摘要：10kV配電網(wǎng)的無功損耗占整個(gè)電力系統(tǒng)無功損耗的比重很大，實(shí)現(xiàn)10kV配電網(wǎng)的節(jié)能是輸配電系統(tǒng)的一件大事。10kV配電網(wǎng)節(jié)能的關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)變壓器的節(jié)能降耗。目前采取的主要技術(shù)措施是合理調(diào)整運(yùn)行電壓，平衡三相負(fù)荷，推廣節(jié)能變壓器和開展無功補(bǔ)償。在降低電線損耗方面，合理選擇導(dǎo)線截面和合理布局網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是必須考慮的兩個(gè)因素。

關(guān)鍵字：10kV配電網(wǎng)；無功損耗；節(jié)能；途徑

城市配電網(wǎng)更是電力系統(tǒng)能量損耗的主體部分，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的節(jié)能降耗是十一五期間我國的GDP能耗要比十五期間降低20％的重要組成部分，將對(duì)供電企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)利潤起著舉足輕重的作用。在電力網(wǎng)的組成中，1OkV供電線路是連接電力網(wǎng)和電力用戶的橋梁。線路長度在電力網(wǎng)中占60％以上，其線損率在電力網(wǎng)的總線損中占80％以上。由于電網(wǎng)的線損主要是變壓器損耗和線路損耗，所以配電網(wǎng)的降損節(jié)能，也就是對(duì)電網(wǎng)中所有的變壓器和電力線路進(jìn)行優(yōu)化。由于負(fù)荷增長速度快而配電網(wǎng)建設(shè)投資滯后，1OkV供電線路在節(jié)能降耗方面有著很大的挖掘潛力。

降低變壓器損耗

在電力系統(tǒng)中，變壓器是生產(chǎn)過程中的主要設(shè)備。一般來說，從發(fā)電、供電一直到用電，需要經(jīng)過三至五次變壓器的變壓過程，特別是配電變壓器，其數(shù)量多，容量大，總損耗很大。據(jù)有關(guān)資料，在1OkV線路的損耗中配電變壓器的損耗占80％以上，1OkV線路的損失不到20％。因此，配電變壓器的損耗是配電網(wǎng)損耗的主要組成部分，降低配電變壓器的損耗對(duì)于降低整個(gè)配電網(wǎng)的損耗效果非常明顯。方法主要有：使用低損耗的新型變壓器、合理配置配電變壓器容量等。在整個(gè)電網(wǎng)所裝接的變壓器中，尤以廣大用戶所安裝的配電變壓器臺(tái)數(shù)多且總量大，因此，配電變壓器的節(jié)能就自然是用戶及設(shè)計(jì)者首先應(yīng)注意的課題。

1 合理調(diào)整運(yùn)行電壓

通過調(diào)整變壓器分接頭、在母線上投切電力電容器等手段，在保證電壓質(zhì)量的基礎(chǔ)上適度地調(diào)整運(yùn)行電壓。因?yàn)橛泄p耗與電壓的平方成正比關(guān)系，所以合理調(diào)整運(yùn)行電壓可以達(dá)到降損節(jié)電效果。

自動(dòng)調(diào)壓器是一種可以自動(dòng)跟蹤輸入電壓變化而保證恒定輸出電壓的三相自耦式變壓器，它可以在20％的范圍內(nèi)對(duì)輸入電壓進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。自動(dòng)調(diào)壓器(SVR)能夠在資金不足的情況下，投入較少的資金，改善用戶電壓質(zhì)量，獲得較大的社會(huì)效益，自動(dòng)調(diào)壓器和自動(dòng)無功補(bǔ)償裝置配合使用，能夠達(dá)到降損節(jié)能的目的，以提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

由于自動(dòng)調(diào)壓器這一新設(shè)備目前還未得到廣泛的認(rèn)識(shí)，在選擇和使用維護(hù)中存在一些不當(dāng)?shù)牡胤?，例如，調(diào)壓范圍不符合實(shí)際、安裝地點(diǎn)不合適以及運(yùn)行維護(hù)不到位等。另外制造廠家還要定期回訪，征求使用單位的意見，及時(shí)處理使用中出現(xiàn)的新問題。

2 平衡三相負(fù)荷

如果三相負(fù)荷不平衡，會(huì)增加線路、配電變壓器的損耗。(1)變壓器的損耗包括空載損耗和負(fù)荷損耗。正常情況下變壓器運(yùn)行電壓基本不變，即空載損耗是一個(gè)恒量。而負(fù)荷損耗則隨變壓器運(yùn)行負(fù)荷的變化而變化，且與負(fù)荷電流的平方成正比。當(dāng)三相負(fù)荷不平衡運(yùn)行時(shí)，變壓器的負(fù)荷損耗可看成三只單相變壓器的負(fù)荷損耗之和。當(dāng)三相負(fù)荷達(dá)到平衡時(shí)，變壓器的損耗最??；當(dāng)變壓器處于三相負(fù)荷最大不平衡運(yùn)行狀態(tài)時(shí)的變損是處于平衡是的3倍。因此調(diào)整臺(tái)區(qū)三相負(fù)荷分配，使其達(dá)到平衡，是降低變壓器損耗(4％～6％)的一個(gè)重要的措施。(2)增加高壓線路損耗。低壓側(cè)三相負(fù)荷平衡時(shí)，高壓側(cè)也平衡；低壓電網(wǎng)三相負(fù)荷不平衡將反映到高壓側(cè)，在最大不平衡時(shí)，高壓線路上電能損耗增加12．5％。

