淺談10kV配電變壓器節能降耗技術措施

申偉 張椏楠 范興麗 李成林

摘 要：在分析了10kV配電變壓器運行現狀后，認識到10kV配電變壓器的巨大節能潛力，結合自我多年工作經驗，歸納總結了幾種提高配電變壓器電能轉換效率的節能降耗技術措施，保證配電變壓器安全穩定、節能經濟的高效運行。

關鍵詞：10kV配電變壓器 經濟調度運行 節能降耗

變壓器是電力系統中重要的不同電壓等級電能轉換的主要電氣設備，同時也是一個電力系統中較大的電能消耗大戶。目前10kV配電網上運行服役時間超過20年的低效率高能耗的配電變壓器容量約占整個配電網系統容量的10%以上，其總容量高達2.4億kVA，這樣每年由于地效率配電變壓器產生的電能浪費十分巨大，加上這些配電變壓器普遍存在參數較低、損耗較高、缺陷較多、自動化水平較低等問題，大大降低了配電網運行經濟可靠性。因此，對導致10kV配電變壓器產生較高損耗的原因進行歸納總結后，結合先進的技術裝備，降低配電變壓器系統損耗，提高配電網電能供應的經濟可靠性，對于節約能源、緩解電力供應短缺、促進當地經濟發展等方面均具有非常重要的意義。

1 10kV配電網線損管理現狀

1.1 電網系統線損分布情況

從大量理論研究和實測數據分析表明：目前，我國電網系統線損主要按照電壓分級進行管理，其中，35kV及以上電壓等級電網其線損普遍較低，基本能夠達到國際先進水平。然而，10kV及以下低壓電網，由于電網結構復雜、負荷種類較多、用電時段較集中等因素的影響，長期居高不下，高損、電壓大波動線路較多，其平均線損要比國際同行高出約6%左右，不僅影響到供電公司電能運營經濟效益，同時還嚴重影響到供電服務質量水平。10kV和380V線路，線損率雖然均較差，但由于10kV配電網其供電容量是380V電網的幾倍甚至幾十倍，也就是10kV配電網的電能損失要遠大于380V電網。因此，文章將結合相關技術措施對10kV配電網的節能降損進行研究。

1.2 10kV配網線路量化考核不足

從線損定義來看，配電網某時間段的線損統計值即為該時間段的供電量與實際用電量間的差值除以線路供電量[1]。雖然，線損定義很簡明，但由于影響線損因素較多，且缺乏準確的監測系統設備，導致實際線損統計操作存在較大困難，有時統計出的線損高的離奇，有時又存在負線損等不合理情況，主要存在以下兩個方面：

1.2.1 統計時間段的模糊不確定性

統計時間段的起始值和截止值好設定，但不便執行。尤其是采用手工抄表的10kV配網系統，抄表員不可能完成在同一時刻抄到所有用戶的用電數值，也就存在電能數據的時間不匹配性。即便現在實現了自動遠程抄表，但由于整體系統功能還存在許多不兼容性問題，如何確保電能數據在時間上的完全匹配性，還有待在工程實踐中進一步加深研究。

1.2.2 統計范圍的模糊性

10kV分支線路的供電范圍存在模糊和不確定性。近年來，許多技術升級改造后的10kV配電網，主要采用聯絡開關轉帶負荷，雖然電網結構得到了優化，但由于聯絡開關普遍沒有裝設表計，即便裝設表計其TV或TA的測量精度很難達到計量需求，相應負荷一轉帶、電網運行方式一變化，則整個線損統計數據就存在模糊混淆性，導致不同分支配電線路或10kV與380V線路的線損混為一談，也就不能準確統計出線路的實際線損值。

1.3 偷電漏電等異常用電導致10kV線損居高不下

從大量實踐應用和統計數據表明，10kV配網線損偏高的主要原因是系統中存在偷電、漏電等異常用電問題。另外，無功配置不合理、三相電壓不平衡等均是引起10kV配網高線損的主要因素。

