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[摘 要]随着我国经济社会的快速发展，对于配电网络建设也提出了更高的要求，同时为了进一步降低电力输送过程中的线路损耗，需要对整体的配电网络设计方案进行优化。同时，在目前的配电网络中10kV配电网发挥着至关重要的作用，而且也是目前线路损耗问题最为凸显的部分，因此关于10kV配电网设计方案优化及其节能策略的研究具有重要意义。本文主要针对当前10kV配电网设计进行研究，对10kV配电网设计的存在的问题及优化方案进行分析，并且在此基础上提出了针对10kV配电网的节能策略，以期更好地改善我国10kV配电网络能源利用效率。
[关键词]10kV配电网络；设计方案；节能策略
中图分类号：TM125 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）01-0288-01
1、引言
经济社会的快速发展对于我国电力供应提出了新的要求和挑战，关于配电网的设计及其优化对于保障我国经济社会建设的电力能源供应至关重要。目前，我国应用最为广泛的当属10kV配电网络，其在我国广大地区获得了较大规模的推广，同时由于10kV配电网的末端直接与用户进行连接，因此配电网络的好坏将直接决定着电力供应的可靠性和安全性。同时，由于受到我国长距离输电等因素的限制，我国的配电网络线损一直居高不下，成为影响配电网络经济效益的重要因素，因此在实际的10kV配电网设计过程中还需要充分考虑到实际的配电网节能问题，通过选择合适的电力设备以及节能措施提升电能的利用效率，以获得更高的经济效益。
2、10kV配电网设计中存在的典型问题
结合对目前实际的10kV配电网的分析，在其设计过程中主要存在着以下几个方面的问题：（1）在电源点的布置方面缺乏合理性。这一问题出现的原因是电力规划部门在10kV配电网的规划过程中缺少统筹思路，使得大量的10kV电源点在区域布局方面缺乏合理性，同时电源点的数量严重不足，使得配电网的供电半径过大，这又进一步加剧了10kV配电网的线路损耗问题。而且由于电源点的布局不合理还使得部分区域的电力负荷失衡，这也在一定程度上影响了区域内配电网的稳定性和可靠性。（2）配电网络结构设计不科学。由于受制于城市发展规划等因素，使得我国目前大部分的10kV配电网在整体网络结构层面的设计缺乏科学性，同时随着时间的推移和配电网的日渐复杂，使得配电网络的检修以及维护工作变得十分困难，这也在很大程度上威胁着配电网络的安全运行。（3）10kV配电网络的运行可靠性不能满足要求，同时还存在着超负荷工作的现象。由于目前我国城镇化水平在迅速提高，然而在10kV配电网络却未进行有效的改造和扩容，使得区域内的配电网络存在着超负荷工作的问题，这也影响了配电网络的运行可靠性。
3、10kV配电网设计的优化
结合10kV配电网的技术特点，在其实际设计过程中应该对以下几点内容进行优化：（1）在设计之前要对区域内进行充分地勘察和分析。具体而言，要根据供电区域的实际规划特点对区域内的用电负荷情况进行充分地勘察和分析，以便于掌握该区域内的用电负荷发展趋势，对于确定和进一步优化区域内的10kV配电网方案大有裨益。同时，在分析的过程中要充分结合该区域内的地貌特征、用电性质以及区域发展情况等因素，以更好地保证用电数据分析的正确性。（2）稳定、可靠的10kV配电网。在实际的设计过程中，一个真正合格的10kV配电网无论是在高压或者低压变电站出现故障时，都能够保证转供全部负荷，同时在区域内不会出现断电的事故。（3）采取一定措施保证10kV配电网的可靠性。为了更好地保证10kV配电网的可靠性，可以通过在变电站周边采用10kV环网接线方法，同时还需要注意避免电磁环网的出现。（4）采取措施降低后期配电网检修的难度。在实际的10kV配电网设计过程中，为了保证后期配电网线路维护的便利性，需要在线路正常运行的前提下尽量设置分段开关，即通过分段开关的方式降低线路故障的排查难度。（5）架空网络采用中性点不接电的设计方式。为了充分保证10kV配电网的线路可靠性，降低单相电接地故障等，进一步提升配电网络的可靠性。
4、10kV配电线路设计节能策略
4.1 选择有效的配电变压器
