基于電力工程10kV配電設(shè)計(jì)中的節(jié)能思路探索

匡栩毅

摘要：電力工程屬于系統(tǒng)性的工程，在10 kV配電設(shè)計(jì)的階段中想要切實(shí)的提高設(shè)計(jì)水平，滿足電力工程的節(jié)能需求，就需要要求設(shè)計(jì)人員在了解10 kV配電設(shè)計(jì)節(jié)能利益的基礎(chǔ)上分析存在的設(shè)計(jì)問題，然后采取科學(xué)有效的設(shè)計(jì)方案提高節(jié)能設(shè)計(jì)效果。因此筆者結(jié)合多年以來的工作實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，在探討電力工程10 kV配電設(shè)計(jì)節(jié)能意義的同時(shí)對(duì)相關(guān)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)以及節(jié)能思路進(jìn)行了總結(jié)探討，希望在通過本文的論述后，能夠給該領(lǐng)域的設(shè)計(jì)人員提供參考。

關(guān)鍵詞：電力工程;10kV配電設(shè)計(jì);節(jié)能思路;探討

0引言

電能在現(xiàn)實(shí)的生活中已經(jīng)成為了人們的不可或缺的一部分。10 kV低壓配電網(wǎng)作為整個(gè)電力系統(tǒng)的關(guān)鍵核心內(nèi)容，直接承擔(dān)著廣大電力用戶的供電責(zé)任。在10 kV配電線路的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，我們需要結(jié)合基本的安排和配置，只有這樣才能夠確保電力工程的實(shí)施和運(yùn)行效果，進(jìn)而提升電力建設(shè)的質(zhì)量，達(dá)到良好的節(jié)能目標(biāo)和性能。

一、電力工程10 kV配電設(shè)計(jì)節(jié)能的意義

在目前這個(gè)階段，國內(nèi)的電力系統(tǒng)主要以35 kV以上的輸變電系統(tǒng)作為主要的遠(yuǎn)距離輸電環(huán)節(jié) 。在實(shí)際的供電環(huán)節(jié)中，用戶所使用的是10 kV輸變電系統(tǒng)。所以在設(shè)計(jì)配電線路時(shí)，需要將10 kV配電線路作為電力配電系統(tǒng)的核心內(nèi)容和關(guān)鍵。在運(yùn)行的環(huán)節(jié)里，10 kV配電線路存在過長的線路和更加廣泛的覆蓋面，加上技術(shù)的缺陷和不完善的電力管理系統(tǒng)，直接制約了供電的環(huán)境，導(dǎo)致了嚴(yán)重的電能損耗狀況。不僅難以提升電力能源的利用效率，還和節(jié)能減排的理念相違背。

二、電力工程中10KV配電設(shè)計(jì)中存在的浪費(fèi)問題

1、布局以及結(jié)構(gòu)不合理的原因

如果在10 kV配電站中沒有將負(fù)荷中心進(jìn)行科學(xué)設(shè)置，使得供電范圍超出了指定的供電半徑，增大了線路損耗的能量，削弱了供電的質(zhì)量效果。如果沒有結(jié)合實(shí)際性能追求供電的可靠性和安全性，因?yàn)檫^大的變壓器會(huì)造成容量的釋放，導(dǎo)致線路的融于和迂回現(xiàn)象。在投資加大的環(huán)節(jié)中，甚至?xí)l(fā)嚴(yán)重的電能損耗。

2.線路損耗

如果某一時(shí)刻出現(xiàn)過大的電能負(fù)荷量，那么變壓器的容量會(huì)增加。因此會(huì)加大投資力度，導(dǎo)致不同程度的損耗。與此同時(shí)，負(fù)荷曲線的波動(dòng)會(huì)更加明顯，整體的運(yùn)行呈現(xiàn)出偏低的電壓態(tài)勢。在輸送的環(huán)節(jié)中，電壓降低會(huì)使電流增大，甚至?xí)疠^大的電纜損耗。因此需要選擇合適的解決方案，按照計(jì)劃性的內(nèi)容提升電壓來消除功率過低的現(xiàn)象。配網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)部需要增加部分無功率的內(nèi)容，按照恒定功率合理控制功率和負(fù)載電流。如果線路損耗和變壓器損耗與負(fù)載電流之間存在正比的關(guān)系，那么內(nèi)部的損耗也會(huì)隨之增大。

