浅析10kV配电网的设计及节能措施

周韩琳

摘 要：传统观念认为10kV配电网对运行要求不高，对电网整体的影响也不大，因此，人们常常会轻视10kV配电网的设计，而更重视输电网络的设计，这样的发展观念导致我国配电网的技术相对比较薄弱。随着电网不断升级和改造，配电网也随之发展，但相对于输电网来说，其发展还比较落后，不仅是技术方面，还包括配电网的设备配置，都相对较弱。但是随着人们生活和工业用电的不断增加，配电网负荷不断加重，人们对配电网的设计提出更高的要求。设计时还需要围绕节能展开。

关键词：配电网；电网设计；节能

目前，10kV为我国向用户供电的主要方式。10kV输电的末端通过变压器与用户相连，变压器一般靠近负荷中心，用户对电能的质量要求可以通过配电网实现。配电网的优劣直接关系到人们的生命安全和财产安全，设计师在设计时一定要根据国家相关规范进行科学严谨的设计。另外，合理选用用电设备及加强其他节能降耗措施，可以提高电能利用率，达到节能的目的。

1 配电电路的选择

随着经济的发展，我国用电量在逐年递增，能源线路损耗也较大，在整个损耗中占很大比重，因此，提出了配电线路节能设计的理念。节能性是在满足正常使用的基础上提出的，设计者需要根据实际情况，并且对相关设备的性能充分了解，尽可能的减少能源的浪费，使电气设备能达到最好的功用。

在10kV高压输电时可以选用增加导线横截面积的方法降低导线的电阻，在考虑长远经济效益的基础上选择合适的截面积，必要时也可采用双线传输；减小导线长度，此方案要求配电室靠近负荷区域，以缩短传输距离，降低线耗。在布线时，尽量使导线走直线，少转弯，另外，针对环形供电方式，应开环变闭环，降低总体电阻值，减小能耗。选择适合的配电线路可以降低线路损耗，达到节能目的。

1.1 缩短0.4kV供电半径

输送电能时，电压越高，输送电流越小，传输电能线路损耗就越少，但是在变压器和用户之间的传输最高采用0.4kV的传输电压。为了降低线路能耗，尽量使导线走直线，避免迂回，采用缩短传输线路的方法降低线耗。合理确定输送半径，可以有效保障终端用户的供电质量。设计人员设计时在不影响用户发展规划的情况下，尽可能将10kV线路终端设置在用户负荷中心，然后再使用0.4kV输电线路呈放射线形式将电能输送到周围用户。采用这样的配电方法可以有效提高电能传输质量，电能到达用户时，电压不至于过低，而且传输稳定，还能达到节能的效果。设计时，设计人员可以利用负荷功率矩法和负荷指标图法对确定变电所与负荷中心的距离，使其电能传输距离尽可能缩短，从而达到降低线耗的目的。

1.2 10kV供电线路与相应金具的选择

1.2.1 合理选用10kV线路导线截面

增加导线的截面积可以减小线路的电阻，从而降低线路能耗。国家对10kV线路的截面有相关规定，在进行选择时，为保险起见，可以选择比实际需要高一级别的导线截面。这样不仅可以满足用户要求，还可以减少一定能耗，节约能源。

1.2.2 采用架空绝缘导线

采用架空绝缘导线，不仅可以提高输送电能的可靠性，还可以减少合杆操作导致的停电次数，且维修方便，提高线路利用率。该方式可以很好的适用城市复杂多变的环境，可以简化杆塔结构，降低输电成本。利用此方式，可以有效利用空间，减少占地面积，还可以穿过狭窄通道。采用架空绝缘导线有很多优点，总的来说，减少电能线路损耗，降低成本，延长线路网的使用年限。

1.2.3 采用节能型金具

市场上，有很多种类的金具可以选用，这些金具都是由磁性材料制作，在选择金具时，需要综合考虑。金具在使用中会导致磁性损耗及产生涡流，而造成电能损失，因此，选用时可以选择低磁性的金具，能有效降低配电线路的损耗，达到节能效果。