2 10kV配電網節能降耗技術措施探討

2.1 優化10kV配電網結構，合理選擇導線截面

借助配電網節能技術升級改造契機，充分結合工程區地形地貌、地質氣象等特性，科學合理規劃進行配電網高低壓線路路徑的優化，盡可能采取10kV中壓線路直接延伸到用電負荷中心，這樣可以提高高壓傳輸距離，減少電能傳輸損耗。另外，隨著我國城鎮建設步伐的進一步加快，用電量呈現快速增長模式，相應用電類型和用電時段也發生較大改變，適當提高配電網的運行電壓、更換線路截面等，也可以有效降低10kV配網系統網損。在進行配電網線路截面選擇過程中，要充分結合區域經濟發展速度、物價、電價等因素，采用新推薦的經濟電流密度進行電纜截面尺寸選擇，優選大截面導線更換原有小截面導線，降低線路電阻，降低損耗，有效提高10kV配電網技術升級改造建設的前瞻性和社會經濟效益[2]。對于負荷較重、供電電流較大、可變損耗較大的用戶，可以在允許電壓偏差范圍內，通過調節有載調壓變壓器的分接開關，提高運行電壓。而對于配電變壓器臺數較多、負載率較低、甚至系統中還存在高能耗配電變壓器的線路，尤其是不變損耗在損耗較大的線路，則可以在保證供電質量水平的基礎上，通過分接開關適當降低線路運行電壓，降低線損。

2.2 合理控制供電半徑，優化選型節能配電變壓器

應盡量縮短10kV電網變配電臺區的供電半徑，充分結合供電區域負荷容量、負荷類型、用電時段等特點，合理進行降壓變電臺區布設和高低壓電網結構的規劃，避免出現“近電遠供”、“迂回供電”等造成線損大大增加問題。結合工程實踐，作者推薦10kV中壓配電線路其經濟供電半徑宜控制在15km，而對于0.4kV低壓線路則其經濟供電半徑宜不超700m。優選節能經濟性配電變壓器，要優選S11、S13等系列的非晶合金節能變壓器代替系統中老、舊高能耗的S7或S9配電變壓器，這樣可以起到非常良好的節能降耗效果。

2.3 優化10kV配網綜合無功配置

無功補償尤其是動態無功補償是降低10kV線路網損的一種有效手段，需要根據負荷特性采取“分散與集中”相結合的無功補償方案，如：工程中常見10kV配電網的無功補償方式為在10kV饋線的桿上裝設分組自動投切補償、變配電臺區低壓0.4kV側裝設分組統一補償和大用戶終端設備處安裝無功補償等[3]。實際工程應用中，應根據工程特性，從價格、補償效果、調控方式等方面進行綜合比選，優越技術上可行、經濟上優越的無功補償方案，實現工程投資和節能降損效果具有最佳匹配特性。

2.4 盡量三相負荷平衡運行

供配電設計規范中明確要求：10kV配電變壓器出口處電流不平衡度應控制在10%以下，干線及分支線首端其不平衡度應控制在20%以下，中性線的電流應控制在額定電流的25%以內。三相負荷平衡穩定運行，可以有效降低線路、配電變壓器的運行損耗。此外，還可以根據配網實際情況，通過引入分相無功補償或三相平衡化監控裝置，確保配網系統長期處于三相平衡運行工況，達到節能降耗的目的。

2.5 諧波有效治理

根據測量數據，在變電站10kV母線上加裝諧波補償或過濾裝置;對于終端用戶，應對諧波含量超標的負荷進行全面治理，合理選用無源濾波器、有源濾波器和混合濾波器等諧波治理裝置，降低系統損耗。

3 結束語

10kV配網的合理節能降損工作的有效開展，不僅可以確保供電具有較高安全可靠性，降低電力用戶電費的支出，同時可以提高企業電能運營的經濟效益和人性化服務水平。挖掘10KV配網系統中電氣設備的供電能力和節能潛力，對于國家能源利用、環境保護以及資源的合理化配置均極為有利。在10kV配網節能降耗改造過程中，要充分發揮供電企業和每個電力用戶節能節電的積極性，有效推動配網節能工作安全可靠、節能經濟的高效穩定進行。

參考文獻

[1]萬善良.城市配電網節能主要途徑分析[J].供用電，2008，25（02）：5-8.

[2]盧志剛，秦四娟，李海濤，等.配電網技術線損分析[J].電力系統保護與控制，2009，37（24）：177-180.

[3]董玉琴.10kV配電網無功功率平衡及優化補償[J].甘肅電力技術，2008（03）：11-13.