淺談10kV配電變壓器節(jié)能降耗技術(shù)措施

申偉 張椏楠 范興麗 李成林

摘 要：在分析了10kV配電變壓器運行現(xiàn)狀后，認(rèn)識到10kV配電變壓器的巨大節(jié)能潛力，結(jié)合自我多年工作經(jīng)驗，歸納總結(jié)了幾種提高配電變壓器電能轉(zhuǎn)換效率的節(jié)能降耗技術(shù)措施，保證配電變壓器安全穩(wěn)定、節(jié)能經(jīng)濟的高效運行。

關(guān)鍵詞：10kV配電變壓器 經(jīng)濟調(diào)度運行 節(jié)能降耗

變壓器是電力系統(tǒng)中重要的不同電壓等級電能轉(zhuǎn)換的主要電氣設(shè)備，同時也是一個電力系統(tǒng)中較大的電能消耗大戶。目前10kV配電網(wǎng)上運行服役時間超過20年的低效率高能耗的配電變壓器容量約占整個配電網(wǎng)系統(tǒng)容量的10%以上，其總?cè)萘扛哌_2.4億kVA，這樣每年由于地效率配電變壓器產(chǎn)生的電能浪費十分巨大，加上這些配電變壓器普遍存在參數(shù)較低、損耗較高、缺陷較多、自動化水平較低等問題，大大降低了配電網(wǎng)運行經(jīng)濟可靠性。因此，對導(dǎo)致10kV配電變壓器產(chǎn)生較高損耗的原因進行歸納總結(jié)后，結(jié)合先進的技術(shù)裝備，降低配電變壓器系統(tǒng)損耗，提高配電網(wǎng)電能供應(yīng)的經(jīng)濟可靠性，對于節(jié)約能源、緩解電力供應(yīng)短缺、促進當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展等方面均具有非常重要的意義。

1 10kV配電網(wǎng)線損管理現(xiàn)狀

1.1 電網(wǎng)系統(tǒng)線損分布情況

從大量理論研究和實測數(shù)據(jù)分析表明：目前，我國電網(wǎng)系統(tǒng)線損主要按照電壓分級進行管理，其中，35kV及以上電壓等級電網(wǎng)其線損普遍較低，基本能夠達到國際先進水平。然而，10kV及以下低壓電網(wǎng)，由于電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、負(fù)荷種類較多、用電時段較集中等因素的影響，長期居高不下，高損、電壓大波動線路較多，其平均線損要比國際同行高出約6%左右，不僅影響到供電公司電能運營經(jīng)濟效益，同時還嚴(yán)重影響到供電服務(wù)質(zhì)量水平。10kV和380V線路，線損率雖然均較差，但由于10kV配電網(wǎng)其供電容量是380V電網(wǎng)的幾倍甚至幾十倍，也就是10kV配電網(wǎng)的電能損失要遠(yuǎn)大于380V電網(wǎng)。因此，文章將結(jié)合相關(guān)技術(shù)措施對10kV配電網(wǎng)的節(jié)能降損進行研究。

1.2 10kV配網(wǎng)線路量化考核不足

從線損定義來看，配電網(wǎng)某時間段的線損統(tǒng)計值即為該時間段的供電量與實際用電量間的差值除以線路供電量[1]。雖然，線損定義很簡明，但由于影響線損因素較多，且缺乏準(zhǔn)確的監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)備，導(dǎo)致實際線損統(tǒng)計操作存在較大困難，有時統(tǒng)計出的線損高的離奇，有時又存在負(fù)線損等不合理情況，主要存在以下兩個方面：

1.2.1 統(tǒng)計時間段的模糊不確定性

統(tǒng)計時間段的起始值和截止值好設(shè)定，但不便執(zhí)行。尤其是采用手工抄表的10kV配網(wǎng)系統(tǒng)，抄表員不可能完成在同一時刻抄到所有用戶的用電數(shù)值，也就存在電能數(shù)據(jù)的時間不匹配性。即便現(xiàn)在實現(xiàn)了自動遠(yuǎn)程抄表，但由于整體系統(tǒng)功能還存在許多不兼容性問題，如何確保電能數(shù)據(jù)在時間上的完全匹配性，還有待在工程實踐中進一步加深研究。

1.2.2 統(tǒng)計范圍的模糊性

10kV分支線路的供電范圍存在模糊和不確定性。近年來，許多技術(shù)升級改造后的10kV配電網(wǎng)，主要采用聯(lián)絡(luò)開關(guān)轉(zhuǎn)帶負(fù)荷，雖然電網(wǎng)結(jié)構(gòu)得到了優(yōu)化，但由于聯(lián)絡(luò)開關(guān)普遍沒有裝設(shè)表計，即便裝設(shè)表計其TV或TA的測量精度很難達到計量需求，相應(yīng)負(fù)荷一轉(zhuǎn)帶、電網(wǎng)運行方式一變化，則整個線損統(tǒng)計數(shù)據(jù)就存在模糊混淆性，導(dǎo)致不同分支配電線路或10kV與380V線路的線損混為一談，也就不能準(zhǔn)確統(tǒng)計出線路的實際線損值。

1.3 偷電漏電等異常用電導(dǎo)致10kV線損居高不下

從大量實踐應(yīng)用和統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，10kV配網(wǎng)線損偏高的主要原因是系統(tǒng)中存在偷電、漏電等異常用電問題。另外，無功配置不合理、三相電壓不平衡等均是引起10kV配網(wǎng)高線損的主要因素。

2 10kV配電網(wǎng)節(jié)能降耗技術(shù)措施探討

2.1 優(yōu)化10kV配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，合理選擇導(dǎo)線截面

