10kV配電線路優(yōu)化設(shè)計及節(jié)能措施分析

陳　韜 王　恒 周曉云 張　緯

（國網(wǎng)安徽省電力公司阜陽供電公司，安徽 阜陽 236017）

10kV配電線路優(yōu)化設(shè)計及節(jié)能措施分析

陳韜 王恒 周曉云 張緯

（國網(wǎng)安徽省電力公司阜陽供電公司，安徽 阜陽 236017）

隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，對于配電網(wǎng)絡(luò)建設(shè)也提出了更高的要求，同時為了進(jìn)一步降低電力輸送過程中的線路損耗，需要對整體的配電網(wǎng)絡(luò)設(shè)計方案進(jìn)行優(yōu)化。同時，在目前的配電網(wǎng)絡(luò)中10kV配電網(wǎng)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，而且也是目前線路損耗問題最為凸顯的部分，因此關(guān)于10kV配電網(wǎng)設(shè)計方案優(yōu)化及其節(jié)能策略的研究具有重要意義。本文主要針對當(dāng)前10kV配電網(wǎng)設(shè)計進(jìn)行研究，對10kV配電網(wǎng)設(shè)計的存在的問題及優(yōu)化方案進(jìn)行分析，并且在此基礎(chǔ)上提出了針對10kV配電網(wǎng)的節(jié)能策略，以期更好地改善我國10kV配電網(wǎng)絡(luò)能源利用效率。

10kV配電網(wǎng)絡(luò)；設(shè)計方案；節(jié)能策略

經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展對于我國電力供應(yīng)提出了新的要求和挑戰(zhàn)，關(guān)于配電網(wǎng)的設(shè)計及其優(yōu)化對于保障我國經(jīng)濟(jì)社會建設(shè)的電力能源供應(yīng)至關(guān)重要。目前，我國應(yīng)用最為廣泛的當(dāng)屬10kV配電網(wǎng)絡(luò)，其在我國廣大地區(qū)獲得了較大規(guī)模的推廣，同時由于10kV配電網(wǎng)的末端直接與用戶進(jìn)行連接，因此配電網(wǎng)絡(luò)的好壞將直接決定著電力供應(yīng)的可靠性和安全性。同時，由于受到我國長距離輸電等因素的限制，我國的配電網(wǎng)絡(luò)線損一直居高不下，成為影響配電網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)效益的重要因素，因此在實(shí)際的10kV配電網(wǎng)設(shè)計過程中還需要充分考慮到實(shí)際的配電網(wǎng)節(jié)能問題，通過選擇合適的電力設(shè)備以及節(jié)能措施提升電能的利用效率，以獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益。

1. 10kV配電網(wǎng)設(shè)計中存在的典型問題

結(jié)合對目前實(shí)際的10kV配電網(wǎng)的分析，在其設(shè)計過程中主要存在著以下幾個方面的問題：（1）在電源點(diǎn)的布置方面缺乏合理性。這一問題出現(xiàn)的原因是電力規(guī)劃部門在10kV配電網(wǎng)的規(guī)劃過程中缺少統(tǒng)籌思路，使得大量的10kV電源點(diǎn)在區(qū)域布局方面缺乏合理性，同時電源點(diǎn)的數(shù)量嚴(yán)重不足，使得配電網(wǎng)的供電半徑過大，這又進(jìn)一步加劇了10kV配電網(wǎng)的線路損耗問題。而且由于電源點(diǎn)的布局不合理還使得部分區(qū)域的電力負(fù)荷失衡，這也在一定程度上影響了區(qū)域內(nèi)配電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性。（2）配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計不科學(xué)。由于受制于城市發(fā)展規(guī)劃等因素，使得我國目前大部分的10kV配電網(wǎng)在整體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)層面的設(shè)計缺乏科學(xué)性，同時隨著時間的推移和配電網(wǎng)的日漸復(fù)雜，使得配電網(wǎng)絡(luò)的檢修以及維護(hù)工作變得十分困難，這也在很大程度上威脅著配電網(wǎng)絡(luò)的安全運(yùn)行。（3）10kV配電網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行可靠性不能滿足要求，同時還存在著超負(fù)荷工作的現(xiàn)象。由于目前我國城鎮(zhèn)化水平在迅速提高，然而在10kV配電網(wǎng)絡(luò)卻未進(jìn)行有效的改造和擴(kuò)容，使得區(qū)域內(nèi)的配電網(wǎng)絡(luò)存在著超負(fù)荷工作的問題，這也影響了配電網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行可靠性。

