10kV配电网的设计及节能问题分析

李敏霞+杨警卫+李云霞

摘 要：从电压额度上来说，10 kV配电网属于中额电压传输，而且10 kV电压通常与用户直接链接，因此10 kV配电网的规划直接决定了居民生活、企业生产的用电质量。尽管近年来我国一直致力于配电网的优化配置，但是很多问题仍然没有得到解决，该文从提高居民生活用电效率、保证用电质量为出发点，对10 kV配电网的设计及节能问题进行分析。首先表明我国配电网规划中存在的现状，之后提出有效的节能措施。

关键词：10 kV 配电网 设计 节能

中图分类号：TM6 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）02（c）-0034-02

我国人口基数较大，能源消耗问题日益突出，电能目前成为社会使用第一大能源，居民生活、企业生产、通讯、交通等都离不开电能的支持，因此，保证电能供给对社会的繁荣稳定发展具有十分重要的意义，但是随着社会的不断发展，电能需求量呈现逐年递增的趋势，根据国家能源局发布的资料显示：2016年1～11月份我国用电总量达到了5 072亿kWh，同比增长了7%，用电量增加给电能生产、配送带来很大影响，加之部分地区配电网规划并不完善，电能浪费现象十分突出，严重阻碍了居民生活与企业生产，提高配电网规划，降低电能供应损耗已经成为电力系统的重点内容。

1 10 kV配电网的概念

1.1 10 kV配电网规划的概念

电能损耗与传输电压有了密切的联系，在传输导线规格相同的情况下，电压越高，传输损耗越低，为了减少电能在传输过程中的损耗，都采用高压传输。根据配电网电压等级来划分可分为：（1）低压配电网其电压区间在220～280 V；（2）中压配电网其区间在6～10 kV；（3）高压配电网其电压区间在35～110 kV；（4）超高额配电网其区间在220～500 kV。在配电网规划中都会对当地人口、企业等要素进行考量，之后确定出配电网规划的方案，10 kV属于中压配电网，在整个电力系统中主要起到承上启下的作用，它是高压配电网与低压配电之间联系的缓冲纽带。

1.2 10 kV配电网的特征

10 kV配电网是电力系统建设中重要的组成部分，其特征主要体现在以下几点：（1）适应性较强。农村居住人口较少，经济发展相对薄弱，企业数量也相比较少，因此，在用电量方面农村远远低于城市，但是农村地处偏僻，配电网规划需要长距离跨越，如果采用低额配电网进行传输，经过消耗传输居民用户时很有可能出现电压过低的现象，10 kV配电网建设施工技术与使用成本相对适中非常適应于偏远农村。城市人口与企业数量相对较多，但是城市居住过于密集，采用高压配电网时很容易造成安全事故，而且高额电压会产生强大电磁场，容易产生辐射给周围居民造成健康隐患，如果采用低额配电网则不能满足社会用电需求。由此可见，无论是农村还是城市10 kV配电网都非常适用。（2）电能损耗较大。由于10 kV配电网适用范围的广泛性，因此，10 kV配电网建设规模承建出逐年递增的趋势，尽管近年来自动化、智能化的设备逐渐应用到配电网建设规划之中，但是由于10 kV配电网建设规模较大，很多10 kV配电网缺乏完善的管理，导线、设备老化情况十分严重，因此，10 kV电能损耗问题日益突出，根据国家统计局出具的资料显示：2016年10 kV配电网电能损耗占整个电力系统的70%。

2 10 kV配电网电能损耗的原因

2.1 设计方案不够完善

设计方案不完善很可能导致配电网损耗过大，具体内容如下：（1）对服务范围缺乏考察。《十一五纲要建议》中明确指出要加大农村经济建设、民生设施建设的投入力度，帮助农村早日实现小康社会，电力系统是民生建设的重点内容，但是在建设过程中对配电网服务范围缺乏考察，农村相对偏远，在电能的传输的过程中经常出现空载运行的情况，造成电能的无形损耗。（2）导线横截面大。导线是电能传输的主要载体，根据物理属性的不同，导线自身的电阻性质大小也存在差异，银的电阻值最小，但是由于价格昂贵，使用较少。因此，选择铝、铜、铝包铜的材料作为导线。相同金属材料，电能损耗与导线横截面积成正比关系，即导线横截面积越大电能损耗越大，反之则越小。但是由于配电网在距离上有一定的宽度，如果一味地追求低损耗，很容易导致配线网断裂。因此，出于安全问题考虑，在建设配电网建设过程中导线横截面积都要比理论值大一点。而横截面积大，导线电阻就越大，因此，导线电能损耗也就越多。