借助配電網(wǎng)節(jié)能技術(shù)升級改造契機，充分結(jié)合工程區(qū)地形地貌、地質(zhì)氣象等特性，科學(xué)合理規(guī)劃進行配電網(wǎng)高低壓線路路徑的優(yōu)化，盡可能采取10kV中壓線路直接延伸到用電負(fù)荷中心，這樣可以提高高壓傳輸距離，減少電能傳輸損耗。另外，隨著我國城鎮(zhèn)建設(shè)步伐的進一步加快，用電量呈現(xiàn)快速增長模式，相應(yīng)用電類型和用電時段也發(fā)生較大改變，適當(dāng)提高配電網(wǎng)的運行電壓、更換線路截面等，也可以有效降低10kV配網(wǎng)系統(tǒng)網(wǎng)損。在進行配電網(wǎng)線路截面選擇過程中，要充分結(jié)合區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展速度、物價、電價等因素，采用新推薦的經(jīng)濟電流密度進行電纜截面尺寸選擇，優(yōu)選大截面導(dǎo)線更換原有小截面導(dǎo)線，降低線路電阻，降低損耗，有效提高10kV配電網(wǎng)技術(shù)升級改造建設(shè)的前瞻性和社會經(jīng)濟效益[2]。對于負(fù)荷較重、供電電流較大、可變損耗較大的用戶，可以在允許電壓偏差范圍內(nèi)，通過調(diào)節(jié)有載調(diào)壓變壓器的分接開關(guān)，提高運行電壓。而對于配電變壓器臺數(shù)較多、負(fù)載率較低、甚至系統(tǒng)中還存在高能耗配電變壓器的線路，尤其是不變損耗在損耗較大的線路，則可以在保證供電質(zhì)量水平的基礎(chǔ)上，通過分接開關(guān)適當(dāng)降低線路運行電壓，降低線損。

2.2 合理控制供電半徑，優(yōu)化選型節(jié)能配電變壓器

應(yīng)盡量縮短10kV電網(wǎng)變配電臺區(qū)的供電半徑，充分結(jié)合供電區(qū)域負(fù)荷容量、負(fù)荷類型、用電時段等特點，合理進行降壓變電臺區(qū)布設(shè)和高低壓電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的規(guī)劃，避免出現(xiàn)“近電遠(yuǎn)供”、“迂回供電”等造成線損大大增加問題。結(jié)合工程實踐，作者推薦10kV中壓配電線路其經(jīng)濟供電半徑宜控制在15km，而對于0.4kV低壓線路則其經(jīng)濟供電半徑宜不超700m。優(yōu)選節(jié)能經(jīng)濟性配電變壓器，要優(yōu)選S11、S13等系列的非晶合金節(jié)能變壓器代替系統(tǒng)中老、舊高能耗的S7或S9配電變壓器，這樣可以起到非常良好的節(jié)能降耗效果。

2.3 優(yōu)化10kV配網(wǎng)綜合無功配置

無功補償尤其是動態(tài)無功補償是降低10kV線路網(wǎng)損的一種有效手段，需要根據(jù)負(fù)荷特性采取“分散與集中”相結(jié)合的無功補償方案，如：工程中常見10kV配電網(wǎng)的無功補償方式為在10kV饋線的桿上裝設(shè)分組自動投切補償、變配電臺區(qū)低壓0.4kV側(cè)裝設(shè)分組統(tǒng)一補償和大用戶終端設(shè)備處安裝無功補償?shù)萚3]。實際工程應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)工程特性，從價格、補償效果、調(diào)控方式等方面進行綜合比選，優(yōu)越技術(shù)上可行、經(jīng)濟上優(yōu)越的無功補償方案，實現(xiàn)工程投資和節(jié)能降損效果具有最佳匹配特性。

2.4 盡量三相負(fù)荷平衡運行

供配電設(shè)計規(guī)范中明確要求：10kV配電變壓器出口處電流不平衡度應(yīng)控制在10%以下，干線及分支線首端其不平衡度應(yīng)控制在20%以下，中性線的電流應(yīng)控制在額定電流的25%以內(nèi)。三相負(fù)荷平衡穩(wěn)定運行，可以有效降低線路、配電變壓器的運行損耗。此外，還可以根據(jù)配網(wǎng)實際情況，通過引入分相無功補償或三相平衡化監(jiān)控裝置，確保配網(wǎng)系統(tǒng)長期處于三相平衡運行工況，達到節(jié)能降耗的目的。

2.5 諧波有效治理

根據(jù)測量數(shù)據(jù)，在變電站10kV母線上加裝諧波補償或過濾裝置;對于終端用戶，應(yīng)對諧波含量超標(biāo)的負(fù)荷進行全面治理，合理選用無源濾波器、有源濾波器和混合濾波器等諧波治理裝置，降低系統(tǒng)損耗。

3 結(jié)束語

10kV配網(wǎng)的合理節(jié)能降損工作的有效開展，不僅可以確保供電具有較高安全可靠性，降低電力用戶電費的支出，同時可以提高企業(yè)電能運營的經(jīng)濟效益和人性化服務(wù)水平。挖掘10KV配網(wǎng)系統(tǒng)中電氣設(shè)備的供電能力和節(jié)能潛力，對于國家能源利用、環(huán)境保護以及資源的合理化配置均極為有利。在10kV配網(wǎng)節(jié)能降耗改造過程中，要充分發(fā)揮供電企業(yè)和每個電力用戶節(jié)能節(jié)電的積極性，有效推動配網(wǎng)節(jié)能工作安全可靠、節(jié)能經(jīng)濟的高效穩(wěn)定進行。

參考文獻

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