2. 10kV配電網(wǎng)設(shè)計的優(yōu)化

結(jié)合10kV配電網(wǎng)的技術(shù)特點(diǎn)，在其實(shí)際設(shè)計過程中應(yīng)該對以下幾點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化：（1）在設(shè)計之前要對區(qū)域內(nèi)進(jìn)行充分地勘察和分析。具體而言，要根據(jù)供電區(qū)域的實(shí)際規(guī)劃特點(diǎn)對區(qū)域內(nèi)的用電負(fù)荷情況進(jìn)行充分地勘察和分析，以便于掌握該區(qū)域內(nèi)的用電負(fù)荷發(fā)展趨勢，對于確定和進(jìn)一步優(yōu)化區(qū)域內(nèi)的10kV配電網(wǎng)方案大有裨益。同時，在分析的過程中要充分結(jié)合該區(qū)域內(nèi)的地貌特征、用電性質(zhì)以及區(qū)域發(fā)展情況等因素，以更好地保證用電數(shù)據(jù)分析的正確性。（2）穩(wěn)定、可靠的10kV配電網(wǎng)。在實(shí)際的設(shè)計過程中，一個真正合格的10kV配電網(wǎng)無論是在高壓或者低壓變電站出現(xiàn)故障時，都能夠保證轉(zhuǎn)供全部負(fù)荷，同時在區(qū)域內(nèi)不會出現(xiàn)斷電的事故。（3）采取一定措施保證10kV配電網(wǎng)的可靠性。為了更好地保證10kV配電網(wǎng)的可靠性，可以通過在變電站周邊采用10kV環(huán)網(wǎng)接線方法，同時還需要注意避免電磁環(huán)網(wǎng)的出現(xiàn)。（4）采取措施降低后期配電網(wǎng)檢修的難度。在實(shí)際的10kV配電網(wǎng)設(shè)計過程中，為了保證后期配電網(wǎng)線路維護(hù)的便利性，需要在線路正常運(yùn)行的前提下盡量設(shè)置分段開關(guān)，即通過分段開關(guān)的方式降低線路故障的排查難度。（5）架空網(wǎng)絡(luò)采用中性點(diǎn)不接電的設(shè)計方式。為了充分保證10kV配電網(wǎng)的線路可靠性，降低單相電接地故障等，進(jìn)一步提升配電網(wǎng)絡(luò)的可靠性。

3. 10kV配電線路設(shè)計節(jié)能策略

3.1選擇有效的配電變壓器

（1）技術(shù)方面。一般會根據(jù)變壓器的電壓、容量、電流以及使用環(huán)境來考慮選擇變壓器，其中，變壓器的容量選擇還需根據(jù)使用區(qū)域用戶的所有用電設(shè)備綜合容量、使用時間來確定需要負(fù)荷。應(yīng)保證在正常運(yùn)行的條件下，變壓器額定容量的75%～90%為變壓器所承受的用電負(fù)荷。在實(shí)際運(yùn)行過程中，若變壓器承受用電負(fù)荷小于50%，則需將變壓器更換為小容量；若變壓器承受用電負(fù)荷大于90%，則需將變壓器更換為大容量。另外，變壓器的初級線圈電壓值的選擇決定于線路電源，次級線圈電壓值決定于用電設(shè)備。在實(shí)際應(yīng)用中，通常會選用低壓三相四線制電，它可以保證動力和照明用電的同時供給。（2）經(jīng)濟(jì)方面。變壓器在電力輸送中的作用及其重要，節(jié)能減排的目標(biāo)在變壓器能效水平的提高上表現(xiàn)得異常突出。在電網(wǎng)損耗中，變壓器損耗占到30%～40%，因此，變壓器行業(yè)的節(jié)能是保證配電網(wǎng)節(jié)能、減少全國發(fā)電損耗的重要途徑。2005年，電力行業(yè)已經(jīng)推出行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來促進(jìn)本行業(yè)對老舊變壓器、能效降低的變壓器進(jìn)行替換，以強(qiáng)制性的手段減少了電能的損耗。目前市場上出現(xiàn)了多種型號的節(jié)能型變壓器，它們都有良好的節(jié)能效果，發(fā)展前景廣闊。例如非晶合金變壓器，它的鐵芯采用非晶合金材料制成，磁性、抗腐蝕性都很強(qiáng)，比起傳統(tǒng)使用硅鋼片作鐵芯的變壓器，非晶合金變壓器減少了80%左右的空載損耗，85%左右的空載電流。另外非晶合金變壓器的制作過程還減少了能源的使用、降低了材料的損耗，節(jié)省了電力消耗，還在氣體排放上降低了對環(huán)境的污染。

