10kv配电网合理设计与节能方案研究

程薪颖+迮强+费国明+吴辉

摘 要：10kV配电网的电能消耗量减少不但能够解决电力浪费现象，改善企业的经济情况，还能进一步提高用电的可靠性和供电质量，因此其设计方法必须科学而合理，并将节能理念具体的应用到电网开发、使用和维护的过程中，推动我国电力行业高效、稳定的运行和发展。

关键词：10kv配电网；合理设计；节能方案

减少配电网的能源损耗总量不仅能够提升配电网的供电质量，还能够显著的提升电力企业的经济效益。因此进行10kV配电网设计工作时应该采用合理科学可行的方法，并使用积极有效的措施，这样才能够最大限度的保证电力企业的稳定可持续与健康的发展，能够推动我国电力行业的发展。

一、正确的负荷计算是供配电系统安

全可靠、经济合理运行的重要保证进行电网的规划设计最基本的目的是为用户提供可靠、安全的用电质量，同时也可以满足经济发展的需要，实现上述目的关键环节就是要做好正确的负荷计算，正确的负荷计算对配电网的高质量供电有着很大的影响。比如：影响选择电压等级、影响配电所的分布和设计，影响电网设计的网架结构等。进行正确负荷计算的过程是：总结规划区域内以往的用电情况，收集用电部门定制的用电需求，以发展的眼光分析规划负荷密度，采取功能小区负荷密度的指标算法。

二、提高功率因数增加系统的有效输出

功率因数（F）的意思是交流电路功率（P）和视在功率（S）之比，即F=P/S。在交流电路功率为定值的时候，减少无功功率可以提高功率因数，所以提高功率因数就是减少用电设备对无功功率的需求量。提高功率因数可以增加电力系统的发电机、网络供电以及变压器的能力，因为供电设备的供电能力是用公式来表示的，当无功功率减少，对于同一个设备来说它所供应传递的有功功率增加，充分的发挥了电力设备的潜力，进一步提高电力系统的供电能力，变压器以及发电机的设备都有一定的额定容量。在电路中，如果接触的感性负载较大的时候，电路的功率因数都会降低，提高功率因数可以提高供电设备的利用时间。对于整个10kV供配电系统来说，减少无功功率的需求量，对提高功率因数有重要的意义。

三、减少高次谐波，降低系统的无功损耗

（一）谐波产生的原理

在10kV供配电系统中，谐波的意思是指在周期运行中电气量的频率大于1的基波频率正弦波分量。谐波次数如果是大于1的正整数，电网就会受到各种因素的干扰。配电网上同时存在着谐波电压和谐波电流，当正弦基波电压施加在非线性设备的时候，设备时间的电压波形和电流不相同，电流就会发生异变现象，产生谐波电流，通过线路的阻抗和系统的阻抗产生谐波电压。

（二）减少谐波危害的办法

为了减少谐波带来的危害，第一种方法是要合理的设置无源交流滤波器，这种方式结构简单、运行起来方便快捷，除了滤波之外还可以兼顾无功补偿，以达到吸收谐波电流的目的；第二种方法是在电网中安装有源滤波器，有源滤波器就是用于动态仰制谐波、补偿无功的电力电子装备。有源谐波的优点是可以实时的跟踪动态补偿，采用基于瞬时功率的谐波电流补偿的技术，不间断的监测谐波的电流，通过对瞬时电流的控制跟踪，实现谐波电流的补偿目的，对于大小和频率变化的谐波进行补偿，克服传统滤波器的缺点，逐渐的使电源总谐波电流为零，达到抑制谐波的目的。

四、减少线路的长度，合理选择配电所配置

在设计10kV配电线路的时候，要适当的减少配电线路的长度，这样可以有效的避免线路防雷击的能力，配电线路过长容易在雷电天气里发生雷击，对居民的正常用电造成了影响，所以为保证10kV线路的正常运行，要合理的把供电线路的长度缩短，不过也不能让线路过短，否则在短路的时候由于线路过短带来更严重的故障。无论是在环网的供电单元、箱式的配电站还是终端用户进行高压接线的方式，配电所装置的保护方式可以利用断路器的配置或者负荷开关的配置，利用断路器的装置或者加熔断器进行组合的方式，进行合理的选择配电装置。在对10kV配电线路安装选址时，除了要遵循基本的规划之外，还要结合用电区域自身的特点进行选址。配电所装置的选址原则是小容量多布点，这种办法的优点是：第一点可以减少配电线路的长度，降低能源的损耗；第二点是可靠性较高，即使发生故障，影响用电的范围也比较小；第三点是便于扩容，适合小区内10kV配电线路的初期以及中期阶段使用。对配电所装置范围的选择应该注意以下几点：第一点是要满足负荷之间的不确定变化；第二点是在选择配电场所时尽量接近负荷中心并且不破坏周围的环境；第三点是在选择配电场所时要与高压配电网相互协调。

五、选择非晶合金节能变压器

非晶合金节能变压器的优点是铁芯的损耗量非常低，和传统的变压器相比，空载损耗要低75%左右，空载的电流下降80%左右，在现在是非常理想的节能变压器。由于非晶合金节能变压器的温升低、发热少、损耗性低，所以在运行的过程中会非常稳定，使用的寿命长。除此之外，非晶合金还有优秀的机械性能，抗腐蚀能力比普通材料要高，是目前节能效果比较理想的配电变压器。另外，制造非晶金属材料的时候，仅使用较少的能源以及超低的损耗特性，可以大幅度的节省电力消耗，减少二氧化碳的排放，降低了对环境的污染。非晶合金节能变压器不仅在节能上有明显的优势，而且它的投资回报等待的时间短，如果设备可以一次性投资，就会避免在短时期内重复的投资，这符合节能设计的导向，非晶合金技术的产品有可靠性，可以完全满足用电区域的需要，可以更广泛的推广应用。

六、配电线路节能措施

（1）确保导线横截面积选定的科学性。因为电路的耗能高低与电阻有着直接的关系，电阻大，耗能量就达，反之亦然，因此，适当的增大导线的横截面积能够有效的降低电能消耗量，在确定导线横截面积的过程中，要以维持电压稳定性作为选择前提，再进一步根据电流的密度选择节能效果最佳的导线截面积，这里需要特别注意的是，不能片面的认为，导线的截面积越大就是节能效果越好，因为如果导线的横截面子超出了一定的范围，那么电线单位长度的重量和价位就会有所提升，从而就会导致经济成本的提高，所以，导线横截面积的选择必须要十分合理，不需要过于强调横截面积大小。

（2）采用科学的方法对负载荷进行分配，通常情况下，线路太长就会引起电网耗能情况的加剧，所以要在合理的范围内缩短线路长度，缓解电网耗能情况，进而完成节能任务。而供电单位按照用电量多少等因素合理的分配负载，维持电路运行的平衡性，有助于进一步加强电网的节能效果。

结语

10kV配电网设计中的节能措施的应用是一项非常重要的工作，实现节能措施，有效的降低配电网的能耗不仅会为供电企业带来经济效益，还会提升其对社会的服务质量，配电网的节能设计是供电企业当前急需解决的问题，同时也是国家对供电企业提出的严格要求。有效減少10kV配电网的能耗不仅能够节约电能资源，增加供电企业的经济效益，还能提升供电的质量，保证用户用电的安全可靠，进而推动供电企业以及我国电力行业的良好发展。

参考文献：

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