浅谈10kV配电变压器节能降耗技术措施

申伟 张桠楠 范兴丽 李成林

摘 要：在分析了10kV配电变压器运行现状后，认识到10kV配电变压器的巨大节能潜力，结合自我多年工作经验，归纳总结了几种提高配电变压器电能转换效率的节能降耗技术措施，保证配电变压器安全稳定、节能经济的高效运行。

关键词：10kV配电变压器 经济调度运行 节能降耗

变压器是电力系统中重要的不同电压等级电能转换的主要电气设备，同时也是一个电力系统中较大的电能消耗大户。目前10kV配电网上运行服役时间超过20年的低效率高能耗的配电变压器容量约占整个配电网系统容量的10%以上，其总容量高达2.4亿kVA，这样每年由于地效率配电变压器产生的电能浪费十分巨大，加上这些配电变压器普遍存在参数较低、损耗较高、缺陷较多、自动化水平较低等问题，大大降低了配电网运行经济可靠性。因此，对导致10kV配电变压器产生较高损耗的原因进行归纳总结后，结合先进的技术装备，降低配电变压器系统损耗，提高配电网电能供应的经济可靠性，对于节约能源、缓解电力供应短缺、促进当地经济发展等方面均具有非常重要的意义。

1 10kV配电网线损管理现状

1.1 电网系统线损分布情况

从大量理论研究和实测数据分析表明：目前，我国电网系统线损主要按照电压分级进行管理，其中，35kV及以上电压等级电网其线损普遍较低，基本能够达到国际先进水平。然而，10kV及以下低压电网，由于电网结构复杂、负荷种类较多、用电时段较集中等因素的影响，长期居高不下，高损、电压大波动线路较多，其平均线损要比国际同行高出约6%左右，不仅影响到供电公司电能运营经济效益，同时还严重影响到供电服务质量水平。10kV和380V线路，线损率虽然均较差，但由于10kV配电网其供电容量是380V电网的几倍甚至几十倍，也就是10kV配电网的电能损失要远大于380V电网。因此，文章将结合相关技术措施对10kV配电网的节能降损进行研究。

1.2 10kV配网线路量化考核不足

从线损定义来看，配电网某时间段的线损统计值即为该时间段的供电量与实际用电量间的差值除以线路供电量[1]。虽然，线损定义很简明，但由于影响线损因素较多，且缺乏准确的监测系统设备，导致实际线损统计操作存在较大困难，有时统计出的线损高的离奇，有时又存在负线损等不合理情况，主要存在以下两个方面：

1.2.1 统计时间段的模糊不确定性

统计时间段的起始值和截止值好设定，但不便执行。尤其是采用手工抄表的10kV配网系统，抄表员不可能完成在同一时刻抄到所有用户的用电数值，也就存在电能数据的时间不匹配性。即便现在实现了自动远程抄表，但由于整体系统功能还存在许多不兼容性问题，如何确保电能数据在时间上的完全匹配性，还有待在工程实践中进一步加深研究。

1.2.2 统计范围的模糊性

10kV分支线路的供电范围存在模糊和不确定性。近年来，许多技术升级改造后的10kV配电网，主要采用联络开关转带负荷，虽然电网结构得到了优化，但由于联络开关普遍没有装设表计，即便装设表计其TV或TA的测量精度很难达到计量需求，相应负荷一转带、电网运行方式一变化，则整个线损统计数据就存在模糊混淆性，导致不同分支配电线路或10kV与380V线路的线损混为一谈，也就不能准确统计出线路的实际线损值。

1.3 偷电漏电等异常用电导致10kV线损居高不下

从大量实践应用和统计数据表明，10kV配网线损偏高的主要原因是系统中存在偷电、漏电等异常用电问题。另外，无功配置不合理、三相电压不平衡等均是引起10kV配网高线损的主要因素。

