关键词：电力工程；10KV配电设计；节能措施
1.电力工程10kV配电设计节能的意义
现阶段我国电力系统中用于远距离输电环节的主要是35kV及以上的输变电系统，但在实际供电中，与众多用电用户相连的是10kV输变电系统，因此，在配电线路设计中，10kV配电线路是电力配电系统的重点及核心部分。10kV配电线路在实际运行当中存在线路长、覆盖面广泛、设备整齐不一等弱点，外加因为技术缺陷、电力管理不完善及供电环境的制约影响，都使10kV配电线路出现了电能损耗的情况，一方面不利于电力能源的高效利用，另一方面也与节能减排的理念相悖。
2.电力工程中10KV配电设计中存在的浪费问题
2.1布局以及结构不合理的原因
例如部分10kV配电站没有设置在负荷中心，使得供电范围超出合理供电半径，导致线路损耗增大，并且不能保证供电质量；或者没有根据实际情况制定，只追求供电可靠和安全性而选用容量过大的变压器，整个线路出现冗余、迂回，在加大工程投资的同时又造成了电能损耗。
2.2设备方面损耗
配电变压器自身的损耗在10kV配网总损耗中约占80%。电网中运行时间较长的变压器大部分为低效率高损耗变压器，且缺陷较多.自动化水平较低，每年产生的电能浪费十分巨大。
2.3线路的损耗
当某一时刻出现负荷过大的情况就要求变压器的容量要增大，也就增加了变压器方面的投资与耗损，同时负荷曲线的变化波动使得电压表现为运行偏低，在同样功率的输送过程中，电压降低了，电流就要相应的增大，同样会造成电能损耗。解决的方案是通过有计划的提高电压来降损功率因数过低。配网系统需输送部分无功率，在输送恒定有功时，功率因数越小，则需要更大的在功率和负载电流，而线路损耗和变压器损耗均与负载电流的平方成正比，相应的导致损耗增大。
2.4三相负荷不平衡
变压器的空载损耗在正常情况下是一个恒量，而负荷损耗则随负荷的大小而变化，且与负荷电流的平方成正比。三相负荷不平衡时，三相变压器的负荷损耗可看成三只单相变压器的负荷损耗之和，当三相负荷达到平衡时，变压器的损耗最小；当变压器处于三相负荷最大不平衡运行状态时，其损耗是处于平衡状态时耗的3倍。低压电网三相负荷不平衡将反映到高压侧，在最大不平衡时，高压线路上电能损耗增加10%以上。
3.电力工程中10kV配电的节能设计方法分析
3.1合理规划电网布局
负荷功率一定的前提下，越小的供电半径出现越多，同时线路损耗程度也更低。如10kV配电线路深入至0.4kv线路负荷中心时可使0.4kv供电系统供电半径大幅缩短，线路损耗随之减少，电压质量也得到明显提升。而在供电容量恒定以及网络总电阻无明显差异的情况下，选择在负荷中心设置电源，分支越多则意味着损耗越低，且随着分支线平方而下降，因此单侧供电是不可取的。着眼于电网线路规划来看，3～4侧出线供电方案较为合理，既避免了单侧供电的弊端，又控制了因出线太多而增加的维修工作量。
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3.2选择合适的配电变压器
3.2.1应用并推广节能变压器
变压器的电能损耗是10kV输配电线路中损耗较多的部分，尤其是10kV以下的小型变压器，使用量较多，运行的时间很长，存在较大节能空间。节能变压器与传统变压器相比，具有如下优点：损耗低，其空载损耗比传统变压器减少了30%，空载电流减少了70%；噪音低，与传统电压器噪音标准值相比，减小了3～5dB；具有强大的抗短路能力，可靠性较高。
3.2.2选择合适的变压器组别
在进行电力系统10kV配电设计时，三相变压器的连接组别包括Y，yn0和D，yn11两种，目前我国的民用和工业建筑中容量在1000KVA或以下的变压器多使用Y，yn0的连接组别，但是D，yn11连接组别具有一定节能优势，表现在：其负载损耗和空载损耗都小于同容量的Y，yn0变压器；能够有效减少高次谐波电流的影响，其连接零序阻抗更小，有利于切除单相接地导致的短路故障。
3.3线路节能设计
线路设计中的节能措施可以通过两种途径实施，一是通过增大导线的横截面面积，二是通过采用节能型辅助工具。第一种方法经过相关的测损试验，得出了在环境温度相同且电缆型号统一的前提下，线路损耗会伴随导线横截面面积的加大而有所降低，从而起到了节能的良好效果。第二种方法主要是采用具有节能效果的金具来辅助提高配电线路的节能能力。电力系统中使用的诸如悬垂线夹、耐张线夹、并沟线夹、防震锤及与导线相接触的铁磁金具，极易在磁场反应下产生磁滞损耗及涡流损耗，严重时会对导线构成损坏，因此在必备的电力系统金具选择上，应优先考虑低磁或无磁类型。
3.4三相负荷的平衡
在降低10kV配电网的能耗时，将三相负荷合理平衡也是一种非常有效的手段。按照以往的情况来说，讲三相负荷合理平衡的难度相对较大，利用简单的措施调节三相负荷的平衡，最后呈现的减轻损耗的效果不明显，这一项工作应该结合用电区10kV配电网的实际运行负荷情况和配电的规律来调整三相负荷，使其达到平衡的状态。
3.5无功补偿技术的应用
10kV配电线路产生损耗的最主要原因是线路功率因数较低。功率因数与线路损耗成反比，所以，要采用无功补偿技术，提高线路的功率因数。其有效方法是在4KV主线一侧安装并联电容器，设置电容补偿柜和动态调节设备，电力用户的低压无功补偿装置会根据无功负荷的变化自动对补偿电容器进行投切，从而实现动态控制，能够降低10kV配电网络的无功电流，使有功功率的损耗降到最小，而且也不会向高压线路输送无功电能。也可以将并联电容器设置在10kV配电主线一侧，主要对配电变压器和10kV配电线路的无功损耗进行补偿，在节能降耗的同时也提高了线路终端的电压。在进行平衡就地补偿时，无功补偿的容量要综合考虑变压器的容量和功率因素以及负荷性质进行计算。
结束语：总之，研究10KV配电设计的节能措施既是经济社会稳步前行的客观要求，也是电力行业持续发展的必然趋势，这就要求我们认真分析10KV配电设计中的不足和缺陷，经反复核算与测试后获取有效的节能措施和最优的设计方案，以此实现对能源的科学利用和有效节约，进而更好的服务于自身发展和经济建设。
参考文献
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[4]李政，魏强.电力工程10kV配电设计中节能措施解析[J].中国新技术新产品.2014.
论文作者:陈晨宏
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第10期
论文发表时间:2018/9/4
标签：负荷论文; 变压器论文; 线路论文; 节能论文; 电能论文; 措施论文; 功率因数论文; 《建筑学研究前沿》2018年第10期论文;