10kv配電網(wǎng)合理設計與節(jié)能方案研究

程薪穎+迮強+費國明+吳輝

摘 要：10kV配電網(wǎng)的電能消耗量減少不但能夠解決電力浪費現(xiàn)象，改善企業(yè)的經(jīng)濟情況，還能進一步提高用電的可靠性和供電質量，因此其設計方法必須科學而合理，并將節(jié)能理念具體的應用到電網(wǎng)開發(fā)、使用和維護的過程中，推動我國電力行業(yè)高效、穩(wěn)定的運行和發(fā)展。

關鍵詞：10kv配電網(wǎng)；合理設計；節(jié)能方案

減少配電網(wǎng)的能源損耗總量不僅能夠提升配電網(wǎng)的供電質量，還能夠顯著的提升電力企業(yè)的經(jīng)濟效益。因此進行10kV配電網(wǎng)設計工作時應該采用合理科學可行的方法，并使用積極有效的措施，這樣才能夠最大限度的保證電力企業(yè)的穩(wěn)定可持續(xù)與健康的發(fā)展，能夠推動我國電力行業(yè)的發(fā)展。

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

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)絡供電以及變壓器的能力，因為供電設備的供電能力是用公式來表示的，當無功功率減少，對于同一個設備來說它所供應傳遞的有功功率增加，充分的發(fā)揮了電力設備的潛力，進一步提高電力系統(tǒng)的供電能力，變壓器以及發(fā)電機的設備都有一定的額定容量。在電路中，如果接觸的感性負載較大的時候，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

（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，當正弦基波電壓施加在非線性設備的時候，設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）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置無源交流濾波器，這種方式結構簡單、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，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

在設計10kV配電線路的時候，要適當?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荷開關的配置，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??；第三點是便于擴容，適合小區(qū)內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該注意以下幾點：第一點是要滿足負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。

五、選擇非晶合金節(jié)能變壓器

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，如果設備可以一次性投資，就會避免在短時期內重復的投資，這符合節(jié)能設計的導向，非晶合金技術的產(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用。

六、配電線路節(jié)能措施

（1）確保導線橫截面積選定的科學性。因為電路的耗能高低與電阻有著直接的關系，電阻大，耗能量就達，反之亦然，因此，適當?shù)脑龃髮Ь€的橫截面積能夠有效的降低電能消耗量，在確定導線橫截面積的過程中，要以維持電壓穩(wěn)定性作為選擇前提，再進一步根據(jù)電流的密度選擇節(jié)能效果最佳的導線截面積，這里需要特別注意的是，不能片面的認為，導線的截面積越大就是節(jié)能效果越好，因為如果導線的橫截面子超出了一定的范圍，那么電線單位長度的重量和價位就會有所提升，從而就會導致經(jīng)濟成本的提高，所以，導線橫截面積的選擇必須要十分合理，不需要過于強調橫截面積大小。

（2）采用科學的方法對負載荷進行分配，通常情況下，線路太長就會引起電網(wǎng)耗能情況的加劇，所以要在合理的范圍內縮短線路長度，緩解電網(wǎng)耗能情況，進而完成節(jié)能任務。而供電單位按照用電量多少等因素合理的分配負載，維持電路運行的平衡性，有助于進一步加強電網(wǎng)的節(jié)能效果。

結語

10kV配電網(wǎng)設計中的節(jié)能措施的應用是一項非常重要的工作，實現(xiàn)節(jié)能措施，有效的降低配電網(wǎng)的能耗不僅會為供電企業(yè)帶來經(jīng)濟效益，還會提升其對社會的服務質量，配電網(wǎng)的節(jié)能設計是供電企業(yè)當前急需解決的問題，同時也是國家對供電企業(yè)提出的嚴格要求。有效減少10kV配電網(wǎng)的能耗不僅能夠節(jié)約電能資源，增加供電企業(yè)的經(jīng)濟效益，還能提升供電的質量，保證用戶用電的安全可靠，進而推動供電企業(yè)以及我國電力行業(yè)的良好發(fā)展。

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