浅谈10KV配电网节能降耗

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　　摘要：文章分析了配电网络降低有功损耗的各种管理手段和技术措施。配电网是电力系统中功率消耗的主要部分，实现10kV配电网的节能降耗具有重要意义。10kV配电网的节能降耗包括变压器降耗和线路降耗两部分。变压器降耗可以通过保障变压器经济运行、推广节能变压器和进行无功补偿等方法解决。降低线路损耗可以通过提高线路截面积、缩短传输距离和降低三相不平衡度来解决。
　　
　　关键词：配电网节能与降耗措施
　　
　　O 引言
　　配电网是电力系统中功率消耗的主要部分，实现配电网的节能降耗，对于提高供电企业的经济效益具有举足轻重的作用，对于降低能耗、减少温室气体排放也具有重要意义。作为连接电网与用户的重要桥梁，10kV线路长度在电力网中占到60％的以上，其损失在电力网的总线损中占80％以上，因此10kV配电网的节能降耗对于电力系统的节能具有至关重要的作用。电网的功率损耗主要是变压器损耗和线路损耗，因此节能降耗的主要措施也围绕这两方面展开。此外，10kV配电网涉及城市电网与农村电网，本文先以城市电网作为主要研究目标，最后说明了农村电网的特点极其措施。
　　1 降低变压器损耗的措施
　　电网中使用变压器的作用是提高输送距离，降低电能传输的总体能量消耗，一般来说，从发电、输电、供配电到用电，需要经过升压、传输、降压至适当的电压等级以便用户使用。10kV配电网所用的变压器为降压变压器，由于其数量多，总容量大，因此总损耗很大。据统计，在10kV配电网的功率损耗中，变压器的损耗占80％以上，线路损耗不足20％，因此，降低损耗的重点应放在降低变压器的损耗上。
　　变压器的功率损耗包括两部分：一是变压器的固定损耗，即与用电负荷无关的空载损耗：二是变压器的可变损耗，与电流的平方成正比。固定损耗即是在变压器铁心中产生的空载损耗，其损耗=空载损耗×时间；可变损耗即是电流在变压器线圈中产生的损耗，与变压器的负荷大小有关。
　　1．1保障变压器的安全经济运行变压器经济运行是指在保证安全可靠运行及满足供电量需求的基础上，通过对变压器进行合理配置，对变压器的运行方式进行优化选择，对变压器负载实施经济调整，从而最大限度的降低变压器的电能损耗。变压器的经济运行以降低变压器的综合功率损耗为目标，即降低变压器运行中有功功率损耗与因无功功率损耗使其增加的有功功率损耗之和。保障变压器经济的基本要求包括：合理的选择变压器组合的容量和台数；优化选择变压器综合功率损耗最低的经济运行方式；合理调整变压器负载，在综合功率损耗最低的经济运行区间运行。
　　在当前的10kV配电网中，经常出现小马拉大车或大马拉小车的状况，这便会带来功率损耗的增大。
　　△PZ％=f( )为变压器综合功率损耗与负载率 的函数特性曲线，其中 JZ2代表与额定功率综合功率损耗相同的另一负载率，进而可以得到 JZ，从而将变压器综合功率运行区间的范围划分出：经济运行范围 JZ2≤ ≤1，最佳经济运行区1.33 JZ2 ≤ ≤O.75,非经济运行区0≤ ≤ JZ2。从图1可以看出，无论是超出额定功率运行，或者在负载率极低的情况下运行，都会导致变压器综合功率损耗的大幅增大。最合理的变压器容量即为使变压器长期运行在最佳经济运行区内。
　　
　　图1双绕组变压器综合功率运行区间的划分
　　
　　1 .2大力推广节能变压器 节能变压器是指三相高压为10kV、低压为400V，额定容量为30kVA～1600kVA的油浸式和额定容量为30kVA一2500kVA的干式配电变压器。其空载损耗和负载损耗应符合国家标准GB20052―20006《三相配电变压器能效限定值及节能评价值>中节能评价值的规定。节能变压器与普通变压器相比，在综合功率损耗上有极大降低。以非晶合金变压器为例，其空载损耗可比普通S9型硅钢片变压器的降低75％～8O％。应当说明，对于非晶合金变压器与普通硅钢变压器在额定电流下的负载损耗大小相等，使用中只要负载情况相同，产生的可变损耗都相同：非晶合金变压器与硅钢变压器节能体现在不变损耗即空载损耗上。虽然推广节能变压器有利于节能降耗，但也应考虑到节能变压器的费用和更换成本，应结合电网改造和原有变压器的状况，综合考虑成本与效益考虑是否更换。超过寿命服役的变压器、国家规定淘汰的老旧变压器，能效或其他性能不符合国家标准的变压器时首先应更换的，同时应对变压器的经济运行做出作何评价，评价为运行不经济、且综合功率较大的变压器应更换。