2 10kV配电网节能降耗技术措施探討

2.1 优化10kV配电网结构，合理选择导线截面

借助配电网节能技术升级改造契机，充分结合工程区地形地貌、地质气象等特性，科学合理规划进行配电网高低压线路路径的优化，尽可能采取10kV中压线路直接延伸到用电负荷中心，这样可以提高高压传输距离，减少电能传输损耗。另外，随着我国城镇建设步伐的进一步加快，用电量呈现快速增长模式，相应用电类型和用电时段也发生较大改变，适当提高配电网的运行电压、更换线路截面等，也可以有效降低10kV配网系统网损。在进行配电网线路截面选择过程中，要充分结合区域经济发展速度、物价、电价等因素，采用新推荐的经济电流密度进行电缆截面尺寸选择，优选大截面导线更换原有小截面导线，降低线路电阻，降低损耗，有效提高10kV配电网技术升级改造建设的前瞻性和社会经济效益[2]。对于负荷较重、供电电流较大、可变损耗较大的用户，可以在允许电压偏差范围内，通过调节有载调压变压器的分接开关，提高运行电压。而对于配电变压器台数较多、负载率较低、甚至系统中还存在高能耗配电变压器的线路，尤其是不变损耗在损耗较大的线路，则可以在保证供电质量水平的基础上，通过分接开关适当降低线路运行电压，降低线损。

2.2 合理控制供电半径，优化选型节能配电变压器

应尽量缩短10kV电网变配电台区的供电半径，充分结合供电区域负荷容量、负荷类型、用电时段等特点，合理进行降压变电台区布设和高低压电网结构的规划，避免出现“近电远供”、“迂回供电”等造成线损大大增加问题。结合工程实践，作者推荐10kV中压配电线路其经济供电半径宜控制在15km，而对于0.4kV低压线路则其经济供电半径宜不超700m。优选节能经济性配电变压器，要优选S11、S13等系列的非晶合金节能变压器代替系统中老、旧高能耗的S7或S9配电变压器，这样可以起到非常良好的节能降耗效果。

2.3 优化10kV配网综合无功配置

无功补偿尤其是动态无功补偿是降低10kV线路网损的一种有效手段，需要根据负荷特性采取“分散与集中”相结合的无功补偿方案，如：工程中常见10kV配电网的无功补偿方式为在10kV馈线的杆上装设分组自动投切补偿、变配电台区低压0.4kV侧装设分组统一补偿和大用户终端设备处安装无功补偿等[3]。实际工程应用中，应根据工程特性，从价格、补偿效果、调控方式等方面进行综合比选，优越技术上可行、经济上优越的无功补偿方案，实现工程投资和节能降损效果具有最佳匹配特性。

2.4 尽量三相负荷平衡运行

供配电设计规范中明确要求：10kV配电变压器出口处电流不平衡度应控制在10%以下，干线及分支线首端其不平衡度应控制在20%以下，中性线的电流应控制在额定电流的25%以内。三相负荷平衡稳定运行，可以有效降低线路、配电变压器的运行损耗。此外，还可以根据配网实际情况，通过引入分相无功补偿或三相平衡化监控装置，确保配网系统长期处于三相平衡运行工况，达到节能降耗的目的。

2.5 谐波有效治理

根据测量数据，在变电站10kV母线上加装谐波补偿或过滤装置;对于终端用户，应对谐波含量超标的负荷进行全面治理，合理选用无源滤波器、有源滤波器和混合滤波器等谐波治理装置，降低系统损耗。

3 结束语

10kV配网的合理节能降损工作的有效开展，不仅可以确保供电具有较高安全可靠性，降低电力用户电费的支出，同时可以提高企业电能运营的经济效益和人性化服务水平。挖掘10KV配网系统中电气设备的供电能力和节能潜力，对于国家能源利用、环境保护以及资源的合理化配置均极为有利。在10kV配网节能降耗改造过程中，要充分发挥供电企业和每个电力用户节能节电的积极性，有效推动配网节能工作安全可靠、节能经济的高效稳定进行。

参考文献

[1]万善良.城市配电网节能主要途径分析[J].供用电，2008，25（02）：5-8.

[2]卢志刚，秦四娟，李海涛，等.配电网技术线损分析[J].电力系统保护与控制，2009，37（24）：177-180.

[3]董玉琴.10kV配电网无功功率平衡及优化补偿[J].甘肃电力技术，2008（03）：11-13.