10KV配電線路的優(yōu)化設(shè)計(jì)與節(jié)能措施分析

焦大超 李紀(jì)冬

摘要：隨著工業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模的持續(xù)增加，對于電力輸送網(wǎng)絡(luò)、配電網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方面的要求與難度也日趨增大，與此同時，為了實(shí)現(xiàn)輸送電壓的提高以及輸電線路電阻的降低，需要針對整個配電線路進(jìn)行再設(shè)計(jì)和再優(yōu)化。與此同時，國內(nèi)的電能輸送網(wǎng)絡(luò)中以 10kV 配電網(wǎng)為主力，而這也恰恰是輸送網(wǎng)絡(luò)中存在較大線損的主要癥結(jié)所在，故此需要針對 10kV 配電網(wǎng)進(jìn)行配電線路的優(yōu)化設(shè)計(jì)，并嘗試進(jìn)行能量節(jié)約方面的研究與探討。

關(guān)鍵詞：10kV配電線路；優(yōu)化設(shè)計(jì)；節(jié)能措施

1 配電線路設(shè)計(jì)概述

配電線路設(shè)計(jì)是實(shí)施線路施工前最關(guān)鍵的內(nèi)容之一，直接關(guān)系著后續(xù)線路施工過程。一般來說，配電線路的施工過程技術(shù)要求高、勞動強(qiáng)度大，因此，提高配電線路設(shè)計(jì)質(zhì)量對提高配電質(zhì)量具有重要意義。配電線路設(shè)計(jì)工作需要對施工地區(qū)的環(huán)境與用電需求進(jìn)行綜合考量，從而作出科學(xué)合理的施工路徑圖。配電設(shè)計(jì)必須與時代發(fā)展相結(jié)合，以滿足社會對配電線路部署的要求。配電設(shè)計(jì)過程中需要著重做好5部分工作，分別是：配電裝置的選擇、配電線路路徑設(shè)計(jì)、變壓器位置選擇、配電線路防雷設(shè)計(jì)、鐵的表箱要接地等內(nèi)容。

2 10kV配電線路的優(yōu)化設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1合理部署變壓器

變壓器是10kV配電線路中不可或缺的部分。在配電線路設(shè)計(jì)的過程中，必須做好變壓器選址工作以提高變壓器的運(yùn)行質(zhì)量，降低低壓線路的電能損耗，降低企業(yè)的工程投資，以及避免變壓器選址不當(dāng)引起的影響市容等問題。在變壓器選址的過程中需要遵循以下原則：（1）10kV配電器線路應(yīng)避開易燃易爆場所、低洼地帶、衛(wèi)生狀況較差地帶。（2）10kV配電線路的高低壓線路不得跨過建筑物、游泳池等區(qū)域。（3）變壓器選擇應(yīng)充分考慮到高壓線與低壓線路的進(jìn)出。（4）方便變壓器的檢查與維修。（5）依照“小容量、密布點(diǎn)、短半徑”的設(shè)計(jì)理念合理部署變壓器。

2.2 導(dǎo)線和桿搭的設(shè)計(jì)原則

水平檔距是指兩個相鄰的桿搭上導(dǎo)線懸掛點(diǎn)之間的水平距離，比載是單位長度或者單位面積的導(dǎo)地線所受到的壓力。桿搭目前主要有兩種，耐張型桿搭和懸垂型的桿搭，它們依照受力的性質(zhì)不同進(jìn)行分類。桿搭的選擇，首要的是思考桿搭的承受能力，不同的電壓等級以及線路的弧垂應(yīng)力大小。不同的組合不同的搭配會選擇不同的桿搭去適應(yīng)。例如，在某工程中，線路中的某個桿搭前后兩檔分別距離 240m 和 320m，設(shè)計(jì)部門已經(jīng)計(jì)算好當(dāng)?shù)氐臍庀髼l件影響下，導(dǎo)線的載比為 g=56.39×10 -3 N/m · mm 2；所受的應(yīng)力大約為 120，這個桿搭的水平檔距計(jì)算為：

