綠色節(jié)能在農(nóng)村低壓電網(wǎng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用探討

熊春媛

摘要：農(nóng)村低壓電網(wǎng)由于分支眾多、搭設(shè)線路過長(zhǎng)等因素導(dǎo)致一直以來都是耗能大戶，在農(nóng)村低壓電網(wǎng)設(shè)計(jì)過程中降低其綜合使用能耗已經(jīng)成了當(dāng)前社會(huì)節(jié)能減耗的主要措施之一。首先闡述了農(nóng)村低壓電網(wǎng)綠色節(jié)能設(shè)計(jì)的相應(yīng)原則，其次，深入探討了綠色節(jié)能措施在農(nóng)村低壓電網(wǎng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，其中包括：綠色節(jié)能措施在變壓器當(dāng)中的應(yīng)用、無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用、供配電線路綠色節(jié)能技術(shù)方案、綠色節(jié)能措施在農(nóng)村低壓電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和改造中的應(yīng)用等，具有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：綠色節(jié)能；農(nóng)村低壓電網(wǎng)；設(shè)計(jì)；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TB文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Adoi：10.19311/j.cnki.16723198.2017.28.090

1前言

隨著我國(guó)現(xiàn)代化進(jìn)程的日益加快，廣大人民群眾的物質(zhì)生活水平得到了較大程度的提高，對(duì)于能源的需求量日益加大，能源緊張、能源供需矛盾加劇等已經(jīng)成了困擾經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要問題。農(nóng)村低壓電網(wǎng)由于分支眾多、搭設(shè)線路過長(zhǎng)等因素而一直以來都是耗能大戶，在農(nóng)村低壓電網(wǎng)設(shè)計(jì)過程中降低其綜合使用能耗已經(jīng)成了當(dāng)前社會(huì)節(jié)能減耗的主要措施之一。但是令人遺憾的是，很多地區(qū)農(nóng)村低壓電網(wǎng)設(shè)計(jì)過程中并未考慮到綠色節(jié)能措施，已經(jīng)嚴(yán)重影響到綠色環(huán)保措施、節(jié)能減排工作的貫徹落實(shí)，由此可見，綠色節(jié)能在農(nóng)村低壓電網(wǎng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用就顯得尤為重要。本文就綠色節(jié)能在農(nóng)村低壓電網(wǎng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行探討。

2農(nóng)村低壓電網(wǎng)綠色節(jié)能設(shè)計(jì)的相應(yīng)原則

2.1適用原則

在農(nóng)村低壓電網(wǎng)設(shè)計(jì)過程中，首先，務(wù)必要確保各電氣子系統(tǒng)的動(dòng)力負(fù)荷能夠保持在正常運(yùn)行狀態(tài)，其次，可基于供電質(zhì)量要求、供電可靠性要求等來對(duì)農(nóng)村低壓電網(wǎng)予以優(yōu)化，以此達(dá)到對(duì)電能資源進(jìn)行最大化利用的效果。

2.2實(shí)際經(jīng)濟(jì)原則

農(nóng)村低壓電網(wǎng)綠色節(jié)能設(shè)計(jì)方案務(wù)必要與農(nóng)村低壓電網(wǎng)的實(shí)際情況相符合，要秉承著“實(shí)際經(jīng)濟(jì)原則”來對(duì)農(nóng)村低壓電網(wǎng)的節(jié)能電氣設(shè)備及相關(guān)材料進(jìn)行選擇。即便是節(jié)能電氣設(shè)備的一次性投入費(fèi)用高于普通電氣設(shè)備，那么也要力爭(zhēng)在最短的時(shí)間內(nèi)通過節(jié)能減耗的方式來抵消增加費(fèi)用，提高運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

2.3優(yōu)化節(jié)能性原則

優(yōu)化節(jié)能性原則是指要對(duì)農(nóng)村低壓電網(wǎng)的輸電線路、用電設(shè)備、用電電壓等級(jí)等進(jìn)行綜合考慮，切實(shí)要采取行之有效的措施是來降低電能損失量。例如，用電負(fù)荷無功優(yōu)化、最優(yōu)分配用電負(fù)荷、布線方式合理優(yōu)化等。

3綠色節(jié)能措施在農(nóng)村低壓電網(wǎng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

3.1綠色節(jié)能措施在變壓器當(dāng)中的應(yīng)用

3.1.1變壓器型號(hào)的合理選擇

（1）變壓器的負(fù)荷率與變壓器的容量存在著較為明顯的反比關(guān)系，隨著變壓器負(fù)荷率的増大，變壓器的容量就會(huì)隨之而減小，而變壓器容量的減少又會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的一次性投入降低。有鑒于此，可按照變壓器最高工作效率時(shí)所對(duì)應(yīng)的負(fù)荷率來選擇變壓器的容量。

