10kV配電設(shè)計(jì)中節(jié)能方案研究

【摘要】時(shí)代的發(fā)展帶來(lái)的是人們對(duì)用電需求的提高，隨之而來(lái)的問(wèn)題就是如何才能最大限度的發(fā)揮其作用，本文主要研究在城市配電設(shè)計(jì)中節(jié)能環(huán)節(jié)存在的一些問(wèn)題，并提出相應(yīng)的改進(jìn)思路，為今后的配電設(shè)計(jì)工作提供參考。

【關(guān)鍵詞】配電設(shè)計(jì)；變壓器；節(jié)能

1.10kV配電設(shè)計(jì)中存在的節(jié)能問(wèn)題

首先是布局以及結(jié)構(gòu)不合理導(dǎo)致的損耗。如有的10kV配電站沒(méi)有設(shè)置在負(fù)荷中心，使得供電范圍超出合理供電半徑，導(dǎo)致線(xiàn)路損耗增大，同時(shí)供電質(zhì)量難以讓人滿(mǎn)意；另外的問(wèn)題是沒(méi)有從實(shí)際情況出發(fā)，只追求供電可靠性，選用容量過(guò)大的變壓器，整個(gè)線(xiàn)路出現(xiàn)冗余和迂回情況，在加大工程投資的同時(shí)又造成了電能損耗。

其次是線(xiàn)路方面的損耗：

①線(xiàn)徑過(guò)小，造成的結(jié)果是線(xiàn)路的電阻值過(guò)大，而我們都知道線(xiàn)損與電阻值是成正比的，因此，線(xiàn)徑越小線(xiàn)損越大。

②負(fù)荷曲線(xiàn)異常波動(dòng)。負(fù)荷曲線(xiàn)的波動(dòng)帶來(lái)的是線(xiàn)損的增加，另外一方面當(dāng)某一時(shí)刻出現(xiàn)負(fù)荷過(guò)大的情況，相應(yīng)的就要求變壓器的容量要增大，也就增加了變壓器方面的投資與耗損，同時(shí)負(fù)荷曲線(xiàn)的變化波動(dòng)使得電壓表現(xiàn)為運(yùn)行偏低，在同樣功率的輸送過(guò)程中，電壓降低了，電流就要相應(yīng)的增大，同樣會(huì)造成電能損耗。解決的方案是通過(guò)有計(jì)劃的提高電壓來(lái)降損。

③功率因數(shù)過(guò)低。配網(wǎng)系統(tǒng)需輸送部分無(wú)功功率，在輸送恒定有功時(shí)，功率因數(shù)cosφ越小，則需要更大的視在功率和負(fù)載電流，而線(xiàn)路損耗和變壓器損耗均與負(fù)載電流的平方成正比，相應(yīng)的導(dǎo)致?lián)p耗增大。

④三相負(fù)荷不平衡：變壓器的空載損耗（即鐵損）在正常情況下是一個(gè)恒量，而負(fù)荷損耗（即銅損）則隨負(fù)荷的大小而變化，且與負(fù)荷電流的平方成正比。三相負(fù)荷不平衡時(shí)，三相變壓器的負(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)，其損耗是處于平衡狀態(tài)時(shí)損耗的3倍。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(xiàn)路上電能損耗增加10%以上。

第三是設(shè)備方面損耗嚴(yán)重：配電變壓器自身的損耗在10kV配網(wǎng)總損耗中約占80%。電網(wǎng)中運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)的變壓器大部分為低效率高損耗變壓器，且缺陷較多.自動(dòng)化水平較低，每年產(chǎn)生的電能浪費(fèi)十分巨大。

2.10kV配電設(shè)計(jì)節(jié)能方案

2.1 變壓器的節(jié)能方案

變壓器在配電設(shè)計(jì)中的應(yīng)用較為廣泛，理想的使用狀態(tài)是保持平均負(fù)荷率在額定容量的1/2～3/4，然而實(shí)際工作中由于變壓器自身的負(fù)載和功率因數(shù)不是固定不變的，且會(huì)出現(xiàn)超載運(yùn)行的情況，所以在變壓器的容量選擇上時(shí)除了考慮最大效率，還要兼顧其他方面：容量既不能太大，以免出現(xiàn)空載損耗，也不能太小，使得負(fù)載過(guò)大或者過(guò)負(fù)荷，造成負(fù)載損耗。應(yīng)根據(jù)用途的不同，選擇容量合適的變壓器。不同的企業(yè)可以按照自身符合情況科學(xué)的配置變壓器數(shù)目及類(lèi)型。比如負(fù)荷絕大部分為三級(jí)負(fù)荷的，可裝設(shè)一臺(tái)變壓器；若企業(yè)一二級(jí)負(fù)荷所占比例較重。必需兩個(gè)電源供電的.則應(yīng)裝設(shè)兩臺(tái)變壓器；特殊場(chǎng)合可使用多臺(tái)小容量變壓器。如受運(yùn)輸和作業(yè)條件限制的井下變電站。選用低能耗、高效率的節(jié)能型變壓器。設(shè)置移相電容器.負(fù)載的功率因數(shù)就會(huì)得到改善。無(wú)功功率則受到抑制。同時(shí)，移相電容器補(bǔ)償了無(wú)功電流.使配變電設(shè)備及網(wǎng)路的實(shí)際電流減少。從而提高了變壓器的利用率，降低了變壓器的銅耗及線(xiàn)路損耗，達(dá)到節(jié)能的目的。

