10kV配電設(shè)計中節(jié)能方案研究

【摘要】時代的發(fā)展帶來的是人們對用電需求的提高，隨之而來的問題就是如何才能最大限度的發(fā)揮其作用，本文主要研究在城市配電設(shè)計中節(jié)能環(huán)節(jié)存在的一些問題，并提出相應(yīng)的改進思路，為今后的配電設(shè)計工作提供參考。

【關(guān)鍵詞】配電設(shè)計；變壓器；節(jié)能

1.10kV配電設(shè)計中存在的節(jié)能問題

首先是布局以及結(jié)構(gòu)不合理導(dǎo)致的損耗。如有的10kV配電站沒有設(shè)置在負荷中心，使得供電范圍超出合理供電半徑，導(dǎo)致線路損耗增大，同時供電質(zhì)量難以讓人滿意；另外的問題是沒有從實際情況出發(fā)，只追求供電可靠性，選用容量過大的變壓器，整個線路出現(xiàn)冗余和迂回情況，在加大工程投資的同時又造成了電能損耗。

其次是線路方面的損耗：

①線徑過小，造成的結(jié)果是線路的電阻值過大，而我們都知道線損與電阻值是成正比的，因此，線徑越小線損越大。

②負荷曲線異常波動。負荷曲線的波動帶來的是線損的增加，另外一方面當某一時刻出現(xiàn)負荷過大的情況，相應(yīng)的就要求變壓器的容量要增大，也就增加了變壓器方面的投資與耗損，同時負荷曲線的變化波動使得電壓表現(xiàn)為運行偏低，在同樣功率的輸送過程中，電壓降低了，電流就要相應(yīng)的增大，同樣會造成電能損耗。解決的方案是通過有計劃的提高電壓來降損。

③功率因數(shù)過低。配網(wǎng)系統(tǒng)需輸送部分無功功率，在輸送恒定有功時，功率因數(shù)cosφ越小，則需要更大的視在功率和負載電流，而線路損耗和變壓器損耗均與負載電流的平方成正比，相應(yīng)的導(dǎo)致?lián)p耗增大。

④三相負荷不平衡：變壓器的空載損耗（即鐵損）在正常情況下是一個恒量，而負荷損耗（即銅損）則隨負荷的大小而變化，且與負荷電流的平方成正比。三相負荷不平衡時，三相變壓器的負荷損耗可看成三只單相變壓器的負荷損耗之和，當三相負荷達到平衡時，變壓器的損耗最小；當變壓器處于三相負荷最大不平衡運行狀態(tài)時，其損耗是處于平衡狀態(tài)時損耗的3倍。低壓電網(wǎng)三相負荷不平衡將反映到高壓側(cè)，在最大不平衡時，高壓線路上電能損耗增加10%以上。

第三是設(shè)備方面損耗嚴重：配電變壓器自身的損耗在10kV配網(wǎng)總損耗中約占80%。電網(wǎng)中運行時間較長的變壓器大部分為低效率高損耗變壓器，且缺陷較多.自動化水平較低，每年產(chǎn)生的電能浪費十分巨大。

2.10kV配電設(shè)計節(jié)能方案

2.1 變壓器的節(jié)能方案

變壓器在配電設(shè)計中的應(yīng)用較為廣泛，理想的使用狀態(tài)是保持平均負荷率在額定容量的1/2～3/4，然而實際工作中由于變壓器自身的負載和功率因數(shù)不是固定不變的，且會出現(xiàn)超載運行的情況，所以在變壓器的容量選擇上時除了考慮最大效率，還要兼顧其他方面：容量既不能太大，以免出現(xiàn)空載損耗，也不能太小，使得負載過大或者過負荷，造成負載損耗。應(yīng)根據(jù)用途的不同，選擇容量合適的變壓器。不同的企業(yè)可以按照自身符合情況科學(xué)的配置變壓器數(shù)目及類型。比如負荷絕大部分為三級負荷的，可裝設(shè)一臺變壓器；若企業(yè)一二級負荷所占比例較重。必需兩個電源供電的.則應(yīng)裝設(shè)兩臺變壓器；特殊場合可使用多臺小容量變壓器。如受運輸和作業(yè)條件限制的井下變電站。選用低能耗、高效率的節(jié)能型變壓器。設(shè)置移相電容器.負載的功率因數(shù)就會得到改善。無功功率則受到抑制。同時，移相電容器補償了無功電流.使配變電設(shè)備及網(wǎng)路的實際電流減少。從而提高了變壓器的利用率，降低了變壓器的銅耗及線路損耗，達到節(jié)能的目的。

