10kV配電網的設計及節能問題分析

李敏霞+楊警衛+李云霞

摘 要：從電壓額度上來說，10 kV配電網屬于中額電壓傳輸，而且10 kV電壓通常與用戶直接鏈接，因此10 kV配電網的規劃直接決定了居民生活、企業生產的用電質量。盡管近年來我國一直致力于配電網的優化配置，但是很多問題仍然沒有得到解決，該文從提高居民生活用電效率、保證用電質量為出發點，對10 kV配電網的設計及節能問題進行分析。首先表明我國配電網規劃中存在的現狀，之后提出有效的節能措施。

關鍵詞：10 kV 配電網 設計 節能

中圖分類號：TM6 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）02（c）-0034-02

我國人口基數較大，能源消耗問題日益突出，電能目前成為社會使用第一大能源，居民生活、企業生產、通訊、交通等都離不開電能的支持，因此，保證電能供給對社會的繁榮穩定發展具有十分重要的意義，但是隨著社會的不斷發展，電能需求量呈現逐年遞增的趨勢，根據國家能源局發布的資料顯示：2016年1～11月份我國用電總量達到了5 072億kWh，同比增長了7%，用電量增加給電能生產、配送帶來很大影響，加之部分地區配電網規劃并不完善，電能浪費現象十分突出，嚴重阻礙了居民生活與企業生產，提高配電網規劃，降低電能供應損耗已經成為電力系統的重點內容。

1 10 kV配電網的概念

1.1 10 kV配電網規劃的概念

電能損耗與傳輸電壓有了密切的聯系，在傳輸導線規格相同的情況下，電壓越高，傳輸損耗越低，為了減少電能在傳輸過程中的損耗，都采用高壓傳輸。根據配電網電壓等級來劃分可分為：（1）低壓配電網其電壓區間在220～280 V；（2）中壓配電網其區間在6～10 kV；（3）高壓配電網其電壓區間在35～110 kV；（4）超高額配電網其區間在220～500 kV。在配電網規劃中都會對當地人口、企業等要素進行考量，之后確定出配電網規劃的方案，10 kV屬于中壓配電網，在整個電力系統中主要起到承上啟下的作用，它是高壓配電網與低壓配電之間聯系的緩沖紐帶。

1.2 10 kV配電網的特征

10 kV配電網是電力系統建設中重要的組成部分，其特征主要體現在以下幾點：（1）適應性較強。農村居住人口較少，經濟發展相對薄弱，企業數量也相比較少，因此，在用電量方面農村遠遠低于城市，但是農村地處偏僻，配電網規劃需要長距離跨越，如果采用低額配電網進行傳輸，經過消耗傳輸居民用戶時很有可能出現電壓過低的現象，10 kV配電網建設施工技術與使用成本相對適中非常適應于偏遠農村。城市人口與企業數量相對較多，但是城市居住過于密集，采用高壓配電網時很容易造成安全事故，而且高額電壓會產生強大電磁場，容易產生輻射給周圍居民造成健康隱患，如果采用低額配電網則不能滿足社會用電需求。由此可見，無論是農村還是城市10 kV配電網都非常適用。（2）電能損耗較大。由于10 kV配電網適用范圍的廣泛性，因此，10 kV配電網建設規模承建出逐年遞增的趨勢，盡管近年來自動化、智能化的設備逐漸應用到配電網建設規劃之中，但是由于10 kV配電網建設規模較大，很多10 kV配電網缺乏完善的管理，導線、設備老化情況十分嚴重，因此，10 kV電能損耗問題日益突出，根據國家統計局出具的資料顯示：2016年10 kV配電網電能損耗占整個電力系統的70%。

2 10 kV配電網電能損耗的原因

2.1 設計方案不夠完善

設計方案不完善很可能導致配電網損耗過大，具體內容如下：（1）對服務范圍缺乏考察。《十一五綱要建議》中明確指出要加大農村經濟建設、民生設施建設的投入力度，幫助農村早日實現小康社會，電力系統是民生建設的重點內容，但是在建設過程中對配電網服務范圍缺乏考察，農村相對偏遠，在電能的傳輸的過程中經常出現空載運行的情況，造成電能的無形損耗。（2）導線橫截面大。導線是電能傳輸的主要載體，根據物理屬性的不同，導線自身的電阻性質大小也存在差異，銀的電阻值最小，但是由于價格昂貴，使用較少。因此，選擇鋁、銅、鋁包銅的材料作為導線。相同金屬材料，電能損耗與導線橫截面積成正比關系，即導線橫截面積越大電能損耗越大，反之則越小。但是由于配電網在距離上有一定的寬度，如果一味地追求低損耗，很容易導致配線網斷裂。因此，出于安全問題考慮，在建設配電網建設過程中導線橫截面積都要比理論值大一點。而橫截面積大，導線電阻就越大，因此，導線電能損耗也就越多。