　　1.3开展无功补偿 10kV配电网功率损耗的主要原因是功率因数低，其原因是多方面的，如供电线路支接多、线路长、辐射面光，受季节时段影响大等。功率因数的降低意味着同等电压情况下输电电流变大，不但会造成无功消耗，也会使有功功率损耗增大。加装电力电容器进行无功功率补偿是提高功率因数的的有效方法。对于10kV配电网进行无功补偿，主要是对配电变压器进行补偿，配电变压器的空载电流一般为额定电流的10％左右，功率因数仅为O.2，考虑到用户用电情况不稳定，如能将按照变压器容量10％进行补偿，则空载时功率因数提高到0.8上，在节能降耗方面的效果非常明显。此外，无功补偿对于保障电压稳定，提高电能质量都具有重要意义。进行无功补偿时，应尽量进行分散补偿，从维持整个配电网的水平出发，保障足够的无功补偿容量，实行无功功率的分区就地平衡。在当前无功功率普遍不足的情况下，适当的进行无功补偿，是减少功率损耗最直接有效也是最经济的措施之一。
　　2 降低10kV输电线路损耗的措施
　　10kV配电线路的实际损耗包括技术损耗和管理损耗，其中技术损失时实际损失在传输中的电能，而管理损失是指供电企业在生产、调度以及营销中因人为原因造成的损失。
　　2．1合理选择电缆截面积输电线路的能量损失与其阻抗成正比，增大导线截面积可以减少能量消耗，因此在满足载流量并保证电压质量的前提下，应按照经济电流密度选择合适的导线截面。截面积增大会提高单位长度导线的重量和价格，因此应综合考虑，选择适当截面积的导线。
　　2．2合理布局和分配负荷过长的线路距离必然导致损耗的增大。对于10kV配电网，应注重合理布局，使线路的实际距离尽量短。在保证负荷由最近的电源点供电的同时，合理的布置电源点，在考虑当前经济性的前提下也考虑到新增负荷，是更为有效的措施。
　　同时，三相负荷不平衡，也会增加线路、变压器的损耗，最理想的情况是三相的功率完全平衡。但因为负荷的投切是有用户而非供电企业决定的，所以在实际中时难以做到三相平衡，因此供电企业应根据负荷的性质、重要性、用电量及用电时间，尽量做到在时间和功率上都趋于平衡，从而降低功率损耗。同时，我国对于电流不平衡的度也有相应的规定，如配电变压器出口处的电流不平衡度不大于10％，干线及分支线前端的不平衡度不大于20％，中性线的电流不超过额定电流的25％等。具体措施有：定期测量三相用户的负载，检查负荷是否平衡，以便及时调整。二是单相接线用户，应综合考虑其主要输送距离、用电时间和用电量尽量均匀的分配在A、B、C三相上。三是对功率因数较低的用户，应对其所在线路加装低压电容器。
　　此外，10kV配电网中往往还存在部分线路老化严重，负荷增长过快导致实际负荷远大于原设计的输送容量等情况，这时可以结合变压器的更新改造及增设变压器并更改用户所属变压器等方式加以解决。改造已有的电源点，可以在提高供电能力的同时减少变压器和线路的综合损失。新增电源点有助于电网的整体合理布局，缩短输电距离进而减少线路损失。
　　3 降低10kV农村电网损耗的措施
　　农村电网不同于城市电网的特点有：①长期负荷以家庭用户为主，季节性的以农业与小工业负荷为主。②布局经常不合理，出现迂回供电，超长距离供电等情况。③ 经常出现违章用电或窃电等情况，造成管理损失，单户统计困难。
　　除以上适用于城市电网的方法外，结合实际工作，适用于农村电网的措施有：做好大用户与村委会的沟通工作，将变压器的进线电量精确记录，并留出一定的损耗额，将费用与村委会或大用户结算，使用户主动参与到节能降耗中来，提高用户的节能积极性。做好与用户的沟通工作，对于家庭困难的群众，予以帮助，兼顾了供电企业的社会职能的同时减少了部分管理损失。
　　4 结语
　　实现10kV配电网的节能降耗对于电力系统的节能具有重要意义。本文主要介绍了10kV配电网的节能降耗措施，对于变压器降耗可以通过保障变压器经济运行、推广节能变压器和进行无功补偿等方法解决，对于线路损耗可以通过提高线路截面积、缩短传输距离和降低三相不平衡度来解决。同时，本文介绍了农村10kV电网的特点以及实用的解决措施。
　　
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