10kV以下配電變壓器及線路降損節(jié)能運行的研究

張勇強(qiáng)+郭錦樂+田海濤

摘 要：10kV以下的配電網(wǎng)中，存在著非常嚴(yán)重的無功損耗現(xiàn)象，并為該配電線路的運行經(jīng)濟(jì)造成了嚴(yán)重的影響。因此現(xiàn)階段電力企業(yè)在對配電線路進(jìn)行優(yōu)化的過程中，也就需要充分重視10kV配電變壓器以及線路的節(jié)能與降損工程，這也是提升電力企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益以及社會效益的一個重要手段。本文就對10kV以下配電變壓器以及線路的降損節(jié)能情況進(jìn)行了分析與研究。

關(guān)鍵詞：配電變壓器；線路降損；節(jié)能運行

配電變壓器作為整個電力系統(tǒng)中能量損耗的主體，其10kV以下的線路線損占據(jù)了整個電力系統(tǒng)總線損的60%以上，這就使得對配電變壓器進(jìn)行節(jié)能損耗研究對于整個電力系統(tǒng)的節(jié)能減排工作有著非常重要的意義。但是我國現(xiàn)階段掛網(wǎng)運行的配電變壓器整體損耗水平比較高。而且電網(wǎng)負(fù)荷在近年來也得到了快速的提升，給我國電力系統(tǒng)的節(jié)能減排工作帶來了諸多的困難與挑戰(zhàn)。這也就要求變壓器制造企業(yè)和相關(guān)的電力企業(yè)必須進(jìn)一步加強(qiáng)配電變壓器的技術(shù)工藝提升以及電網(wǎng)運營管理工作，盡力降低配電變壓器的整體損耗，只有這樣才能夠確保我國電網(wǎng)的綠色可持續(xù)發(fā)展。

1 線路無功補(bǔ)償分析

在配電線路運行過程中必然會出現(xiàn)一定程度的線損現(xiàn)象，配電變壓器位于電力系統(tǒng)的末端，其損耗水平的高低對電力系統(tǒng)的運行經(jīng)濟(jì)型有著巨大的影響。配電變壓器運行中的技術(shù)性線損指的是電力資源在輸送過程中因為各種元件設(shè)備所消耗的電量總和，也被分為了可變消耗以及固定消耗兩個種類。此外在實際的操作過程中一些不規(guī)范的安裝措施以及電氣設(shè)備質(zhì)量不合格等因素，也都會直接造成電網(wǎng)出現(xiàn)大量消損。

1.1 無功線路補(bǔ)償容量的計算方法簡析

在對10kV以下的配電變壓器進(jìn)行線路降損工作之前，首先需要借助于線路無功補(bǔ)償容量的合理計算，而在該計算過程中，其主要工作是借助于提升功率因數(shù)的方式來對所需要進(jìn)行的電力補(bǔ)償進(jìn)行確定，并需要通過無功負(fù)荷絕對值的計算來對該補(bǔ)償容量進(jìn)行確認(rèn)。最后再通過對年運行最小費用以及具體補(bǔ)償容量進(jìn)行分析的方式，來對該配電線路的補(bǔ)償容量進(jìn)行最終的確定。在此過程中，還需要注意決定配電線路中電容器組最合適的容量，而電容器組的位置往往也就是該線路的線損程度，這也就需要該電力企業(yè)的相關(guān)運營人員本著最大限度降低線損的思想來進(jìn)行決定。此外最合適的容量一般為線路平均無功總負(fù)荷的一般以上，針對這一問題，則需要該電力企業(yè)對兩年之內(nèi)配電線路的實際運行數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納與處理，并在對這些運行數(shù)據(jù)進(jìn)行充分分析的基礎(chǔ)上，來對其無功補(bǔ)償容量進(jìn)行合理的計算。

1.2 進(jìn)行無功補(bǔ)償位置確定的方法簡析

在基本確定了無功補(bǔ)償?shù)娜萘恐螅€需要對該無功補(bǔ)償?shù)木唧w位置來進(jìn)行確定，并對10kV以下配電變壓器的線路降損節(jié)能工作提供足夠的數(shù)據(jù)支持。在進(jìn)行無功補(bǔ)償位置的選擇過程中，其主要是在符合無功原則這一基礎(chǔ)上進(jìn)行的。但是在實際的配電網(wǎng)運行過程中，為了取得一個良好的節(jié)能效果，還需要盡可能的減少該線路上的無功電流，并需要借助于大量的實踐與計算來對無功補(bǔ)償?shù)奈恢眠M(jìn)行計算與分析。此外為了取得一個良好的計算結(jié)果，也可以在每一條線路上面都進(jìn)行無功補(bǔ)償機(jī)器的設(shè)置，這些設(shè)置主要安裝在線路負(fù)荷三分之二的位置。此外為了有效確定無功補(bǔ)償?shù)奈恢?，還需要為該配電線路中的電容器選擇一個合適的安裝地點，只有這樣才能夠在確保電路運行質(zhì)量以及運行穩(wěn)定性的前提下，來進(jìn)一步提升該線路的降損效果。