2.2 缺乏完善的管理機制

很多配電網損耗較大時由于缺乏管理導致的，具體內容如下：（1）配電電網設備老化。10 kV配電網建設規模在電力系統中占據很大的比重。隨著使用時間的不斷推移，配電網中的設備逐漸老化。與新設備相比，老化設備所產生的電能損耗會更大，一些政府經濟發展水平較低，而更換老化的供電設備需要投入大量的財力、物力，面對高昂的費用一些政府無力支付。（2）工作人員工作態度不負責。配電網的正常運轉離不開工作人員的管理。但是在很多工作人員缺乏責任性，對配電網中漏電的情況不能及時發現。此外，一些用戶投機取巧，私拉電線的情況十分嚴重。不僅損害電網經濟效益，還帶來相應的安全隱患。

2.3 配電網智能化程度較低

隨著科學技術的進步，更智能化的設備被應用到配電網建設之中。以智能變電站為例，智能變電站可以提高變壓器運行效率，如果設備出現運行故障，智能變電站可以第一時間發出預警，在電能轉換的過程中，智能變電站消耗的電能也更少。很多10 kV配電網運營周期較長，在建設過程中并沒有采用智能變電站，同時，更換智能變電站需要投入大量的資金以及較長的建設周期，因此，智能化變電站在10 kV配電網中的比例較低。與智能化設備相比傳統的設備管理難度較大，電能損耗較多。

3 10 kV配電網節能措施

3.1 完善變壓器建設

變壓器是電力系統中控制電壓的重要設備，而在10 kV等級的變壓器在電力系統中發揮著重要的作用。10 kV電壓等級變壓器的使用量比較大，而且運行時間長，10 kV的變壓器具有重要的節能作用。在電網的設計中需要選擇低損耗的節能型變壓器，對于高層、地下建筑以及化工企業等電能消耗比較大的場所需要采用低損耗的節能型干式電力變壓器。對于電網電壓波動比較大的地方，采用含有載調壓的電力變壓器，可以有效改善電能效能。選擇高效節能的配電變壓器可以降低變壓器的運行成本，成為提高電力企業經濟效益的重要措施。大部分的地方為三級負荷，應該裝設一臺變壓器；一些企業的一級、二級負荷占用的比用比較大，需要裝設兩臺變壓器；在煤礦等特殊場合需要采用多臺小容量的變壓器進行供電。變壓器負載功率會影響到變壓器的效率，導致變壓器的損耗增加，用電設備在消除有力有功功率的同時消耗不力的無功功率的這樣可能會造成電網功率因數的惡化。

3.2 強化配電網管理

強化配電網管理同樣是保證配電網節能性的重要方式，具體內容如下：（1）強化配電網設備管理。首先要定期對配電網進行維修檢查，一旦發現導線、配電設備老化、破損情況要進行及時更換，這樣可以減少因設備老舊而帶來的供電損耗。（2）強化工作人員管理。為了保證配電網管理的正常運行，必須要制定統一的工作管理規范，明確每個工作人員的工作內容與要求，并且針對工作人員，要制定獎懲機制，這樣可以提高工作熱情。

3.3 采用無功補償的方式

在10 kV配電網的運行中引進合適的無功補償技術，可以抑制對諧波的污染和影響，降低有功功率的損耗，這樣可以提高配電網的運行水平，提高電能的質量，能夠體現出10 kV配電網的經濟效益和社會效益，也是配電網節能的重要措施。在10 kV配電網節能的設計中，如果配電網的設計對象為電容量比較大，負荷相對穩定的用電設備，而且需要注意投入使用的經濟性，例如：高頻爐、感應電動機等，這樣需要采用單獨設備旁安裝補償設備，從而可以改善補償效果。最佳的補償方式為就地補償，這種方法是在0.4 kV的母線側安并聯的電容器，而且需要設置補償柜和動態調節設備，這樣處于低壓端的用戶可以根據變化的無功負荷對補償容器進行自動的投切，這樣線路的無功電流可以保持在最小狀態，也無需為高壓電路進行無功功率的返送，這樣可以降低有功功率的損耗。

參考文獻

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