電力變壓器運(yùn)動(dòng)規(guī)程規(guī)定，配電變壓器出口處的電流不平衡度不大于1O％，干線及分支線首端的不平衡不大于20％，中性線的電流不超過額定電流的25％。這是由于在配電系統(tǒng)中，有的相電流較小，有的相電流接近甚至超過額定電流，使得變壓器三相負(fù)荷出現(xiàn)不平衡，導(dǎo)致線損大幅增加并影響到供電安全性。改善三相負(fù)荷不平衡的方法：一是定期測(cè)量三相接線戶的負(fù)載，檢查三相負(fù)荷是否平衡，如不平衡，應(yīng)及時(shí)調(diào)整。二是三組單相接戶線，應(yīng)盡量由一根電桿上分別從A、B、C三相引下，以減少中性線電流。三是減少單相接戶線的總長，如線路較長，應(yīng)重架設(shè)三相四線制線路。四是在單相接戶線回路中，如功率因數(shù)較低，應(yīng)加裝低壓電容器。五是在配電室或大電力用戶內(nèi)加裝三相斷相保護(hù)，使任一導(dǎo)線斷線或任一保險(xiǎn)熔斷時(shí)，能及時(shí)發(fā)出信號(hào)或切斷電源，及日寸消除故障。

3 推廣節(jié)能變壓器

非晶合金變壓器節(jié)能效果明顯。比普通S9型硅鋼片變壓器的空載損耗降低80％左右，且對(duì)輸電系統(tǒng)無特殊要求，無論是電力使用高峰或是低估它都可以連續(xù)節(jié)能，對(duì)長期處于負(fù)荷低時(shí)段或季節(jié)的城市電網(wǎng)和農(nóng)村電網(wǎng)節(jié)能降耗尤為重要。非晶合金變壓器相對(duì)于傳統(tǒng)的硅鋼型變壓器，在其壽命期間持續(xù)節(jié)能效果也十分明顯。因此，國家和各地電網(wǎng)公司對(duì)使用非晶合金變壓器這一環(huán)保節(jié)能產(chǎn)品的認(rèn)識(shí)上趨于統(tǒng)一，并正在加大對(duì)非晶合金變壓器的推廣力度。

目前，我國每年新增配電變壓器50～60萬臺(tái)，配網(wǎng)每年更新變壓器35萬臺(tái)。根據(jù)我們的測(cè)算，至201O年，如果1O％的配電變壓器改用非晶材料，我國對(duì)非晶合金帶材的需求量將高達(dá)6．5萬噸以上。

目前國內(nèi)已經(jīng)開發(fā)出各種節(jié)能型的變壓器，主要是顯著降低了變壓器的空載損耗，但因其造價(jià)比傳統(tǒng)配電變壓器高出30％～80%，而將健康的高能耗配變更換為節(jié)能變壓器的經(jīng)濟(jì)回收期一般達(dá)到20年左右。因此，出于經(jīng)濟(jì)成本的考慮，無論是專變用戶還是供電企業(yè)，要放棄現(xiàn)在尚能運(yùn)行的S7、S9系列改用S11、S13等系列的配變的主觀愿望基本上是沒有的。這在很大程度上影響了配電變節(jié)能降耗改造工作的進(jìn)度。

4 開展無功補(bǔ)償

1OkV供電線路損耗大的主要原因是線路的功率因數(shù)低，由于供電線路點(diǎn)多、線長、面廣、負(fù)荷季切性強(qiáng)，加之大馬拉小車等多種因數(shù)，致使功率因數(shù)有的竟低于O．4以下。由于線路損耗同功率因數(shù)的平方成反比，故提高功率因數(shù)降低線路損耗的效果特別顯著。實(shí)踐證明，在受電端加裝電力電容器是提高功率因數(shù)降損節(jié)電的行之有效的方法。在加裝電力電容器8寸還要使無功分散補(bǔ)償就地平衡，使無功補(bǔ)償更接近于負(fù)荷末端，從而把電能損耗降低到最低限度。

在對(duì)1OkV線路進(jìn)行無功補(bǔ)償時(shí)，主要是對(duì)配電變壓器進(jìn)行補(bǔ)償。由于變壓器的空載電流一般占額定電流的1O％左右，功率因數(shù)為O．2左右，故按變壓器容量的1O％進(jìn)行補(bǔ)償，就能將空載時(shí)的功率因數(shù)提高到O．8以上，在降損節(jié)電方面的效果十分顯著。