2 配电线路变压器选择

2.1 对节能型的变压器进行推广

变压器的能耗占整个配电线路损耗的比重较大，要达到节能效果，首先需要考虑降低变压器的能耗，因而，选择合理的变压器尤为重要。目前，对于10kV及以下配电线路中使用的变压器，使用密度大，需要长时间工作，因此，对于变压器的节能有很大的空间，推荐使用节能型变压器。

以往我国配电线路中使用的变压器大部分为S9型变压器，但是随着我国对节能型设计的标准进行了规范，S11节能型变压器开始成为市场主流，随着市场和能效技术两方面的发展，S11节能型变压器最终会全部取代S9型变压器。相对于S9型变压器，S11节能型变压器有着很多优点：（1）变压器本身损耗较低。（2）运行噪音小。（3）空载电流小，有效降低能耗，抵抗短路能力强。基于以上诸多优点，S11节能型变压器得到广泛应用。

2.2 连接组别选择

在中低压配电设计中三相变压器常用连接组别有Y.yn0和D.ynl1。目前我国工业与民用建筑中容量在1000kVA及以下，电压为10kV/0.4kV的变压器几乎全部采用Y.yn11连接组别而D.yn0型的变压器用的很少，有利于变压器设备能力的充分利用。因此，在中低压配电设计中推广使用D.yn11连接组别的变压器会使节能效果更好。

3 无功补偿技术在配电网中的应用

3.1 无功补偿技术的作用

目前，降低电网能耗，实现节能，关键是提高功率因数和实现无功就地平衡。控制好这两个方面，将会实现节能，带来巨大经济效益和社会效益。这两个方面的实现都离不开无功补偿技术。无功补偿技术在低压配电系统中应用广泛，效果良好，有效降低了线耗损耗，抑制谐波污染，提高配电线路稳定性、可靠性。

3.2 就地平衡补偿

把并联电容器安装在0.4kV母线侧，设电容补偿柜，安装动态调节装置，使用户低压端无功补偿装置一般按照用户无功负荷的变换自动投切补偿电容器，达到动态控制的目的。还可以补偿10kV配电线路中变压器的损耗，主要是为了降耗设计，同时可以提供功率因素，减小线路电压线损幅度，提高末端电压质量。

3.3 单独就地补偿

对于投入运行的电力设备，如果其运行的负荷较稳定，而且容量较大，经常性的处于运行状态，这种设备对其单独安装就地补偿装置，其可以取得良好的补偿效果。

4 定时限过电流保护在配电网的应用

定时限过电流保护是由电磁式时间继电器、电磁式中间继电器、电磁式电流继电器、电磁式信号继电器构成的。它采用直流操作。定时限过电流保护简单可靠、完全依靠选择动作时间来获得选择性，动作灵敏性高。这种保护方式一般应用在电力系统中变配电所，作为10kV出线开关的电流保护。

5 结语

配电网节能设计已经成为现今社会的重中之重，配电网设计的安全性、经济型、稳定性直接影响着设备的正常运行和能耗，还会影响人们生活和工作中的情绪。因此，配电网设计是一个必不可缺的工程。在设计中，需要拟出多种方案，并对这些方案进行合理科学的比较，应结合工程项目自身特点，精心设计、精心比较，采用切实可行的节能措施。我国对于低压配电网设计方面还不是很成熟，还有很大发展空间。

随着电网发展和改造，配电线路的稳定性和可靠性也需要不断提高，这就需要设计人员充分考虑实际，选择切实可行的方案，合理科学的设计配电线路，合理选用变压器及电网相关耗材。同时还需要按照国家效能规范，对节能进行设计，选择节能变压器。将电气节能贯穿整个工程始末，响应国家节能减排的口号，使经济效益和社会效益双丰收。

参考文献

[1] 金文龙.工业企业节电技术研讨会论文集[C].北京：中国电力出版社.

[2] 靳龙章.电网无功补偿实用技术[M].北京：中国水利电力出版社， 1997.

[3] 王新学.电力网及电力系统[M].北京：中国电力出版社，1992.