2.3 10kV配電裝置設(shè)計(jì)

10kV配電裝置是配電線路的重要組成部分，在設(shè)計(jì)中選擇配電裝置時，需要充分考慮周邊的環(huán)境溫度、抗風(fēng)能力以及導(dǎo)體和電器的相對濕度等多種因素。首先，配電裝置的設(shè)計(jì)選擇需要注意周邊環(huán)境的溫度，通常取用多年最熱月時最高溫的平均值作為設(shè)計(jì)參考，10kV配電裝置的耐熱性要求應(yīng)根據(jù)這個平均值進(jìn)行參考。此外，關(guān)于屋內(nèi)裸導(dǎo)體和其他電器的選擇，通常是在最熱月平均最高溫上加 5 ℃作為標(biāo)準(zhǔn)；另外，可以通過添加保溫措施來保證儀表電器使用溫度高于允許的最低溫度，避免發(fā)生冰雪事故。其次，導(dǎo)體和電器的相對濕度設(shè)計(jì)選擇上，采用的標(biāo)準(zhǔn)是線路區(qū)域內(nèi)濕度最高月的平均相對濕度，通常根據(jù)地區(qū)的不同選擇不同的產(chǎn)品類型。比如，濕熱帶型電器產(chǎn)品和而亞濕熱帶地區(qū)產(chǎn)品使用區(qū)域不同。在抗風(fēng)能力上，要保證設(shè)計(jì)的配電裝置能夠承受住該地區(qū) 30 a 內(nèi)離地 10 m 高的 10 min 內(nèi)最大平均風(fēng)速；如果最大風(fēng)速高于 35 m/s，在設(shè)計(jì)配電裝置時，需要通過提高設(shè)備與基礎(chǔ)之間的連接牢固度、降低電氣設(shè)備的高度等措施來提高其整體的抗風(fēng)能力。

2.4防雷設(shè)計(jì)

金屬氧化鋅避雷器通常運(yùn)用于配電變壓器、開關(guān)設(shè)備的防雷裝置，低壓側(cè)中性線加裝低壓氧化鋅避雷器來避免雷電沖擊波沿高壓線路侵入變壓器和設(shè)備。此外，接地電阻是除避雷器之外可以改善避雷性能的一大手段。高、低壓避雷器的接地端與鐵件，低壓側(cè)中性點(diǎn)及變壓器金屬外殼應(yīng)分別接在同一接地裝置上。國家對于接地電阻有明文規(guī)范，對于 100 kVA 以下配變的接地裝置，接地電阻應(yīng)小于10 Ω，對于 100 kVA 及以上配變的接地裝置，接地電阻應(yīng)小于 4 Ω。

3 10kV配電線路的節(jié)能措施

3.1提高變壓器的節(jié)能效率

變壓器主要對電壓形式和大小等進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理，所以其也需要大量能源支持，這會增加電路運(yùn)行過程中的損耗量。相關(guān)人員可以從降低設(shè)備能耗入手，也可以通過改善設(shè)備來降低損耗。變壓器的容量大小可以作為調(diào)控改善對象，優(yōu)化變壓器的材料也可以達(dá)到此目的，主要采取非晶合金鐵芯變壓器為節(jié)能設(shè)備。這種類型的設(shè)備信噪比以及運(yùn)行損耗都會降低。變壓器有時會處于空載運(yùn)行狀態(tài)，該狀態(tài)也會造成損耗，相關(guān)人員也可以利用該種設(shè)備來降低損耗。

3.2加強(qiáng)電網(wǎng)規(guī)劃的規(guī)范性

為了提升節(jié)能降耗的效率，相應(yīng)部門還應(yīng)對目前的電網(wǎng)進(jìn)行合理的規(guī)劃，使其符合我國建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)，以減少無功電流運(yùn)行中帶來的能源消耗。首先，應(yīng)對設(shè)備的點(diǎn)位、容量以及方式進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，確保電壓可以安全穩(wěn)定的運(yùn)輸，從而減少電能過度消耗的情況；其次，為合理地優(yōu)化電網(wǎng)，可以嘗試使用串聯(lián)補(bǔ)償?shù)姆绞?，尤其是對于一些距離較長的輸配電線路來說，此方式可以有效地提升電抗以及縮短導(dǎo)線的長度，達(dá)到降低能源消耗的作用，確保電能運(yùn)輸?shù)陌踩?/p>

