钱宇

摘要：近年来，随着经济结构的深化改革，资源节约成为加快经济发展方式转变的主要方向和途径。本文将对当前电力工程10kV配电设计中的节能问题进行分析，并在此基础上提出一些建设性建议，以供参考。

关键词：电力工程；10kV配电网；设计；节能措施

10kV配电设计节能是电力工程可持续发展的重要环节，关系着整个电力工程建设事业的可持续发展，因此应当加强重视。

1、电力工程建设中的10kV配电设计节能问题分析

10kV配电系统设计过程中可以看到，一些10kV配电站未设在负荷中心位置，以致于供电范围超供电半径，线路损耗随之增大，供电质量和供电水平难以提高；同时，片面地追求供电的实效性，选用的变压器容量过大，配电线路出现冗余、迂回，造成了严重的电能损耗。同时，存在着另一个比较严重的问题是因线路设计不合理而造成的损耗，具体表现在以下几个方面：

第一，线径过小，线路电阻过大。从理论上来讲，线损、电阻值之间成正比，线径越小，则线损就会越大。同时，还存在着负荷曲线异常波动问题，负荷曲線波动造成线损增加；当某时刻负荷过大时，必须增大变压器容量，因此导致变压器投资、耗损增大。当负荷曲线发生变化和波动时，运行电压偏低，同样功率条件下的电能输送过程中会降低电压，而电流随之增大，以致于电能损耗增大。

第二，功率因数过低，导致电能损耗。配电网需输送无功功率，恒定有功输送过程中，cosφ（功率因数）越小，线路损耗和变压器损耗均与负载电流的平方成正比，所以损耗增大。

第三，三相荷载不平衡。由于设计不合理，变压器空载损耗正常时为恒量，而负荷损耗随负荷发生变化，与负荷电流平方成正比关系。如果三相负荷不平衡，则三相变压器荷载损耗可视为三只单相变压器损耗总量；三相负荷处于平衡状态时，变压器运行过程中的能量损耗最小。对于低压电网而言，三相负荷的不平衡反映到高压侧，最大不平衡状态下，高压线路损耗将另加至少10%。

2、电力工程10kV配电设计中节能措施

基于以上对电力工程10kV配电设计中存在的节能问题分析，笔者认为要想有效提高节能效果，可从以下几个方面着手：

2.1合理布设配电线路

第一，尽可能缩短线路供电半径值。供电半径大小在一定程度上关系着电网系统的输电功率，通过有效减少线损，可确保供电质量。配电线路设计过程中，建议深入配电系统负荷中心，缩短配电线路实际供电半径，以此来提高电压水平、减少线损。在电力工程10kV配电设计过程中，在不影响正常用电的条件下，建议将独立变电所设在靠近负荷中心的位置，并且利用负荷电能、符合指示图以及功率矩法来确定合理的位置。同时，还要将电源设在靠近负荷中心的位置，在供电容量不变、配电网电阻非常接近的条件，适当地增加分支线路，这样可以起到有效降低线损的目的，在此过程中需避免出现单侧出线供电的方式，以实现节能之目的。

第二，10kV线路导线截面应当足够大。配电系统设计过程中，应当将10kV配电线路更换成大截面导线，这样可以有效降低线路电阻，确保负荷不变的情况下，实现节能、降耗之目的。一般而言，功率损耗可通过△P=3I2R×10-3这一公式来计算，换线前电阻设定为R1，将换线之后的电阻设定为R2，功率损耗降低百分比可通过以下公式进行计算：

△P%=△P1-△P2/△P1*100%

=3I2（R1-R2）×10-3/3I2R1×10-3*100%=（1-R2/R1）*100%

如果每千瓦电价为A元，而且相邻的截断电缆每米价格差为B元，则在导线截面增大后，增加的电费M和投资N可表示为：M=△Wx×A，N=B×L，其中Wx代表有功电能损耗降值，而L代表的是导线的长度，利用四芯电缆埋地敷设之，然后对电流在30℃环境条件下的载流量进行计算。