2 10kV配電變壓器節(jié)能降耗技術(shù)分析

2.1 積極使用新材料與新工藝

變壓器在掛網(wǎng)運行過程中要達(dá)到良好的節(jié)能降損效果，需要電力企業(yè)去積極運用一些新型材料來達(dá)到降低能耗的效果，目前比較成熟的新電能輸送材料主要有以下兩種：①無氧銅材料：無氧銅含氧量極低，導(dǎo)電率高，耐蝕性能和低溫性能均好。該新型材料能夠?qū)€路損耗和變壓器線圈內(nèi)阻進(jìn)行有效降低，因此獲得一個節(jié)能降耗的良好應(yīng)用效果。此外無氧銅材料的加工性能、焊接性能均很好，取材簡單，制作成本也相對較低。借助于無氧銅來進(jìn)行電能的輸送作業(yè)，也可以進(jìn)一步提升配電變壓器的抵抗短路能力，從而進(jìn)一步提升電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。②非晶合金材料：這種新型材料作為10kV配電變壓器中的一種新型磁性材料，運用該材料所制成的鐵芯也能夠使得變壓器的空載損耗得到極大降低，并使得10kV配電變壓器的經(jīng)濟(jì)性得到進(jìn)一步的提升。

變壓器是對新材料和新工藝依托性比較強(qiáng)的一種電力設(shè)備，變壓器制造過程中所選用的導(dǎo)電材料和絕緣材料等對變壓器的性能有很大的影響，而變壓器的制造工藝對變壓器的質(zhì)量和生產(chǎn)效率起到關(guān)鍵作用。變壓器的設(shè)計需要更多的借助于現(xiàn)代化的三維制圖軟件如Creo、Solidworks等，同時可借助于溫度場和電磁場的仿真計算來達(dá)到更優(yōu)化的電氣和結(jié)構(gòu)設(shè)計。這是變壓器制造企業(yè)都在不斷努力解決的問題。

2.2 進(jìn)一步優(yōu)化配電變壓器的運行模式

在10kV以下線路的配電線路運行中，其裝置的設(shè)備，如果不進(jìn)行定期的維修檢查，也會導(dǎo)致線路出現(xiàn)嚴(yán)重的故障問題。因此在具體的配電線路施工中，需要重視配電設(shè)備裝置的維護(hù)工作，以此來有效的提高線路配電運輸?shù)男省Ｐ枰x用性能較好的設(shè)備，例如在進(jìn)行熔斷器的選擇上，需對其穩(wěn)定性，進(jìn)行一定的測試，之后根據(jù)其實際性能表現(xiàn)，進(jìn)行安裝應(yīng)用。同時在進(jìn)行電路配電設(shè)備安裝的工作中，還需要考慮到不同地區(qū)的氣候因素，針對其風(fēng)速、自然災(zāi)害情況，選擇性能較好的設(shè)備，以此來顯著的提高其使用的可靠性。同時設(shè)備安裝人員，需要不斷地加強(qiáng)配電設(shè)備使用故障知識的學(xué)習(xí)，這樣可以不斷的提高其設(shè)備安裝、檢查、維修的水平，促進(jìn)10kV以下配電線路的正常運行。如在適合使用調(diào)容量變壓器的地方，推廣使用效率高、能耗低的調(diào)容量變壓器，是降損節(jié)能的有效措施之一。

2.3 自動調(diào)壓器

就配電變壓器的有用損耗以及配電網(wǎng)電壓兩者的關(guān)系進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)可以借助于對變壓器負(fù)載分接頭檔位安裝的方式以及補(bǔ)償電容器的技術(shù)手段，來對該配電網(wǎng)的運行電壓進(jìn)行有效的優(yōu)化調(diào)整。電網(wǎng)運行電壓對電網(wǎng)元件的空載損耗、負(fù)載損耗和電暈損耗均有影響，當(dāng)負(fù)荷不變時，電壓每提高1%，與電壓平方成反比的負(fù)載損耗將降低2%，因此適當(dāng)提高電網(wǎng)主網(wǎng)架的電壓水平可以有效降低輸電線損耗。自動調(diào)壓器作為一種根據(jù)工程實際以及配電變壓器實際輸入電壓值而自動調(diào)節(jié)配電網(wǎng)輸電電壓的設(shè)備，其能夠有效保障整個配電系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性與安全性。就技術(shù)層面進(jìn)行分析，自動調(diào)壓器主要運用了三相耦合變壓器來讓整個配電系統(tǒng)中的輸入電壓值在正常值3%以內(nèi)的范圍內(nèi)進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，并且能夠借助于內(nèi)部控制器來進(jìn)行整個電網(wǎng)系統(tǒng)中電壓的實時控制工作，借此實現(xiàn)最大化的節(jié)能降耗效果。endprint