3、三相失衡

在空載損耗的情況下，三相負(fù)荷不平衡的變壓器是一種衡量的狀態(tài)保持。至于負(fù)載損耗，會(huì)按照負(fù)荷的大小出現(xiàn)不同程度的變化，并與負(fù)荷電流平方成正比 。當(dāng)三相負(fù)荷處于不平衡的狀態(tài)時(shí)，三相變壓器的負(fù)荷損耗可以試做單相變壓器的損耗之和。當(dāng)處于三相負(fù)荷平衡時(shí)，變壓器的損耗達(dá)到最小值;如果變壓器處于三相負(fù)荷的最大平衡狀態(tài)時(shí)，那么其基本的能源損耗會(huì)超出平衡損耗的三倍以上 。低壓電網(wǎng)三相負(fù)荷不平衡能夠從側(cè)面反映出高壓側(cè)的具體狀況，使其的電能損耗上升至10%以上 。

3.設(shè)備方面損耗

在10 kV配電網(wǎng)總損耗中，配電變壓器的能量損耗占據(jù)了其中的8成 。當(dāng)電網(wǎng)的變壓器運(yùn)行的時(shí)間較長時(shí)，我們可以將其視為低效率高損耗變壓器。由于內(nèi)部的缺陷較多，加上自動(dòng)化水平偏低，每年都會(huì)浪費(fèi)大量的電能。

三、電力工程10kV配電設(shè)計(jì)節(jié)能措施探究

1、合理規(guī)劃電網(wǎng)布局

當(dāng)負(fù)荷功率達(dá)到一定的前提下，供電半徑越小的頻率出現(xiàn)越高，也會(huì)使得hi線損程度降至最低水平。按照10 kV配電線路的具體內(nèi)容，我們可以深入到0.4 kV線路負(fù)荷中心的位置，縮短供電系統(tǒng)中的供電半徑大小，減少不必要的能源損耗。當(dāng)電壓質(zhì)量得到明顯提升的時(shí)候，整體的功能也會(huì)隨之提升。在供電恒定的狀態(tài)下，網(wǎng)絡(luò)總電阻不會(huì)出現(xiàn)明顯的差異化改變。選擇合適的負(fù)荷中心位置設(shè)置電源，這從側(cè)面反映出較低的能源損耗率，進(jìn)而達(dá)到良好的分支線平方狀態(tài)。所以單側(cè)供電的方法是無法適應(yīng)當(dāng)前的供電系統(tǒng)的。從電網(wǎng)線路規(guī)劃的實(shí)際效果來看，3～4側(cè)的出線供電方案最為合適，能夠有效將單側(cè)供電的弊端逐一消除，進(jìn)而控制了因出現(xiàn)過多導(dǎo)致的維修工作量提升。

2.在變壓器環(huán)節(jié)采取節(jié)能措施

結(jié)合10 kV配電線路的具體內(nèi)容，需要提前做好節(jié)能設(shè)計(jì)工作，按照變壓器的具體要求合理選擇，并遵循以下幾點(diǎn)內(nèi)容：

（1）確定合理的變壓器容量

為了消除負(fù)載損耗和增加的空載損耗，設(shè)計(jì)者應(yīng)該全面考慮變壓器的負(fù)荷量和變電對(duì)象的負(fù)載率，結(jié)合功率因素開展相應(yīng)的工作。通過科學(xué)的計(jì)算，將平均復(fù)合進(jìn)行全面控制。該數(shù)值能夠維持在額定的容量之內(nèi)，通常保證在50%～75%之間，并發(fā)揮這其中主要的效率和性能。

（2）合理的變壓器容量確定

一般情況下，如果一二級(jí)負(fù)荷所占比例偏大，需要增加額外的兩個(gè)變壓器。倘若三級(jí)負(fù)荷所占比例過高，那么需要設(shè)置一個(gè)變壓器符合當(dāng)前的施工規(guī)定。對(duì)于一些特殊的情況，盡最大的可能選擇容量較小的變壓器裝置。