第三，架空绝缘导线的选用。对于架空绝缘导线而言，其作为现代先进的输电电路架设方式，较之于传统裸导线架设形式而言，可以确保电力系统运行的安全可靠性，并且有效减少了电力系统中的线路短路问题，避免出现大面积停电等不良现象；架空绝缘导线技术的应用，可以节约空间，而且线路可在相对较为狭小的通道内有效穿过，较之于传统的裸导线，线路走廊至少可以缩小一半。

2.2变压器合理选择与节能设计方案

对于变压器而言，其作为配电线路系统中不可或缺的一部分，在节能设计过程中也是重点。一般而言，理想的应用状态是确保平均负荷率在额定容量的1/2至3/4之间，实际工作过程中因变压器的负载、功率因数不固定，而且可能会出现超载情况，所以变压器选择过程中，尤其容量选择时需充分考虑其最大效率，并且要兼顾其他方面的内容，比如容量要适中。实践中可以看到，如果容量太大，则可能会因空载而造成损耗；如果容量太小，则负载过大、过负荷等都会导致负载损耗。因此，在电力工程10kV配电设计中节能设计过程中，应当根据实际用途和需求，选择容量适宜的变压器及相关设备。实践中，企业可根据自身的条件、情况，科学配置变压器类型和数目。比如，一般负荷为三级的，可布设一台变压器；如果一、二级负荷占比较重，则需布设两个电源对其进行供电，并且装设两台变压器；对于特殊场合，可利用多台小容量变压器，比如受作业条件、运输条件的限制，在井下施工过程中所用到的变电站等，需选用能耗低、效率高的节能型小容量变压器设备。总之，根据实际需求和施工条件，选择合适的变压器，对于实现节能降耗，具有非常重要的作用。

2.3 采用无功补偿技术实现节能降耗

除以上设计措施外，为了提高节能降耗水平，建议采用适当的无功补偿技术。在配电设计过程中的无功补偿方式，主要有以下两种形式。

第一，就地平衡补偿方式。将并联电容器布设在母线侧，并且设计和安装电容补偿柜、动态调节设备，使用户低压端无功补偿设备严格按用户无功负荷的变换进行自动投切补偿电容器，从而对其进行动态化管控。采用该种设计方案，既可以避免反送无功电能，又可以使配电线路无功电流降至最小，这是一种理想的状态，也是节能设计的目标。同时，还可以将并联电容器及相关设备安装在母线侧，以此来补偿配电线路自身、变压器无功损耗，并且对线路末端的电压进行有效提高。基于负荷的性质、功率因数以及变压器容量等，可对无功补偿容量进行计算。比如，对某煤矿企业因使用了较多的三相用电设备，建议采取三相电容自动补偿方式。由于补偿无功功率调节的采样信号是三相中的任一相，则另外两相可能会过补偿、欠补偿，因此对电网的安全运行产生了不利影响。

第二，单独就地补偿。该种补偿方式适用于经常投运、负荷稳定以及容量较大的电气设备。比如，感应电动机或者高频炉等电气设备，需单独安装相应的就地补偿设备，以此来补偿之。

结语：电力工程作为能源消耗大户，10kV配电设计中的节能措施应用非常重要，因此应当从电网布局、电力设备优化选择以及无功补偿技术应用等方面着手，进行综合考虑，只有这样才能实现节能降耗之目的。

参考文献：

[1]李展能.小区10kV高压供配电系统的设计[J].科技致富向导，2013（06）.

[2]杨建强.配电线路故障主因分析及应对措施[J].科学之友，2011（24）.

[3]马静波.浅析变电站的故障分析和防范措施[J].机电信息，2011（15）.

[4]黄小兵.10kV配电线路设计技术要点分析[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2011（07）.

[5]余绪和.10kV配电线路设计优化及节能研究[J].电源技术应用，2014（03）.