何恩广
沈阳铁路局概预算审查所 辽宁沈阳 110001
摘要：本文对10KV及以下的配电设计中存在的浪费问题和一些可以采用的改进措施进行了一些分析和讨论，从而对配电工程设计做出一些合理的改进，对提升我国配电网的管理水平具有非常重要的意义。
关键词：配电设计；合理配置；变压器；无功补偿
前言
伴随着经济的拓展，各行业的用电耗费，都凸显着递增的总倾向。配电设计应明辨特有的供需矛盾，有序限缩配网损耗。降损节能不但可以减少用户电费支出，提高供电企业经济效益，挖掘配电设备供电潜力，而且对国家能源利用、环境保护、资源优化配置有很大帮助。
1、10KV配电设计中存在的浪费问题
1.1 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。
1.2 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cosφ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。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。
1.3 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、科学合理的设置配电线路
2.1 缩短0.4kV线路供电半径
供电半径设计合理能够有效提高电网输送功率，减少线路的损耗，保障供电质量。将10kV配电线路深入0.4kV系统负荷的中心，能够缩短0.4kV配电线路的供电半径，从而提高电压质量。在进行电力工程10kV配电设计时，在不影响用户正常使用的情况下，将独立变电所的位置尽量靠近负荷中心，利用负荷电能、功率矩法和负荷指示图确定近似位置。此外，将电源设置靠近负荷中心，在供电容量不变和配电网电阻接近的情况下，增加分支线路能够降低损耗，所以应避免单侧出线供电。
2.2 选择10kV线路大截面导线
将10kV配电线路更换为大截面的导线，能够有效降低线路的电阻，满足供电需求，保证输送负荷不变，又能实现节能降耗。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆功率损耗的计算公式为△P=3I2R×10-3，，将换线前电阻设为R1，换线后电阻设为R2，则降低的功率损耗百分比为：
△P%=△P1-△P2/△P1*100%
=3I2（R1-R2）×10-3/3I2R1×10-3*100%=（1-R2/R1）*100%
假设每千瓦电价是a元，相邻截断电缆每米的价格相差是b元，增大导线截面之后，减少的电费M和增加的投资N是：M=△Wx×a（元），N=b×L（元），其中Wx是有功电能损耗的下降值，L是导线长度，使用四芯电缆进行埋地敷设，计算出电流在环境温度30℃时的载流量，增大截面后节约的电能如表1所示。
2.3 使用架空绝缘导线
架空绝缘导线技术是一种新型的输电电路架设技术，与传统的裸导线架设相比，能够提高供电的稳定性和可靠性，减少了线路之间的短路问题，不会造成大面积的停电现象，减少线路维修工作，增强了线路利用率；使用架空绝缘导线所占空间更小，线路能够在狭小通道内穿过，与裸导线相比，线路走廊缩小了一半；绝缘导线多了一层绝缘保护层，比裸导线的绝缘性能优越，不易受到氧化腐蚀，延长线路的使用寿命，能够降低电能损失。
3、选择合适的配电变压器
3.1 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。过去电力系统中主要使用的是S9型号的变压器，目前已被S11型号的节能变压器所取代，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 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。
4、应用无功补偿技术
4.1 无功补偿的作用
无功补偿指的是在电力系统中提高电网的功率因数，降低供电变压器和输配线路的损耗，提高了供电效率，使供电环境得到改善。对10kV配电系统采取无功补偿措施，能够减少谐波污染，降低无功电流流动造成的有功损耗，提高系统运行的安全性和稳定性，保证电压质量，起到节能效果。
4.2 10kV配电设计中应用无功补偿技术的方式
10kV配电线路产生损耗的最主要原因是线路功率因数较低。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。
5、结束语
综上所述，合理设置配电线路，选择合适的配电变压器，利用无功补偿技术，采取科学合理的节能降耗措施，积极响应国家节能减排的号召，需要不断加大科技投入力度，因地制宜，积极探索，认真落实，有效地搞好配电网降损节能工作，从而取得更好的经济效益和社会效益。
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论文作者:何恩广
论文发表刊物:《基层建设》2015年4期
论文发表时间:2015/9/23
标签：变压器论文; 线路论文; 负荷论文; 导线论文; 电能论文; 节能论文; 电流论文; 《基层建设》2015年4期论文;