3.3補(bǔ)償線路電抗

補(bǔ)償線路電抗指的是對于遠(yuǎn)距離的電力傳輸而進(jìn)行設(shè)置的，在電線上安裝電容器的基礎(chǔ)上，使電站電壓與斷路器并聯(lián)電阻具有關(guān)聯(lián)，便能實(shí)現(xiàn)串聯(lián)電路的補(bǔ)償，從而能夠縮短電線傳輸?shù)木嚯x，并能夠使電力傳輸?shù)姆€(wěn)定性得得提高，使電路具有較大的安全性與準(zhǔn)確性。電力運(yùn)輸線路之間的距離與電能消耗息息相關(guān)，運(yùn)輸之間的距離越大就會消耗更多的電能，造成不必要的浪費(fèi)，因此技術(shù)人員一定要不斷利用各種技術(shù)來降低電線傳輸之間的距離，這樣才能夠從根本上降低能耗，貫徹落實(shí)節(jié)能降耗理念，為我國的電力行業(yè)做出巨大的貢獻(xiàn)。

3.4線路方面的節(jié)能減耗技術(shù)

主要包括三種，其一縮短導(dǎo)線長度，相關(guān)人員可以將線路布置在配電室周圍，以最大程度減少導(dǎo)線長度，也可以根據(jù)配電需要，合理布置配電室，增加配電室數(shù)量，使線損減少。另外導(dǎo)線在鋪設(shè)過程中，盡量不要彎曲，橫平豎直的線路長度最短。線路長度短，線路中的電阻也小，對電能的消耗也會降至最低。其二改善功率因數(shù)。功率因數(shù)與無用功電流有關(guān)，前者越小，后者越大，而后者的增大，則會造成能源浪費(fèi)，能源浪費(fèi)量會隨著無用功電流的流動而增加。基于此，相關(guān)人員首先要對無用功電流的產(chǎn)生來源進(jìn)行控制，使這部分電流降至最低。即控制設(shè)備產(chǎn)生的電感性負(fù)荷。要提高功率因數(shù)，相關(guān)人員可以通過電容補(bǔ)償裝置來達(dá)到節(jié)電目的。其三抑制諧波電流。諧波電流會對正常電流的運(yùn)行造成干擾和威脅，使電流質(zhì)量降低。電流流過線路或設(shè)備時，則會對這兩部分造成損害，這兩部分運(yùn)行效率降低后，能源消耗量自然會增加。相關(guān)人員還要利用濾波器來控制諧波電流的產(chǎn)生量，節(jié)電裝置也可以達(dá)到目的，相關(guān)人員要將這兩種裝置安裝在合理的位置上。

結(jié)語

隨著能源存量的持續(xù)縮減，如何最大程度的降低日常生活當(dāng)中的能耗已經(jīng)成為了能源、電力、基礎(chǔ)設(shè)施等諸多領(lǐng)域的核心話題。而電力能源企業(yè)為人們?nèi)粘Ｉ钜约肮I(yè)化生產(chǎn)提供了無法復(fù)制的驅(qū)動力，因此其重要性毋庸置疑。

參考文獻(xiàn)

[1]林康，電力輸配電線路中節(jié)能降耗技術(shù)研究[J]自動化與儀器儀表，2018，12（2）：62-64.

[2] 陳韜，王恒，周曉云，張緯.10 kV配電線路優(yōu)化設(shè)計(jì)及節(jié)能措施分析[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2016（17）：30- 31.

（作者單位：1.天津中電華利電器科技集團(tuán)有限公司；2 天津市匯峰工程設(shè)計(jì)咨詢有限公司）