探討10kV配電網(wǎng)節(jié)能設(shè)計問題

李 瑩（廣東集明電力工程有限公司，廣東 東莞 523071）

探討10kV配電網(wǎng)節(jié)能設(shè)計問題

李 瑩
（廣東集明電力工程有限公司，廣東 東莞 523071）

摘 要：伴隨著我國的經(jīng)濟快速發(fā)展，人們生活水平不斷的提高，對用電量需求也進一步加大。10kV配電網(wǎng)在電力系統(tǒng)中有著非常重要的地位，但10kV配電網(wǎng)的耗能較高，所以，對國家配電網(wǎng)進行節(jié)能設(shè)計就顯得非常重要。分布范圍廣、配電線路情況復(fù)雜是10kV配電網(wǎng)的特點，但只要采取合理有效的措施就可以使10kV配電網(wǎng)的節(jié)能潛力發(fā)揮出來，明顯的降低配電網(wǎng)功能，達到節(jié)能的目的。

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

科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展促使10kV配電網(wǎng)的技術(shù)得到普及。其中10kV配電網(wǎng)在整個電力系統(tǒng)中占據(jù)很大的比重。在設(shè)計的過程中，可以采用變換配電網(wǎng)的運行方式、開展無功率補償和推廣節(jié)能變壓器的方法，盡最大可能性減少配電線路自身的消耗，從而從根本上實現(xiàn)配電網(wǎng)的節(jié)約功能。

一、正確的負(fù)荷計算是供配電系統(tǒng)安全可靠、經(jīng)濟合理運行的重要保證

進行電網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計最基本的目的是為用戶提供可靠、安全的用電質(zhì)量，同時也可以滿足經(jīng)濟發(fā)展的需要，實現(xiàn)上述目的關(guān)鍵環(huán)節(jié)就是要做好正確的負(fù)荷計算，正確的負(fù)荷計算對配電網(wǎng)的高質(zhì)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(shè)計，影響電網(wǎng)設(shè)計的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)等。進行正確負(fù)荷計算的過程是：總結(jié)規(guī)劃區(qū)域內(nèi)以往的用電情況，收集用電部門定制的用電需求，以發(fā)展的眼光分析規(guī)劃負(fù)荷密度，采取功能小區(qū)負(fù)荷密度的指標(biāo)算法。

二、提高功率因數(shù)增加系統(tǒng)的有效輸出

功率因數(shù)（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(shù)，所以提高功率因數(shù)就是減少用電設(shè)備對無功功率的需求量。提高功率因數(shù)可以增加電力系統(tǒng)的發(fā)電機、網(wǎng)絡(luò)供電以及變壓器的能力，因為供電設(shè)備的供電能力是用公式來表示的，當(dāng)無功功率減少，對于同一個設(shè)備來說它所供應(yīng)傳遞的有功功率增加，充分的發(fā)揮了電力設(shè)備的潛力，進一步提高電力系統(tǒng)的供電能力，變壓器以及發(fā)電機的設(shè)備都有一定的額定容量。在電路中，如果接觸的感性負(fù)載較大的時候，電路的功率因數(shù)都會降低，提高功率因數(shù)可以提高供電設(shè)備的利用時間。對于整個10kV供配電系統(tǒng)來說，減少無功功率的需求量，對提高功率因數(shù)有重要的意義。

三、減少高次諧波，降低系統(tǒng)的無功損耗

諧波會導(dǎo)致供配電系統(tǒng)的電壓和電流發(fā)生波形突變，造成電能的質(zhì)量下降，危害供電系統(tǒng)以及設(shè)備。所以，工程設(shè)計的人員應(yīng)該了解諧波產(chǎn)生的危害，積極的研究解決方案，改善供電的質(zhì)量，確保供電系統(tǒng)的安全，使配電網(wǎng)可以安全運行。

（一）諧波產(chǎn)生的原理

在10kV供配電系統(tǒng)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(shù)如果是大于1的正整數(shù)，電網(wǎng)就會受到各種因素的干擾。配電網(wǎng)上同時存在著諧波電壓和諧波電流，當(dāng)正弦基波電壓施加在非線性設(shè)備的時候，設(shè)備時間的電壓波形和電流不相同，電流就會發(fā)生異變現(xiàn)象，產(chǎn)生諧波電流，通過線路的阻抗和系統(tǒng)的阻抗產(chǎn)生諧波電壓。