（1）技术方面。一般会根据变压器的电压、容量、电流以及使用环境来考虑选择变压器，其中，变压器的容量选择还需根据使用区域用户的所有用电设备综合容量、使用时间来确定需要负荷。应保证在正常运行的条件下，变压器额定容量的75%～90%为变压器所承受的用电负荷。在实际运行过程中，若变压器承受用电负荷小于50%，则需将变压器更换为小容量；若变压器承受用电负荷大于90%，则需将变压器更换为大容量。另外，变压器的初级线圈电压值的选择决定于线路电源，次级线圈电压值决定于用电设备。在实际应用中，通常会选用低压三相四线制电，它可以保证动力和照明用电的同时供给。（2）经济方面。变压器在电力输送中的作用及其重要，节能减排的目标在变压器能效水平的提高上表现得异常突出。在电网损耗中，变压器损耗占到30%～40%，因此，变压器行业的节能是保证配电网节能、减少全国发电损耗的重要途径。2005年，电力行业已经推出行业标准来促进本行业对老旧变压器、能效降低的变压器进行替换，以强制性的手段减少了电能的损耗。目前市场上出现了多种型号的节能型变压器，它们都有良好的节能效果，发展前景广阔。例如非晶合金变压器，它的铁芯采用非晶合金材料制成，磁性、抗腐蚀性都很强，比起传统使用硅钢片作铁芯的变压器，非晶合金变压器减少了80%左右的空载损耗，85%左右的空载电流。另外非晶合金变压器的制作过程还减少了能源的使用、降低了材料的损耗，节省了电力消耗，还在气体排放上降低了对环境的污染。
4.2 选择合理的配电线路
（1）合理的电荷分配。在配电网正常运行的情况下，线路越长，其损耗程度也越大。若能将线路的长度缩短，相应的损耗程度就可以降低，以致达到节能的目的。所以，合理的线路布局对10kV配电网来说是必要的，在电能传输状况不受影响的前提下，尽可能缩短线路的距离。另外，电源点的合理布置也是必要的，合理的电源点能够保证让最近的电源来提供负荷。（2）合理的导线截面积选取。阻抗与线路能耗成反比，线路中的导线截面积增加，损耗就会有所降低。在选择导线的截面积时，还要保证电压的质量，另外，还需根据经济电流的密度对选择的导线截面合适程度进行判断。需要注意的是，任何事情都有一定的范围，线路中导线的截面积也不一定是越大越好，过大的导线截面积会增加电缆单位长度的重量、提升單位长度电缆的价格。因此，要根据实际情况，来选择适合的导线截面积。
4.3 选择合适的10kV配电网无功补偿装置
干式的自愈型并联电容器是目前国内使用最广泛的中压配电网的无功补偿装置。干式的自愈型并联电容器是通过采用独特的元件内熔丝进行保护。将故障元件进行隔离，在电器内部安置具有防火、防爆功能的安全材料，而元件的外部一般是采用树脂灌封，从而有效地防止空气的进入，充分地满足了城市电网的要求。干式的自愈型并联电容器具有体积小、自愈性能高、电容损失小、绿色环保以及安全可靠等显著优点。将干式的自愈型并联电容器应用在配电线路上，有助于节省投资费用，减少设备维护费用。
5、结语
在能源日益紧张的当今社会，如何达到节约能源的目的成为社会的热点问题，而电力能源为各行各业的发展提供动力，其重要性不言而喻。本文通过探讨分析提出了10kV配电网设计中的一些节能措施，对于我国建设资源节约型社会大有帮助。
[关键词]10kV配电网络；设计方案；节能策略
中图分类号：TM125 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）01-0288-01
1、引言
经济社会的快速发展对于我国电力供应提出了新的要求和挑战，关于配电网的设计及其优化对于保障我国经济社会建设的电力能源供应至关重要。目前，我国应用最为广泛的当属10kV配电网络，其在我国广大地区获得了较大规模的推广，同时由于10kV配电网的末端直接与用户进行连接，因此配电网络的好坏将直接决定着电力供应的可靠性和安全性。同时，由于受到我国长距离输电等因素的限制，我国的配电网络线损一直居高不下，成为影响配电网络经济效益的重要因素，因此在实际的10kV配电网设计过程中还需要充分考虑到实际的配电网节能问题，通过选择合适的电力设备以及节能措施提升电能的利用效率，以获得更高的经济效益。
2、10kV配电网设计中存在的典型问题
结合对目前实际的10kV配电网的分析，在其设计过程中主要存在着以下几个方面的问题：（1）在电源点的布置方面缺乏合理性。这一问题出现的原因是电力规划部门在10kV配电网的规划过程中缺少统筹思路，使得大量的10kV电源点在区域布局方面缺乏合理性，同时电源点的数量严重不足，使得配电网的供电半径过大，这又进一步加剧了10kV配电网的线路损耗问题。而且由于电源点的布局不合理还使得部分区域的电力负荷失衡，这也在一定程度上影响了区域内配电网的稳定性和可靠性。（2）配电网络结构设计不科学。由于受制于城市发展规划等因素，使得我国目前大部分的10kV配电网在整体网络结构层面的设计缺乏科学性，同时随着时间的推移和配电网的日渐复杂，使得配电网络的检修以及维护工作变得十分困难，这也在很大程度上威胁着配电网络的安全运行。（3）10kV配电网络的运行可靠性不能满足要求，同时还存在着超负荷工作的现象。由于目前我国城镇化水平在迅速提高，然而在10kV配电网络却未进行有效的改造和扩容，使得区域内的配电网络存在着超负荷工作的问题，这也影响了配电网络的运行可靠性。