2.2 配電線(xiàn)路的節(jié)能方案

在城鄉(xiāng)配電網(wǎng)中還存在著這些供電問(wèn)題，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。首先是在線(xiàn)路布局上要加以重視，應(yīng)該意識(shí)到在同樣符合功率的前提下，供電半徑越小出線(xiàn)越多，線(xiàn)損越小。在配電設(shè)計(jì)中一般將電源布置在負(fù)荷中心，這樣如果線(xiàn)路中電阻相同，供電量一樣的情況下，線(xiàn)路分支越多損耗越小，并隨分支線(xiàn)平方在下降，因此盡量不要考慮單側(cè)供電，可以從總體規(guī)劃方面思考，建議采取三側(cè)或四側(cè)出線(xiàn)供電，也不要過(guò)多的出現(xiàn)，以免加大工程投資和維修工作量。其次是要注意導(dǎo)線(xiàn)及相應(yīng)金具的選擇。在100kV配電線(xiàn)路的設(shè)計(jì)中，從用戶(hù)需求和節(jié)能的角度考慮，建議選擇高于規(guī)范中一個(gè)等級(jí)來(lái)選擇導(dǎo)線(xiàn)截面積，以此來(lái)減少線(xiàn)損，另外還可以選用架空絕緣導(dǎo)線(xiàn)，其特點(diǎn)之一可以保證供電線(xiàn)路的可靠性，可以降低線(xiàn)路作業(yè)時(shí)的停電頻率，提高線(xiàn)路的利用率；二是可以簡(jiǎn)化線(xiàn)路桿塔結(jié)構(gòu)，有些還能夠沿墻敷設(shè)，在節(jié)省線(xiàn)路材料的同時(shí)還可以美化環(huán)境；三是能夠節(jié)省架空線(xiàn)路占用的空間，即使在狹窄的地方也能通過(guò)；四是降低了線(xiàn)路的電能損失，減少腐蝕情況，保證線(xiàn)路的使用壽命。另外選用無(wú)磁或者低磁金具也有一定的節(jié)能效果。最后是合理設(shè)置供電半徑，在保證供電質(zhì)量的前提下，既要提高電網(wǎng)輸送功率又能減少線(xiàn)損。具體的做法如下：將10kV線(xiàn)路深入0.4kV系統(tǒng)負(fù)荷中心，就能縮短0.4kV線(xiàn)路的供電半徑，降低線(xiàn)路損耗，提高電壓質(zhì)量。因此在設(shè)計(jì)工作中，在不影響用戶(hù)發(fā)展規(guī)劃情況下，用戶(hù)獨(dú)立變電所的位置應(yīng)盡可能接近負(fù)荷中心。負(fù)荷中心可以用負(fù)荷功率矩法、負(fù)荷電能矩法和負(fù)荷指示圖法近似確定。

2.3 無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)節(jié)能方案

在中低壓配電設(shè)計(jì)中的無(wú)功補(bǔ)償方式：

①就地平衡補(bǔ)償。把并聯(lián)電容器安裝在0.4kV母線(xiàn)側(cè)，設(shè)電容補(bǔ)償柜，安裝動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)裝置，使用戶(hù)低壓端無(wú)功補(bǔ)償裝置一般按照用戶(hù)無(wú)功負(fù)荷的變換自動(dòng)投切補(bǔ)償電容器，達(dá)到動(dòng)態(tài)控制的目的。這樣做既可以不向高壓線(xiàn)路反送無(wú)功電能，又能使配電線(xiàn)路中的無(wú)功電流最小。有功功率損耗最小，這是最理想的效果。另一種是把并聯(lián)電容器安裝在10kV母線(xiàn)側(cè)，這主要是補(bǔ)償10kV配電線(xiàn)路本身和所在配電變壓器的無(wú)功損耗，其作用是以降損為主，同時(shí)能夠提高線(xiàn)路末端電壓。根據(jù)負(fù)荷性質(zhì)、變壓器容量、功率因數(shù)可以計(jì)算出無(wú)功補(bǔ)償容量。舉例說(shuō)明，對(duì)于廠(chǎng)礦企業(yè)，由于較多的使用三相用電設(shè)備，所以可以采取三相電容自動(dòng)補(bǔ)償，然而對(duì)于民用建筑來(lái)說(shuō)，單相負(fù)荷的使用率更高一些，如照明、空調(diào)等負(fù)荷具有一定的不穩(wěn)定性，如果采用三相負(fù)載會(huì)出現(xiàn)不平衡情況，由于調(diào)節(jié)補(bǔ)償無(wú)功功率的采樣信號(hào)取自三相中的任意一相，這樣另外的兩相就可能會(huì)出現(xiàn)過(guò)補(bǔ)償或者欠補(bǔ)償?shù)那闆r，進(jìn)而威脅到整個(gè)電網(wǎng)的安全運(yùn)行，因此對(duì)于三相不平衡可以采用分相電容補(bǔ)償?shù)姆绞健?/p>

②單獨(dú)就地補(bǔ)償。單獨(dú)就地補(bǔ)償通常適用于經(jīng)常投入運(yùn)行，負(fù)荷比較穩(wěn)定容量較大的用電設(shè)備。如大型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、高頻爐等，需要在設(shè)備旁單獨(dú)安裝就地補(bǔ)償裝置，可以使補(bǔ)償效果最好。

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