設計，確保電壓可以安全穩定的運輸，從而減少電能過度消耗的情況；其次，為合理地優化電網，可以嘗試使用串聯補償的方式，尤其是對于一些距離較長的輸配電線路來說，此方式可以有效地提升電抗以及縮短導線的長度，達到降低能源消耗的作用，確保電能運輸的安全。

3.3補償線路電抗

補償線路電抗指的是對于遠距離的電力傳輸而進行設置的，在電線上安裝電容器的基礎上，使電站電壓與斷路器并聯電阻具有關聯，便能實現串聯電路的補償，從而能夠縮短電線傳輸的距離，并能夠使電力傳輸的穩定性得得提高，使電路具有較大的安全性與準確性。電力運輸線路之間的距離與電能消耗息息相關，運輸之間的距離越大就會消耗更多的電能，造成不必要的浪費，因此技術人員一定要不斷利用各種技術來降低電線傳輸之間的距離，這樣才能夠從根本上降低能耗，貫徹落實節能降耗理念，為我國的電力行業做出巨大的貢獻。

3.4線路方面的節能減耗技術

主要包括三種，其一縮短導線長度，相關人員可以將線路布置在配電室周圍，以最大程度減少導線長度，也可以根據配電需要，合理布置配電室，增加配電室數量，使線損減少。另外導線在鋪設過程中，盡量不要彎曲，橫平豎直的線路長度最短。線路長度短，線路中的電阻也小，對電能的消耗也會降至最低。其二改善功率因數。功率因數與無用功電流有關，前者越小，后者越大，而后者的增大，則會造成能源浪費，能源浪費量會隨著無用功電流的流動而增加。基于此，相關人員首先要對無用功電流的產生來源進行控制，使這部分電流降至最低。即控制設備產生的電感性負荷。要提高功率因數，相關人員可以通過電容補償裝置來達到節電目的。其三抑制諧波電流。諧波電流會對正常電流的運行造成干擾和威脅，使電流質量降低。電流流過線路或設備時，則會對這兩部分造成損害，這兩部分運行效率降低后，能源消耗量自然會增加。相關人員還要利用濾波器來控制諧波電流的產生量，節電裝置也可以達到目的，相關人員要將這兩種裝置安裝在合理的位置上。

結語

隨著能源存量的持續縮減，如何最大程度的降低日常生活當中的能耗已經成為了能源、電力、基礎設施等諸多領域的核心話題。而電力能源企業為人們日常生活以及工業化生產提供了無法復制的驅動力，因此其重要性毋庸置疑。

參考文獻

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[2] 陳韜，王恒，周曉云，張緯.10 kV配電線路優化設計及節能措施分析[J].中國新技術新產品，2016（17）：30- 31.

（作者單位：1.天津中電華利電器科技集團有限公司；2 天津市匯峰工程設計咨詢有限公司）