10KV配電線路的優(yōu)化設(shè)計(jì)與節(jié)能措施分析

焦大超 李紀(jì)冬

摘要：隨著工業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模的持續(xù)增加，對(duì)于電力輸送網(wǎng)絡(luò)、配電網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方面的要求與難度也日趨增大，與此同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)輸送電壓的提高以及輸電線路電阻的降低，需要針對(duì)整個(gè)配電線路進(jìn)行再設(shè)計(jì)和再優(yōu)化。與此同時(shí)，國(guó)內(nèi)的電能輸送網(wǎng)絡(luò)中以 10kV 配電網(wǎng)為主力，而這也恰恰是輸送網(wǎng)絡(luò)中存在較大線損的主要癥結(jié)所在，故此需要針對(duì) 10kV 配電網(wǎng)進(jìn)行配電線路的優(yōu)化設(shè)計(jì)，并嘗試進(jìn)行能量節(jié)約方面的研究與探討。

關(guān)鍵詞：10kV配電線路；優(yōu)化設(shè)計(jì)；節(jié)能措施

1 配電線路設(shè)計(jì)概述

配電線路設(shè)計(jì)是實(shí)施線路施工前最關(guān)鍵的內(nèi)容之一，直接關(guān)系著后續(xù)線路施工過(guò)程。一般來(lái)說(shuō)，配電線路的施工過(guò)程技術(shù)要求高、勞動(dòng)強(qiáng)度大，因此，提高配電線路設(shè)計(jì)質(zhì)量對(duì)提高配電質(zhì)量具有重要意義。配電線路設(shè)計(jì)工作需要對(duì)施工地區(qū)的環(huán)境與用電需求進(jìn)行綜合考量，從而作出科學(xué)合理的施工路徑圖。配電設(shè)計(jì)必須與時(shí)代發(fā)展相結(jié)合，以滿足社會(huì)對(duì)配電線路部署的要求。配電設(shè)計(jì)過(guò)程中需要著重做好5部分工作，分別是：配電裝置的選擇、配電線路路徑設(shè)計(jì)、變壓器位置選擇、配電線路防雷設(shè)計(jì)、鐵的表箱要接地等內(nèi)容。

2 10kV配電線路的優(yōu)化設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1合理部署變壓器

變壓器是10kV配電線路中不可或缺的部分。在配電線路設(shè)計(jì)的過(guò)程中，必須做好變壓器選址工作以提高變壓器的運(yùn)行質(zhì)量，降低低壓線路的電能損耗，降低企業(yè)的工程投資，以及避免變壓器選址不當(dāng)引起的影響市容等問(wèn)題。在變壓器選址的過(guò)程中需要遵循以下原則：（1）10kV配電器線路應(yīng)避開易燃易爆場(chǎng)所、低洼地帶、衛(wèi)生狀況較差地帶。（2）10kV配電線路的高低壓線路不得跨過(guò)建筑物、游泳池等區(qū)域。（3）變壓器選擇應(yīng)充分考慮到高壓線與低壓線路的進(jìn)出。（4）方便變壓器的檢查與維修。（5）依照“小容量、密布點(diǎn)、短半徑”的設(shè)計(jì)理念合理部署變壓器。

2.2 導(dǎo)線和桿搭的設(shè)計(jì)原則

水平檔距是指兩個(gè)相鄰的桿搭上導(dǎo)線懸掛點(diǎn)之間的水平距離，比載是單位長(zhǎng)度或者單位面積的導(dǎo)地線所受到的壓力。桿搭目前主要有兩種，耐張型桿搭和懸垂型的桿搭，它們依照受力的性質(zhì)不同進(jìn)行分類。桿搭的選擇，首要的是思考桿搭的承受能力，不同的電壓等級(jí)以及線路的弧垂應(yīng)力大小。不同的組合不同的搭配會(huì)選擇不同的桿搭去適應(yīng)。例如，在某工程中，線路中的某個(gè)桿搭前后兩檔分別距離 240m 和 320m，設(shè)計(jì)部門已經(jīng)計(jì)算好當(dāng)?shù)氐臍庀髼l件影響下，導(dǎo)線的載比為 g=56.39×10 -3 N/m · mm 2；所受的應(yīng)力大約為 120，這個(gè)桿搭的水平檔距計(jì)算為：