3、10kV配电网设计的优化
结合10kV配电网的技术特点，在其实际设计过程中应该对以下几点内容进行优化：（1）在设计之前要对区域内进行充分地勘察和分析。具体而言，要根据供电区域的实际规划特点对区域内的用电负荷情况进行充分地勘察和分析，以便于掌握该区域内的用电负荷发展趋势，对于确定和进一步优化区域内的10kV配电网方案大有裨益。同时，在分析的过程中要充分结合该区域内的地貌特征、用电性质以及区域发展情况等因素，以更好地保证用电数据分析的正确性。（2）稳定、可靠的10kV配电网。在实际的设计过程中，一个真正合格的10kV配电网无论是在高压或者低压变电站出现故障时，都能够保证转供全部负荷，同时在区域内不会出现断电的事故。（3）采取一定措施保证10kV配电网的可靠性。为了更好地保证10kV配电网的可靠性，可以通过在变电站周边采用10kV环网接线方法，同时还需要注意避免电磁环网的出现。（4）采取措施降低后期配电网检修的难度。在实际的10kV配电网设计过程中，为了保证后期配电网线路维护的便利性，需要在线路正常运行的前提下尽量设置分段开关，即通过分段开关的方式降低线路故障的排查难度。（5）架空网络采用中性点不接电的设计方式。为了充分保证10kV配电网的线路可靠性，降低单相电接地故障等，进一步提升配电网络的可靠性。
4、10kV配电线路设计节能策略
4.1 选择有效的配电变压器
（1）技术方面。一般会根据变压器的电压、容量、电流以及使用环境来考虑选择变压器，其中，变压器的容量选择还需根据使用区域用户的所有用电设备综合容量、使用时间来确定需要负荷。应保证在正常运行的条件下，变压器额定容量的75%～90%为变压器所承受的用电负荷。在实际运行过程中，若变压器承受用电负荷小于50%，则需将变压器更换为小容量；若变压器承受用电负荷大于90%，则需将变压器更换为大容量。另外，变压器的初级线圈电压值的选择决定于线路电源，次级线圈电压值决定于用电设备。在实际应用中，通常会选用低压三相四线制电，它可以保证动力和照明用电的同时供给。（2）经济方面。变压器在电力输送中的作用及其重要，节能减排的目标在变压器能效水平的提高上表现得异常突出。在电网损耗中，变压器损耗占到30%～40%，因此，变压器行业的节能是保证配电网节能、减少全国发电损耗的重要途径。2005年，电力行业已经推出行业标准来促进本行业对老旧变压器、能效降低的变压器进行替换，以强制性的手段减少了电能的损耗。目前市场上出现了多种型号的节能型变压器，它们都有良好的节能效果，发展前景广阔。例如非晶合金变压器，它的铁芯采用非晶合金材料制成，磁性、抗腐蚀性都很强，比起传统使用硅钢片作铁芯的变压器，非晶合金变压器减少了80%左右的空载损耗，85%左右的空载电流。另外非晶合金变压器的制作过程还减少了能源的使用、降低了材料的损耗，节省了电力消耗，还在气体排放上降低了对环境的污染。
4.2 选择合理的配电线路
（1）合理的电荷分配。在配电网正常运行的情况下，线路越长，其损耗程度也越大。若能将线路的长度缩短，相应的损耗程度就可以降低，以致达到节能的目的。所以，合理的线路布局对10kV配电网来说是必要的，在电能传输状况不受影响的前提下，尽可能缩短线路的距离。另外，电源点的合理布置也是必要的，合理的电源点能够保证让最近的电源来提供负荷。（2）合理的导线截面积选取。阻抗与线路能耗成反比，线路中的导线截面积增加，损耗就会有所降低。在选择导线的截面积时，还要保证电压的质量，另外，还需根据经济电流的密度对选择的导线截面合适程度进行判断。需要注意的是，任何事情都有一定的范围，线路中导线的截面积也不一定是越大越好，过大的导线截面积会增加电缆单位长度的重量、提升單位长度电缆的价格。因此，要根据实际情况，来选择适合的导线截面积。
4.3 选择合适的10kV配电网无功补偿装置
干式的自愈型并联电容器是目前国内使用最广泛的中压配电网的无功补偿装置。干式的自愈型并联电容器是通过采用独特的元件内熔丝进行保护。将故障元件进行隔离，在电器内部安置具有防火、防爆功能的安全材料，而元件的外部一般是采用树脂灌封，从而有效地防止空气的进入，充分地满足了城市电网的要求。干式的自愈型并联电容器具有体积小、自愈性能高、电容损失小、绿色环保以及安全可靠等显著优点。将干式的自愈型并联电容器应用在配电线路上，有助于节省投资费用，减少设备维护费用。
5、结语
在能源日益紧张的当今社会，如何达到节约能源的目的成为社会的热点问题，而电力能源为各行各业的发展提供动力，其重要性不言而喻。本文通过探讨分析提出了10kV配电网设计中的一些节能措施，对于我国建设资源节约型社会大有帮助。