β=βm=1R=P0Pk

式中：β——變壓器的負(fù)荷率；βm—— 變壓器最高工作效率時(shí)所對(duì)應(yīng)的負(fù)荷率，取值通常為0.7～0.8；Pk——變壓器繞組上的電阻損耗，R——變壓器損耗比；P0——變壓器的空載損耗。

變壓器的額定容量：

Se=Pjsβ×cosφ

式中：Pjs——設(shè)計(jì)前的有功功率，cosφ——平均功率因數(shù)，通常大于0.9。

（2）節(jié)能狀況下的負(fù)荷率。

βj=P0TbPkτ=βmTbτ

式中：τ——每年的變壓器最大負(fù)荷損耗時(shí)間，取值通常為2300～4500h；Tb——每年的變壓器投運(yùn)時(shí)間，取值通常為7000～7500h，βj——節(jié)能狀況下的負(fù)荷率，取值通常為1.3～1.8；βm——節(jié)能狀況下變壓器最高工作效率時(shí)所對(duì)應(yīng)的負(fù)荷率，取值通常為0.65～0.9。

由此可見，當(dāng)變壓器的負(fù)荷率處于0.65～0.9時(shí)，會(huì)取得最小的有功電能損耗率。這種方法無疑適宜不同用電環(huán)境，且能夠取得較好的節(jié)能的效果。若要讓變壓器型號(hào)選擇適宜，那么就需要讓變壓器的年電能損耗處于最小狀態(tài)且一次性投入及日常運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用處于最低狀態(tài)。

3.1.2變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的優(yōu)化

通過對(duì)變壓器的三種功率損耗進(jìn)行研究，只有讓變壓器損耗處于最小狀態(tài)，才能夠?qū)ふ页鲎罴训摹⒆罟?jié)能的變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式。高層住宅樓電氣節(jié)能技術(shù)要對(duì)無功率節(jié)能、有功率節(jié)能的特性予以同時(shí)考慮，最終選擇最小綜合功率損耗時(shí)的節(jié)能經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式。與此同時(shí)，務(wù)必要在農(nóng)村的季節(jié)性用電要求進(jìn)行掌握的基礎(chǔ)上來科學(xué)選擇變壓器容量，變壓器容量通?？刂圃趦杀冻惺茇?fù)荷，并且還要選擇“字母變”的方法來對(duì)用電負(fù)荷存在著較為明顯峰谷差異的農(nóng)村地區(qū)予以供電。

3.1.3變壓器間負(fù)載的經(jīng)濟(jì)分配

農(nóng)村低壓電網(wǎng)的供電通常都會(huì)由多臺(tái)變壓器來實(shí)現(xiàn)，變壓器總損耗=全部變壓器的無功功率損耗+有功功率損耗?；诖罅康膶?shí)踐經(jīng)驗(yàn)與理論經(jīng)驗(yàn)來看，即便用電總負(fù)荷與變壓器運(yùn)行方式不變，變壓器總損耗也會(huì)隨著負(fù)載量在變壓器間分配的變化而變化。所以，為了能夠?qū)崿F(xiàn)農(nóng)村低壓電網(wǎng)的綠色節(jié)能，務(wù)必要對(duì)變壓器間的負(fù)載進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分配，以此來讓變壓器達(dá)到最優(yōu)經(jīng)濟(jì)節(jié)能運(yùn)行模式，并且還會(huì)讓變壓器總損耗降低到最低值。

3.2無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用

無功補(bǔ)償技術(shù)是農(nóng)村低壓電網(wǎng)綠色節(jié)能設(shè)計(jì)中最為重要的措施之一，既可讓農(nóng)村低壓電網(wǎng)中有功功率的傳輸能力得以提高，又可降低有功功率的損耗率，還能夠明顯降低供電設(shè)備容量。要實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償技術(shù)的有效應(yīng)用，應(yīng)該明確無功補(bǔ)償?shù)娜萘糠植肌⒀a(bǔ)償量、補(bǔ)償方式。通常而言，無功補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償方式主要包括變壓器的低壓補(bǔ)償、配電線路的固定補(bǔ)償、用電設(shè)備的隨機(jī)補(bǔ)償、變電站的集中補(bǔ)償?shù)?，而無功補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償量要基于電壓提高措施、線損降低方式、功率影響因素、補(bǔ)償當(dāng)量等來確定。值得注意的是，為了確保農(nóng)村低壓電網(wǎng)能夠與無功補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行有效地貼合，還需要采取無功補(bǔ)償箱的方式來安裝公用配電變壓器，由此可見，無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用前景較為廣闊。endprint