2.3 10kV配電裝置設(shè)計(jì)

10kV配電裝置是配電線路的重要組成部分，在設(shè)計(jì)中選擇配電裝置時(shí)，需要充分考慮周邊的環(huán)境溫度、抗風(fēng)能力以及導(dǎo)體和電器的相對(duì)濕度等多種因素。首先，配電裝置的設(shè)計(jì)選擇需要注意周邊環(huán)境的溫度，通常取用多年最熱月時(shí)最高溫的平均值作為設(shè)計(jì)參考，10kV配電裝置的耐熱性要求應(yīng)根據(jù)這個(gè)平均值進(jìn)行參考。此外，關(guān)于屋內(nèi)裸導(dǎo)體和其他電器的選擇，通常是在最熱月平均最高溫上加 5 ℃作為標(biāo)準(zhǔn)；另外，可以通過(guò)添加保溫措施來(lái)保證儀表電器使用溫度高于允許的最低溫度，避免發(fā)生冰雪事故。其次，導(dǎo)體和電器的相對(duì)濕度設(shè)計(jì)選擇上，采用的標(biāo)準(zhǔn)是線路區(qū)域內(nèi)濕度最高月的平均相對(duì)濕度，通常根據(jù)地區(qū)的不同選擇不同的產(chǎn)品類型。比如，濕熱帶型電器產(chǎn)品和而亞濕熱帶地區(qū)產(chǎn)品使用區(qū)域不同。在抗風(fēng)能力上，要保證設(shè)計(jì)的配電裝置能夠承受住該地區(qū) 30 a 內(nèi)離地 10 m 高的 10 min 內(nèi)最大平均風(fēng)速；如果最大風(fēng)速高于 35 m/s，在設(shè)計(jì)配電裝置時(shí)，需要通過(guò)提高設(shè)備與基礎(chǔ)之間的連接牢固度、降低電氣設(shè)備的高度等措施來(lái)提高其整體的抗風(fēng)能力。

2.4防雷設(shè)計(jì)

金屬氧化鋅避雷器通常運(yùn)用于配電變壓器、開關(guān)設(shè)備的防雷裝置，低壓側(cè)中性線加裝低壓氧化鋅避雷器來(lái)避免雷電沖擊波沿高壓線路侵入變壓器和設(shè)備。此外，接地電阻是除避雷器之外可以改善避雷性能的一大手段。高、低壓避雷器的接地端與鐵件，低壓側(cè)中性點(diǎn)及變壓器金屬外殼應(yīng)分別接在同一接地裝置上。國(guó)家對(duì)于接地電阻有明文規(guī)范，對(duì)于 100 kVA 以下配變的接地裝置，接地電阻應(yīng)小于10 Ω，對(duì)于 100 kVA 及以上配變的接地裝置，接地電阻應(yīng)小于 4 Ω。

3 10kV配電線路的節(jié)能措施

3.1提高變壓器的節(jié)能效率

變壓器主要對(duì)電壓形式和大小等進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理，所以其也需要大量能源支持，這會(huì)增加電路運(yùn)行過(guò)程中的損耗量。相關(guān)人員可以從降低設(shè)備能耗入手，也可以通過(guò)改善設(shè)備來(lái)降低損耗。變壓器的容量大小可以作為調(diào)控改善對(duì)象，優(yōu)化變壓器的材料也可以達(dá)到此目的，主要采取非晶合金鐵芯變壓器為節(jié)能設(shè)備。這種類型的設(shè)備信噪比以及運(yùn)行損耗都會(huì)降低。變壓器有時(shí)會(huì)處于空載運(yùn)行狀態(tài)，該狀態(tài)也會(huì)造成損耗，相關(guān)人員也可以利用該種設(shè)備來(lái)降低損耗。