2.2 缺乏完善的管理机制

很多配电网损耗较大时由于缺乏管理导致的，具体内容如下：（1）配电电网设备老化。10 kV配电网建设规模在电力系统中占据很大的比重。随着使用时间的不断推移，配电网中的设备逐渐老化。与新设备相比，老化设备所产生的电能损耗会更大，一些政府经济发展水平较低，而更换老化的供电设备需要投入大量的财力、物力，面对高昂的费用一些政府无力支付。（2）工作人员工作态度不负责。配电网的正常运转离不开工作人员的管理。但是在很多工作人员缺乏责任性，对配电网中漏电的情况不能及时发现。此外，一些用户投机取巧，私拉电线的情况十分严重。不仅损害电网经济效益，还带来相应的安全隐患。

2.3 配电网智能化程度较低

随着科学技术的进步，更智能化的设备被应用到配电网建设之中。以智能变电站为例，智能变电站可以提高变压器运行效率，如果设备出现运行故障，智能变电站可以第一时间发出预警，在电能转换的过程中，智能变电站消耗的电能也更少。很多10 kV配电网运营周期较长，在建设过程中并没有采用智能变电站，同时，更换智能变电站需要投入大量的资金以及较长的建设周期，因此，智能化变电站在10 kV配电网中的比例较低。与智能化设备相比传统的设备管理难度较大，电能损耗较多。

3 10 kV配电网节能措施

3.1 完善变压器建设

变压器是电力系统中控制电压的重要设备，而在10 kV等级的变压器在电力系统中发挥着重要的作用。10 kV电压等级变压器的使用量比较大，而且运行时间长，10 kV的变压器具有重要的节能作用。在电网的设计中需要选择低损耗的节能型变压器，对于高层、地下建筑以及化工企业等电能消耗比较大的场所需要采用低损耗的节能型干式电力变压器。对于电网电压波动比较大的地方，采用含有载调压的电力变压器，可以有效改善电能效能。选择高效节能的配电变压器可以降低变压器的运行成本，成为提高电力企业经济效益的重要措施。大部分的地方为三级负荷，应该装设一台变压器；一些企业的一级、二级负荷占用的比用比较大，需要装设两台变压器；在煤矿等特殊场合需要采用多台小容量的变压器进行供电。变压器负载功率会影响到变压器的效率，导致变压器的损耗增加，用电设备在消除有力有功功率的同时消耗不力的无功功率的这样可能会造成电网功率因数的恶化。

3.2 强化配电网管理

强化配电网管理同样是保证配电网节能性的重要方式，具体内容如下：（1）强化配电网设备管理。首先要定期对配电网进行维修检查，一旦发现导线、配电设备老化、破损情况要进行及时更换，这样可以减少因设备老旧而带来的供电损耗。（2）强化工作人员管理。为了保证配电网管理的正常运行，必须要制定统一的工作管理规范，明确每个工作人员的工作内容与要求，并且针对工作人员，要制定奖惩机制，这样可以提高工作熱情。

3.3 采用无功补偿的方式

在10 kV配电网的运行中引进合适的无功补偿技术，可以抑制对谐波的污染和影响，降低有功功率的损耗，这样可以提高配电网的运行水平，提高电能的质量，能够体现出10 kV配电网的经济效益和社会效益，也是配电网节能的重要措施。在10 kV配电网节能的设计中，如果配电网的设计对象为电容量比较大，负荷相对稳定的用电设备，而且需要注意投入使用的经济性，例如：高频炉、感应电动机等，这样需要采用单独设备旁安装补偿设备，从而可以改善补偿效果。最佳的补偿方式为就地补偿，这种方法是在0.4 kV的母线侧安并联的电容器，而且需要设置补偿柜和动态调节设备，这样处于低压端的用户可以根据变化的无功负荷对补偿容器进行自动的投切，这样线路的无功电流可以保持在最小状态，也无需为高压电路进行无功功率的返送，这样可以降低有功功率的损耗。

参考文献

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