探討10kV配電網節能設計問題

李瑩

摘 要：伴隨著我國的經濟快速發展，人們生活水平不斷的提高，對用電量需求也進一步加大。10kV配電網在電力系統中有著非常重要的地位，但10kV配電網的耗能較高，所以，對國家配電網進行節能設計就顯得非常重要。分布范圍廣、配電線路情況復雜是10kV配電網的特點，但只要采取合理有效的措施就可以使10kV配電網的節能潛力發揮出來，明顯的降低配電網功能，達到節能的目的。

關鍵詞：10kV配電網；設計；節能

中圖分類號：TM73 文獻標識碼：A

科學技術的不斷發展促使10kV配電網的技術得到普及。其中10kV配電網在整個電力系統中占據很大的比重。在設計的過程中，可以采用變換配電網的運行方式、開展無功率補償和推廣節能變壓器的方法，盡最大可能性減少配電線路自身的消耗，從而從根本上實現配電網的節約功能。

一、正確的負荷計算是供配電系統安全可靠、經濟合理運行的重要保證

進行電網的規劃設計最基本的目的是為用戶提供可靠、安全的用電質量，同時也可以滿足經濟發展的需要，實現上述目的關鍵環節就是要做好正確的負荷計算，正確的負荷計算對配電網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，影響電網設計的網架結構等。進行正確負荷計算的過程是：總結規劃區域內以往的用電情況，收集用電部門定制的用電需求，以發展的眼光分析規劃負荷密度，采取功能小區負荷密度的指標算法。

二、提高功率因數增加系統的有效輸出

功率因數（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，所以提高功率因數就是減少用電設備對無功功率的需求量。提高功率因數可以增加電力系統的發電機、網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，充分的發揮了電力設備的潛力，進一步提高電力系統的供電能力，變壓器以及發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，電路的功率因數都會降低，提高功率因數可以提高供電設備的利用時間。對于整個10kV供配電系統來說，減少無功功率的需求量，對提高功率因數有重要的意義。

三、減少高次諧波，降低系統的無功損耗

諧波會導致供配電系統的電壓和電流發生波形突變，造成電能的質量下降，危害供電系統以及設備。所以，工程設計的人員應該了解諧波產生的危害，積極的研究解決方案，改善供電的質量，確保供電系統的安全，使配電網可以安全運行。

（一）諧波產生的原理

在10kV供配電系統中，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。諧波次數如果是大于1的正整數，電網就會受到各種因素的干擾。配電網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，電流就會發生異變現象，產生諧波電流，通過線路的阻抗和系統的阻抗產生諧波電壓。

（二）諧波對10kV供配電系統的危害

諧波對于10kV供配電系統的危害主要表現為：第一點是加大損耗，高次諧波會使配電系統中的零件產生附加的損耗，降低配電系統設備的運行效率；第二點是影響設備的正常運行，諧波會導致設備產生噪音和振動，使電機的壽命縮短；第三點是引起配電網局部諧振，這種局部諧振會導致諧波的電流放大數十倍，危害電氣的設備；第四點是會使工控的系統發生崩潰，鄰近的高次諧波會對通信設備產生干擾現象，使設備無法正常工作，導致系統崩潰。

（三）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中安裝有源濾波器，有源濾波器就是用于動態仰制諧波、補償無功的電力電子裝備。有源諧波的優點是可以實時的跟蹤動態補償，采用基于瞬時功率的諧波電流補償的技術，不間斷的監測諧波的電流，通過對瞬時電流的控制跟蹤，實現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，要適當的減少配電線路的長度，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。

無論是在環網的供電單元、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劃之外，還要結合用電區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，即使發生故障，影響用電的范圍也比較小；第三點是便于擴容，適合小區內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境；第三點是在選擇配電場所時要與高壓配電網相互協調。

五、選擇非晶合金節能變壓器

（一）非晶合金節能變壓器概念

非晶合金變壓器作為一種新型的變壓器，它采用了非晶合金材料來制作變壓器的鐵芯。非晶合金的主要構成要素是鐵、錳、鎳等材料構成，并且在這其中添加了磷、硅、碳等材料，這些材料聚合在一起是非晶合金有著良好的磁性。非晶合金節能變壓器的鐵磁性較好，機械的輕度高，耐腐蝕性的功能好。

（二）非晶合金節能變壓器的優點

非晶合金節能變壓器的優點是鐵芯的損耗量非常低，和傳統的變壓器相比，空載損耗要低75%左右，空載的電流下降80%左右，在現在是非常理想的節能變壓器。

由于非晶合金節能變壓器的溫升低、發熱少、損耗性低，所以在運行的過程中會非常穩定，使用的壽命長。除此之外，非晶合金還有優秀的機械性能，抗腐蝕能力比普通材料要高，是目前節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，可以大幅度的節省電力消耗，減少二氧化碳的排放，降低了對環境的污染。

非晶合金節能變壓器不僅在節能上有明顯的優勢，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，這符合節能設計的導向，非晶合金技術的產品有可靠性，可以完全滿足用電區域的需要，可以更廣泛的推廣應用。

結語

總的來說，10kV配電網的設計節能工作是一項艱巨的長期工作，對于電力供電公司來說無論是從社會效益還是經濟效益來說，都有必要進行節能消耗的設計，這不僅是國家提出的基本要求，也是供電企業需要解決的重要問題。配電網能耗的降低不僅能提高用電質量，還有明顯的經濟效益，所以必須要采取合理、科學、可行的辦法對10kV配電網系統進行節能設計，并且積極的采取各種有效的節能措施，使我國的電力企業穩定、可持續性的健康發展。

參考文獻

[1]游荔華.探析節能措施在10kV配電設計中的應用[J].電子技術與軟件工程，2014（18）：165.