3.2加強(qiáng)電網(wǎng)規(guī)劃的規(guī)范性

為了提升節(jié)能降耗的效率，相應(yīng)部門還應(yīng)對(duì)目前的電網(wǎng)進(jìn)行合理的規(guī)劃，使其符合我國(guó)建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)，以減少無(wú)功電流運(yùn)行中帶來(lái)的能源消耗。首先，應(yīng)對(duì)設(shè)備的點(diǎn)位、容量以及方式進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，確保電壓可以安全穩(wěn)定的運(yùn)輸，從而減少電能過(guò)度消耗的情況；其次，為合理地優(yōu)化電網(wǎng)，可以嘗試使用串聯(lián)補(bǔ)償?shù)姆绞剑绕涫菍?duì)于一些距離較長(zhǎng)的輸配電線路來(lái)說(shuō)，此方式可以有效地提升電抗以及縮短導(dǎo)線的長(zhǎng)度，達(dá)到降低能源消耗的作用，確保電能運(yùn)輸?shù)陌踩?/p>

3.3補(bǔ)償線路電抗

補(bǔ)償線路電抗指的是對(duì)于遠(yuǎn)距離的電力傳輸而進(jìn)行設(shè)置的，在電線上安裝電容器的基礎(chǔ)上，使電站電壓與斷路器并聯(lián)電阻具有關(guān)聯(lián)，便能實(shí)現(xiàn)串聯(lián)電路的補(bǔ)償，從而能夠縮短電線傳輸?shù)木嚯x，并能夠使電力傳輸?shù)姆€(wěn)定性得得提高，使電路具有較大的安全性與準(zhǔn)確性。電力運(yùn)輸線路之間的距離與電能消耗息息相關(guān)，運(yùn)輸之間的距離越大就會(huì)消耗更多的電能，造成不必要的浪費(fèi)，因此技術(shù)人員一定要不斷利用各種技術(shù)來(lái)降低電線傳輸之間的距離，這樣才能夠從根本上降低能耗，貫徹落實(shí)節(jié)能降耗理念，為我國(guó)的電力行業(yè)做出巨大的貢獻(xiàn)。

3.4線路方面的節(jié)能減耗技術(shù)

主要包括三種，其一縮短導(dǎo)線長(zhǎng)度，相關(guān)人員可以將線路布置在配電室周圍，以最大程度減少導(dǎo)線長(zhǎng)度，也可以根據(jù)配電需要，合理布置配電室，增加配電室數(shù)量，使線損減少。另外導(dǎo)線在鋪設(shè)過(guò)程中，盡量不要彎曲，橫平豎直的線路長(zhǎng)度最短。線路長(zhǎng)度短，線路中的電阻也小，對(duì)電能的消耗也會(huì)降至最低。其二改善功率因數(shù)。功率因數(shù)與無(wú)用功電流有關(guān)，前者越小，后者越大，而后者的增大，則會(huì)造成能源浪費(fèi)，能源浪費(fèi)量會(huì)隨著無(wú)用功電流的流動(dòng)而增加。基于此，相關(guān)人員首先要對(duì)無(wú)用功電流的產(chǎn)生來(lái)源進(jìn)行控制，使這部分電流降至最低。即控制設(shè)備產(chǎn)生的電感性負(fù)荷。要提高功率因數(shù)，相關(guān)人員可以通過(guò)電容補(bǔ)償裝置來(lái)達(dá)到節(jié)電目的。其三抑制諧波電流。諧波電流會(huì)對(duì)正常電流的運(yùn)行造成干擾和威脅，使電流質(zhì)量降低。電流流過(guò)線路或設(shè)備時(shí)，則會(huì)對(duì)這兩部分造成損害，這兩部分運(yùn)行效率降低后，能源消耗量自然會(huì)增加。相關(guān)人員還要利用濾波器來(lái)控制諧波電流的產(chǎn)生量，節(jié)電裝置也可以達(dá)到目的，相關(guān)人員要將這兩種裝置安裝在合理的位置上。

結(jié)語(yǔ)

隨著能源存量的持續(xù)縮減，如何最大程度的降低日常生活當(dāng)中的能耗已經(jīng)成為了能源、電力、基礎(chǔ)設(shè)施等諸多領(lǐng)域的核心話題。而電力能源企業(yè)為人們?nèi)粘Ｉ钜约肮I(yè)化生產(chǎn)提供了無(wú)法復(fù)制的驅(qū)動(dòng)力，因此其重要性毋庸置疑。

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（作者單位：1.天津中電華利電器科技集團(tuán)有限公司；2 天津市匯峰工程設(shè)計(jì)咨詢有限公司）