（二）諧波對10kV供配電系統(tǒng)的危害

諧波對于10kV供配電系統(tǒng)的危害主要表現(xiàn)為：第一點是加大損耗，高次諧波會使配電系統(tǒng)中的零件產(chǎn)生附加的損耗，降低配電系統(tǒng)設(shè)備的運行效率；第二點是影響設(shè)備的正常運行，諧波會導(dǎo)致設(shè)備產(chǎn)生噪音和振動，使電機的壽命縮短；第三點是引起配電網(wǎng)局部諧振，這種局部諧振會導(dǎo)致諧波的電流放大數(shù)十倍，危害電氣的設(shè)備；第四點是會使工控的系統(tǒng)發(fā)生崩潰，鄰近的高次諧波會對通信設(shè)備產(chǎn)生干擾現(xiàn)象，使設(shè)備無法正常工作，導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。

（三）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(shè)置無源交流濾波器，這種方式結(jié)構(gòu)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(wǎng)中安裝有源濾波器，有源濾波器就是用于動態(tài)仰制諧波、補償無功的電力電子裝備。有源諧波的優(yōu)點是可以實時的跟蹤動態(tài)補償，采用基于瞬時功率的諧波電流補償?shù)募夹g(shù)，不間斷的監(jiān)測諧波的電流，通過對瞬時電流的控制跟蹤，實現(xiàn)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(tǒng)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(shè)計10kV配電線路的時候，要適當(dāng)?shù)臏p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(fā)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(yán)重的故障。

無論是在環(huán)網(wǎng)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(fù)荷開關(guān)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(guī)劃之外，還要結(jié)合用電區(qū)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(yōu)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(fā)生故障，影響用電的范圍也比較小；第三點是便于擴容，適合小區(qū)內(nèi)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(yīng)該注意以下幾點：第一點是要滿足負(fù)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(fù)荷中心并且不破壞周圍的環(huán)境；第三點是在選擇配電場所時要與高壓配電網(wǎng)相互協(xié)調(diào)。

五、選擇非晶合金節(jié)能變壓器

（一）非晶合金節(jié)能變壓器概念

非晶合金變壓器作為一種新型的變壓器，它采用了非晶合金材料來制作變壓器的鐵芯。非晶合金的主要構(gòu)成要素是鐵、錳、鎳等材料構(gòu)成，并且在這其中添加了磷、硅、碳等材料，這些材料聚合在一起是非晶合金有著良好的磁性。非晶合金節(jié)能變壓器的鐵磁性較好，機械的輕度高，耐腐蝕性的功能好。

（二）非晶合金節(jié)能變壓器的優(yōu)點

非晶合金節(jié)能變壓器的優(yōu)點是鐵芯的損耗量非常低，和傳統(tǒng)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(xiàn)在是非常理想的節(jié)能變壓器。

由于非晶合金節(jié)能變壓器的溫升低、發(fā)熱少、損耗性低，所以在運行的過程中會非常穩(wěn)定，使用的壽命長。除此之外，非晶合金還有優(yōu)秀的機械性能，抗腐蝕能力比普通材料要高，是目前節(jié)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(jié)省電力消耗，減少二氧化碳的排放，降低了對環(huán)境的污染。

非晶合金節(jié)能變壓器不僅在節(jié)能上有明顯的優(yōu)勢，而且它的投資回報等待的時間短，如果設(shè)備可以一次性投資，就會避免在短時期內(nèi)重復(fù)的投資，這符合節(jié)能設(shè)計的導(dǎo)向，非晶合金技術(shù)的產(chǎn)品有可靠性，可以完全滿足用電區(qū)域的需要，可以更廣泛的推廣應(yīng)用。

結(jié)語

總的來說，10kV配電網(wǎng)的設(shè)計節(jié)能工作是一項艱巨的長期工作，對于電力供電公司來說無論是從社會效益還是經(jīng)濟效益來說，都有必要進行節(jié)能消耗的設(shè)計，這不僅是國家提出的基本要求，也是供電企業(yè)需要解決的重要問題。配電網(wǎng)能耗的降低不僅能提高用電質(zhì)量，還有明顯的經(jīng)濟效益，所以必須要采取合理、科學(xué)、可行的辦法對10kV配電網(wǎng)系統(tǒng)進行節(jié)能設(shè)計，并且積極的采取各種有效的節(jié)能措施，使我國的電力企業(yè)穩(wěn)定、可持續(xù)性的健康發(fā)展。

參考文獻

[1]游荔華.探析節(jié)能措施在10kV配電設(shè)計中的應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2014（18）：165.

中圖分類號：TM73

文獻標(biāo)識碼：A