3.2選擇合理的配電線路

（1）合理的電荷分配。在配電網(wǎng)正常運(yùn)行的情況下，線路越長，其損耗程度也越大。若能將線路的長度縮短，相應(yīng)的損耗程度就可以降低，以致達(dá)到節(jié)能的目的。所以，合理的線路布局對10kV配電網(wǎng)來說是必要的，在電能傳輸狀況不受影響的前提下，盡可能縮短線路的距離。另外，電源點(diǎn)的合理布置也是必要的，合理的電源點(diǎn)能夠保證讓最近的電源來提供負(fù)荷。（2）合理的導(dǎo)線截面積選取。阻抗與線路能耗成反比，線路中的導(dǎo)線截面積增加，損耗就會有所降低。在選擇導(dǎo)線的截面積時，還要保證電壓的質(zhì)量，另外，還需根據(jù)經(jīng)濟(jì)電流的密度對選擇的導(dǎo)線截面合適程度進(jìn)行判斷。需要注意的是，任何事情都有一定的范圍，線路中導(dǎo)線的截面積也不一定是越大越好，過大的導(dǎo)線截面積會增加電纜單位長度的重量、提升單位長度電纜的價格。因此，要根據(jù)實(shí)際情況，來選擇適合的導(dǎo)線截面積。

3.3選擇合適的10kV配電網(wǎng)無功補(bǔ)償裝置

干式的自愈型并聯(lián)電容器是目前國內(nèi)使用最廣泛的中壓配電網(wǎng)的無功補(bǔ)償裝置。干式的自愈型并聯(lián)電容器是通過采用獨(dú)特的元件內(nèi)熔絲進(jìn)行保護(hù)。將故障元件進(jìn)行隔離，在電器內(nèi)部安置具有防火、防爆功能的安全材料，而元件的外部一般是采用樹脂灌封，從而有效地防止空氣的進(jìn)入，充分地滿足了城市電網(wǎng)的要求。干式的自愈型并聯(lián)電容器具有體積小、自愈性能高、電容損失小、綠色環(huán)保以及安全可靠等顯著優(yōu)點(diǎn)。將干式的自愈型并聯(lián)電容器應(yīng)用在配電線路上，有助于節(jié)省投資費(fèi)用，減少設(shè)備維護(hù)費(fèi)用。

結(jié)語

在能源日益緊張的當(dāng)今社會，如何達(dá)到節(jié)約能源的目的成為社會的熱點(diǎn)問題，而電力能源為各行各業(yè)的發(fā)展提供動力，其重要性不言而喻。本文通過探討分析提出了10kV配電網(wǎng)設(shè)計中的一些節(jié)能措施，對于我國建設(shè)資源節(jié)約型社會大有幫助。

［1］趙剛印，任艷，秦澎濤，等. 10kV配電網(wǎng)降損節(jié)能措施探討［J］.機(jī)電信息，2012（21）：44-45.

［2］石艷杰.強(qiáng)化線損管理 提升精益化管理水平［J］.農(nóng)村電氣化，2010（4）：7-9.

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