1OkV配電線路存在電壓過低或偏高問題，其原因除了電網(wǎng)結(jié)構(gòu)不合理和導(dǎo)線過細(xì)外，主要是無功功率不足或過剩。系統(tǒng)的無功功率對(duì)電壓影響極大，無功功率不足，將引起電網(wǎng)電壓下降，而無功過剩將引起電網(wǎng)電壓偏高。在電網(wǎng)運(yùn)行中，因大量非線性負(fù)載的投運(yùn)，它們除要消耗有功功率外，還要消耗一定的無功功率，負(fù)荷電流通過線路、變壓器將會(huì)產(chǎn)生功率與電能損耗。要維持整個(gè)系統(tǒng)的電壓水平，就必需有足夠的無功補(bǔ)償容量，實(shí)行無功分區(qū)分壓就地平衡，同時(shí)要求有足夠的無功調(diào)節(jié)能力，在允許的電壓偏差范圍內(nèi)，采用調(diào)壓與補(bǔ)償電容器相結(jié)合的措施，實(shí)現(xiàn)高峰負(fù)荷時(shí)較高電壓運(yùn)行和低谷負(fù)荷時(shí)較低電壓運(yùn)行的逆調(diào)壓要求。

1OkV柱上無功自動(dòng)補(bǔ)償裝置中設(shè)置了完善的保護(hù)功能，以控制各種故障的發(fā)展，更好地提高功率因數(shù)、降低電能損失、減少設(shè)備損壞，提高電網(wǎng)的可靠性。當(dāng)無功補(bǔ)償系統(tǒng)處于獨(dú)立工作狀態(tài)時(shí)，補(bǔ)償點(diǎn)的選取直接影響到補(bǔ)償效果。尤其在距離較長的線路上進(jìn)行集中補(bǔ)償，如農(nóng)電網(wǎng)線路，補(bǔ)償點(diǎn)的影響更加明顯。一些距離很長或帶有特殊負(fù)荷的線路(如電氣化鐵路的機(jī)車牽引電力線)為保證補(bǔ)償效果，往往在一條線路上安裝多臺(tái)補(bǔ)償設(shè)備。

降低電線損耗

1OkV配電線路的實(shí)際線損分為管理線損和技術(shù)線損。管理線損通過管理和組織上的措施來降低；技術(shù)線損通過各種技術(shù)措施來降低。降低網(wǎng)損的技術(shù)措施，包括需要增加一定投資，對(duì)電力網(wǎng)進(jìn)行技術(shù)改造的措施和不需要增加投資，僅需改善電網(wǎng)運(yùn)行方式的措施。技術(shù)線損主要是指供電企業(yè)從進(jìn)網(wǎng)的關(guān)口表到客戶的終端貿(mào)易結(jié)算表之間輸、變、配電過程中所產(chǎn)生的電能損失，主要是由電流通過電阻產(chǎn)生的熱損失、變壓器在通電過程中鐵心產(chǎn)生的鐵損及漏電產(chǎn)生的損失等組成。管理線損是指供電企業(yè)在安全生產(chǎn)、合理調(diào)度及市場(chǎng)營銷過程中造成的電能損失，如計(jì)量設(shè)備誤差，抄表核算過程中漏抄、錯(cuò)抄、錯(cuò)算及竊電等產(chǎn)生的損失。線損率指標(biāo)是一個(gè)綜合性的指標(biāo)，它的高低反映出企業(yè)的技術(shù)、設(shè)備和管理等多方面的水平。降低線損不但直接提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，而且可增加對(duì)用戶的供電量，有一定的社會(huì)效益。

1 合理選擇導(dǎo)線截面

線路的能量損耗同電阻成正比，增大導(dǎo)線截面可以減少能量損耗。在滿足載流量、保證電壓質(zhì)量的前提下，應(yīng)按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面。根據(jù)對(duì)線路理論線損的計(jì)算實(shí)例發(fā)現(xiàn)，1OkV線路線損主要發(fā)生在主干線的前1～2段上，低壓線損主要發(fā)生在大負(fù)荷的回路上。所以對(duì)電流較大的回路一定要注意供電距離盡量短，線徑適當(dāng)增大。

2 合理布局網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

在供出同樣負(fù)荷功率的前提下，供電半徑越小出線越多，線損越低。電源設(shè)在負(fù)荷中心(負(fù)荷中心是指負(fù)荷矩即輸送容量與輸送距離的乘積的中心，不是負(fù)荷位置的中心，計(jì)算負(fù)荷中心時(shí)應(yīng)使負(fù)荷中心兩端的負(fù)荷矩相等)，在網(wǎng)絡(luò)總電阻相等、供電容量相同的條件下，分支線越多損耗越小，而且隨分支線平方在下降，所以應(yīng)盡量避免向單側(cè)供電，同時(shí)從規(guī)劃方面考慮，提倡三側(cè)或四側(cè)出線供電為主，因?yàn)樘喑鼍€也會(huì)增加投資和維修工作量。在城鄉(xiāng)配電網(wǎng)中還存在著一些迂回供電情況，應(yīng)盡快加以切改，以減免由于供電方式不合理造成的網(wǎng)絡(luò)損失。