3 10kV配網(wǎng)降損措施簡析

3.1 建立一個健全的電網(wǎng)管理制度

為了取得良好的配網(wǎng)節(jié)能降損效果，也就需要對傳統(tǒng)的電網(wǎng)管理制度進(jìn)行不斷的優(yōu)化與完善，就需要成立一個以相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)為主要負(fù)責(zé)人的管理小組，來對我國的電網(wǎng)行政法規(guī)進(jìn)行全面積極的貫徹落實，同時在此基礎(chǔ)上來構(gòu)建一個科學(xué)合理的電網(wǎng)管理體系。電力企業(yè)需要實行崗位考察的管理模式，借助于合理的獎懲制度來激發(fā)所有員工的工作熱情以及工作積極性，不斷開展員工專業(yè)技能提升培訓(xùn)，加強(qiáng)員工績效管理，在整個企業(yè)內(nèi)部形成積極良好的工作氛圍。

電力企業(yè)還可以借助于區(qū)分管理政策的實施，來進(jìn)一步提升自身的內(nèi)部管理效果。比如說配電設(shè)備的承包以及工作人員的定時培訓(xùn)工作等等。而借助于定期的技能培訓(xùn)工作，也能夠使得電力管理人員的綜合素質(zhì)得到有效提升。借助于加強(qiáng)電量核實的方式，以及構(gòu)建完善用電檢測系統(tǒng)的方式，也能夠有效杜絕偷電竊電等現(xiàn)象的發(fā)生，并能夠取得良好的節(jié)能效果。此外對配電網(wǎng)的運行狀態(tài)進(jìn)行管理時，完善自身管理機(jī)制，在日常的管理流程中進(jìn)行配電網(wǎng)絡(luò)圖以及運行電網(wǎng)檢測系統(tǒng)的設(shè)置，更多地借助于相應(yīng)的軟件系統(tǒng)來對這些得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與研究，在這一基礎(chǔ)上就可以對現(xiàn)階段配網(wǎng)管理流程中所存在的一些薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行及時的完善與處理，從而有效減少因為管理原因而導(dǎo)致了電能損耗情況。

3.2 促進(jìn)三相負(fù)荷保持平衡

在配網(wǎng)運行過程中導(dǎo)致其線損較高的一個主要原因便是該配電線路的三相負(fù)荷不夠平衡，因此在進(jìn)行技術(shù)降損的過程中，也就需要積極運用一些技術(shù)手段來保持三相負(fù)荷的運行平衡。比如說在配網(wǎng)的實際運行過程中，也就可以合理利用三相四線的模式來進(jìn)行供電操作，并需要充分考慮到用戶們其用電狀況的差異性。在進(jìn)行其它負(fù)荷的搭配過程中還需要注意其搭配的合理性，并需要盡可能保持該配電網(wǎng)三相負(fù)荷的運行平衡性，借助于促進(jìn)三項負(fù)荷保持平衡的相關(guān)技術(shù)，也能夠使該配電變壓器的線損得到有效降低，并為電力企業(yè)帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益。

3.3 進(jìn)行電網(wǎng)運行方式的合理選擇

電網(wǎng)運行方式的合理選擇，不僅會影響到電網(wǎng)的安全可靠供電，同時還影響到電網(wǎng)運行的經(jīng)濟(jì)性。對于電力企業(yè)而言，在電網(wǎng)配電運行過程中，其電壓的運行狀態(tài)以及線損兩者呈現(xiàn)的是反比的關(guān)系，因為為了確保該配網(wǎng)線路中電壓的運行能夠處于最佳狀態(tài)，也就需要相關(guān)技術(shù)人員對該電網(wǎng)運行過程中的負(fù)荷變化情況進(jìn)行合理的計算，然后在此基礎(chǔ)上來對母線運行電壓進(jìn)行恰當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，以取得將線損降到最低的效果。如在同一電壓等級均一網(wǎng)絡(luò)下宜采用合環(huán)運行方式降低消損；在同一電壓等級非均一程度較大的網(wǎng)絡(luò)下宜采用開環(huán)運行方式以降低消損。電力企業(yè)還需要積極借助于現(xiàn)代化的手段來進(jìn)行電網(wǎng)運行方式的調(diào)控，并積極使用調(diào)動自動化系統(tǒng)來調(diào)整供電模式和供電半徑，針對不同負(fù)荷中心采取不同的供電形式，力求杜絕近電遠(yuǎn)送或迂回供電，這樣才能夠使得整個電力運行都處于一種經(jīng)濟(jì)與可控的運行狀態(tài)。

4 結(jié)束語

近年來隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的不斷提升，人們對于供電的要求也變得越來越高。目前我國10kV以下的配電變壓器其應(yīng)用非常廣泛，但是在實際運行過程中依舊存在著輸電損耗過大等問題，這不僅給正常的用電造成一定程度的影響，也會導(dǎo)致電力企業(yè)受到嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。這也就要求相關(guān)電力企業(yè)能夠進(jìn)一步加強(qiáng)對配電變壓器以及線路降損節(jié)能技術(shù)的研究力度，并在確保電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性的情況下，來有效降低其能耗，這樣也能夠促進(jìn)我國的電力行業(yè)得到進(jìn)一步的發(fā)展。

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