2.2 配電線路的節(jié)能方案

在城鄉(xiāng)配電網(wǎng)中還存在著這些供電問題，應(yīng)盡快加以切改，以減免由于供電方式不合理造成的網(wǎng)絡(luò)損失。首先是在線路布局上要加以重視，應(yīng)該意識到在同樣符合功率的前提下，供電半徑越小出線越多，線損越小。在配電設(shè)計中一般將電源布置在負荷中心，這樣如果線路中電阻相同，供電量一樣的情況下，線路分支越多損耗越小，并隨分支線平方在下降，因此盡量不要考慮單側(cè)供電，可以從總體規(guī)劃方面思考，建議采取三側(cè)或四側(cè)出線供電，也不要過多的出現(xiàn)，以免加大工程投資和維修工作量。其次是要注意導(dǎo)線及相應(yīng)金具的選擇。在100kV配電線路的設(shè)計中，從用戶需求和節(jié)能的角度考慮，建議選擇高于規(guī)范中一個等級來選擇導(dǎo)線截面積，以此來減少線損，另外還可以選用架空絕緣導(dǎo)線，其特點之一可以保證供電線路的可靠性，可以降低線路作業(yè)時的停電頻率，提高線路的利用率；二是可以簡化線路桿塔結(jié)構(gòu)，有些還能夠沿墻敷設(shè)，在節(jié)省線路材料的同時還可以美化環(huán)境；三是能夠節(jié)省架空線路占用的空間，即使在狹窄的地方也能通過；四是降低了線路的電能損失，減少腐蝕情況，保證線路的使用壽命。另外選用無磁或者低磁金具也有一定的節(jié)能效果。最后是合理設(shè)置供電半徑，在保證供電質(zhì)量的前提下，既要提高電網(wǎng)輸送功率又能減少線損。具體的做法如下：將10kV線路深入0.4kV系統(tǒng)負荷中心，就能縮短0.4kV線路的供電半徑，降低線路損耗，提高電壓質(zhì)量。因此在設(shè)計工作中，在不影響用戶發(fā)展規(guī)劃情況下，用戶獨立變電所的位置應(yīng)盡可能接近負荷中心。負荷中心可以用負荷功率矩法、負荷電能矩法和負荷指示圖法近似確定。

2.3 無功補償技術(shù)節(jié)能方案

在中低壓配電設(shè)計中的無功補償方式：

①就地平衡補償。把并聯(lián)電容器安裝在0.4kV母線側(cè)，設(shè)電容補償柜，安裝動態(tài)調(diào)節(jié)裝置，使用戶低壓端無功補償裝置一般按照用戶無功負荷的變換自動投切補償電容器，達到動態(tài)控制的目的。這樣做既可以不向高壓線路反送無功電能，又能使配電線路中的無功電流最小。有功功率損耗最小，這是最理想的效果。另一種是把并聯(lián)電容器安裝在10kV母線側(cè)，這主要是補償10kV配電線路本身和所在配電變壓器的無功損耗，其作用是以降損為主，同時能夠提高線路末端電壓。根據(jù)負荷性質(zhì)、變壓器容量、功率因數(shù)可以計算出無功補償容量。舉例說明，對于廠礦企業(yè)，由于較多的使用三相用電設(shè)備，所以可以采取三相電容自動補償，然而對于民用建筑來說，單相負荷的使用率更高一些，如照明、空調(diào)等負荷具有一定的不穩(wěn)定性，如果采用三相負載會出現(xiàn)不平衡情況，由于調(diào)節(jié)補償無功功率的采樣信號取自三相中的任意一相，這樣另外的兩相就可能會出現(xiàn)過補償或者欠補償?shù)那闆r，進而威脅到整個電網(wǎng)的安全運行，因此對于三相不平衡可以采用分相電容補償?shù)姆绞健?/p>

②單獨就地補償。單獨就地補償通常適用于經(jīng)常投入運行，負荷比較穩(wěn)定容量較大的用電設(shè)備。如大型感應(yīng)電動機、高頻爐等，需要在設(shè)備旁單獨安裝就地補償裝置，可以使補償效果最好。

參考文獻

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