（3）確定合理的變壓器類型

在變壓器的選擇過程中? ，一定要考慮良好的節(jié)能效果。以S2系列的變壓器為例，如果能夠?qū)⑦@種變壓器進(jìn)行廣泛推廣，可以憑借該系列的較小噪聲和較低能耗優(yōu)勢，增強(qiáng)抗短路性能 ，合理控制空載電流，具有良好的可靠性。

3.采用無功補(bǔ)償節(jié)能措施

在10 kV配電線路內(nèi)部，所采用的無功補(bǔ)償方式有以下幾種：如果設(shè)計(jì)對(duì)象屬于復(fù)合穩(wěn)定且具有較高容量的高頻爐，甚至其它的電動(dòng)機(jī)用電設(shè)備，在投入運(yùn)行的過程中要強(qiáng)調(diào)其內(nèi)部的經(jīng)濟(jì)性，單獨(dú)選擇合適的補(bǔ)償方式，竟然達(dá)到良好的補(bǔ)償效果，改善當(dāng)前的補(bǔ)償狀態(tài)。 從補(bǔ)償效果來看，最為理想的是就地平衡補(bǔ)償，他能夠在0.4 kV母線周邊安裝并聯(lián)電容器。然后結(jié)合無功負(fù)荷變化值，選擇合適的投切補(bǔ)償電容器。這種方式能夠提升線路的電流效果，使其處于最小化的狀態(tài)。與此同時(shí)，也能夠有效的降低高壓線路反送無功電能，進(jìn)而更好地控制功率的損耗。通過安裝并聯(lián)電容器的形式，在10 kV母線側(cè)圍選擇合適的補(bǔ)償變壓器。運(yùn)行配電線路的過程中，需要穩(wěn)定無功損耗的狀態(tài)。按照降損來提升線端的實(shí)際電壓值，確保電能利用率的提升。

4、三相失衡選擇相應(yīng)補(bǔ)償方式

值得關(guān)注的是，假如三相失衡的狀況頻發(fā)，那么需要結(jié)合當(dāng)前的狀況合理布局電容的補(bǔ)償形式，消除補(bǔ)償不足或補(bǔ)償過大導(dǎo)致的系統(tǒng)隱患，甚至危及到電網(wǎng)的整體運(yùn)轉(zhuǎn)效果。結(jié)合實(shí)踐內(nèi)容，我們發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)中如果能夠采用無功補(bǔ)償措施，那么整體的節(jié)能效果也會(huì)隨之提升，進(jìn)而達(dá)到良好的優(yōu)化狀態(tài)。值得關(guān)注的是，我們應(yīng)該及時(shí)計(jì)算變壓器的功率因素和負(fù)荷狀況，合理控制容量大小。以此為基準(zhǔn)，選擇合適的補(bǔ)償方式完成各項(xiàng)操作。

四、結(jié)語

綜合以上敘述，在電力工程10 kV配電設(shè)計(jì)的階段中要了解節(jié)能設(shè)計(jì)的意義，并且在掌握10 kV配電設(shè)計(jì)現(xiàn)狀的同時(shí)將更科學(xué)的設(shè)計(jì)理念以及技術(shù)措施應(yīng)用到設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)當(dāng)中，如此才能夠達(dá)到電力工程節(jié)能設(shè)計(jì)方案的需求。

參考文獻(xiàn)：

[1]張銀富.電力工程10 kV配電設(shè)計(jì)中的節(jié)能措施研究[J].電力系統(tǒng)裝備.2021，（10）.181-182.

[2]朱菊，李振坤.電力工程10kV配電設(shè)計(jì)中的節(jié)能措施[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào).2019，（23）.17-18.

[3]劉淇玉，劉宇軒.10kV配電網(wǎng)電力工程優(yōu)化措施[J].山東電力技術(shù).2019，（3）.34-36.

[4]雷渝.電力工程10kV配電設(shè)計(jì)中節(jié)能措施研究[J].環(huán)球市場.2019，（30）.171.

[5]胥林峰.電力工程設(shè)計(jì)中的節(jié)能措施探討[J].中國化工貿(mào)易.2018，（22）.163.