3.3供配電線路綠色節(jié)能技術(shù)方案

在農(nóng)村低壓電網(wǎng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)過程中，務(wù)必要基于農(nóng)村地區(qū)用電實(shí)際情況、負(fù)荷容量、供電距離、負(fù)荷分布等來合理、科學(xué)布線。農(nóng)村低壓電網(wǎng)的整個(gè)供配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)務(wù)必要做到“可靠”、“清晰”、“簡(jiǎn)單”，配電級(jí)數(shù)通常要不超過三級(jí)。農(nóng)村低壓電網(wǎng)電能輸送載體通常是供配電線路，無論是動(dòng)力支線線路，還是動(dòng)力干線線路均為長(zhǎng)度較長(zhǎng)的交叉性互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，需要消耗大量的電能，因此，供配電線路節(jié)能技術(shù)方案是農(nóng)村低壓電網(wǎng)綠色節(jié)能技術(shù)的主要內(nèi)容之一。

3.3.1導(dǎo)線類型的合理選用

基于技術(shù)經(jīng)濟(jì)性角度來看，供配電線路的導(dǎo)線適宜選擇電導(dǎo)率較小的新型材質(zhì)導(dǎo)線。通過大量的工程實(shí)踐來看，電纜材料若選擇銅芯，那么可以取得最佳的傳輸電能效率，但是由于銅芯價(jià)格比較高，因此，為了達(dá)到節(jié)能和節(jié)約建設(shè)成本的效果，一類、二類建筑的電纜材料可選用銅導(dǎo)線，主要原因在于：一類、二類建筑的用電負(fù)荷容量較大。而對(duì)于用電負(fù)荷容量較小建筑的電纜材料可選用鋁芯導(dǎo)線。

3.3.2減少輸電線路長(zhǎng)度

在規(guī)劃設(shè)計(jì)變配電所在位置時(shí)，務(wù)必要讓變配電所的位置與負(fù)荷中心位置盡量靠近，且要讓建筑物強(qiáng)電豎井位置與變配電所的低壓配電室位置接近，以此來最大限度地將線路中電能損耗進(jìn)行降低，進(jìn)而達(dá)到最佳的節(jié)能降耗效果。

3.3.3增大線纜截面

在設(shè)計(jì)農(nóng)村低壓電網(wǎng)的過程中，必然會(huì)存在著有些機(jī)電設(shè)備與饋電系統(tǒng)間隔較遠(yuǎn)的情況，針對(duì)這種情況，所選擇的線纜除了要符合基本功能條件（如線路保護(hù)配合、載流量、電壓降、動(dòng)熱穩(wěn)定等），還可適當(dāng)增大線纜截面?；诖罅抗こ虒?shí)踐經(jīng)驗(yàn)來看，若饋電線纜的總長(zhǎng)度大于100m，那么其截面面積要大一級(jí)，只有這樣，才能夠獲得較佳的節(jié)能經(jīng)濟(jì)效果。

3.3.4采取就地?zé)o功補(bǔ)償措施

若無功功率需求較大，且供電點(diǎn)較遠(yuǎn)，那么為了能夠最大限度地將線路無功傳輸損耗降低，還需要采取就地?zé)o功補(bǔ)償措施，以此來達(dá)到降耗、節(jié)能的目的。

3.4綠色節(jié)能措施在農(nóng)村低壓電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和改造中的應(yīng)用

在農(nóng)村低壓電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和改造中，合理應(yīng)用綠色節(jié)能措施能夠較好地降低損耗率。主要優(yōu)化方式是合理調(diào)整負(fù)荷與電壓，讓供電電壓隨著用電負(fù)荷的變化而變化，使之能夠始終處于可接受的范圍以內(nèi)?？蓪?duì)三相負(fù)荷的配置進(jìn)行調(diào)整和科學(xué)分配，也是綠色節(jié)能措施的一大調(diào)整重點(diǎn)，通過對(duì)三相負(fù)荷的平衡分配，有利于降低電能損耗，實(shí)現(xiàn)綠色節(jié)能效果、

與此同時(shí)，要注意優(yōu)化配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。在農(nóng)村配電網(wǎng)輸配電時(shí)，配電網(wǎng)的輸送容量通常不會(huì)有較大的變化，而配電網(wǎng)運(yùn)行電壓平與電能損耗就會(huì)出現(xiàn)較大的變化，隨著農(nóng)村地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的日益加快，當(dāng)前很多地區(qū)的農(nóng)村配電網(wǎng)在線纜截面、供電容量等方面都不能滿足農(nóng)村電力負(fù)荷的需求，因此，可通過多種措施來降低配電網(wǎng)網(wǎng)損，如配電網(wǎng)線纜截面的更換、運(yùn)行電壓的提高等，而配電網(wǎng)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)電流密度會(huì)直接決定配電網(wǎng)線路的經(jīng)濟(jì)截面，從目前來看，原有的配電網(wǎng)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)電流密度已經(jīng)不能滿足需要，那么在農(nóng)村低壓電網(wǎng)設(shè)計(jì)中就強(qiáng)烈需要采用新推薦的經(jīng)濟(jì)電流密度值。舊的推薦值：經(jīng)濟(jì)電流密度為1.15A/mm2，導(dǎo)線截面為95 mm2；新的推薦值：經(jīng)濟(jì)電流密度為0.60A/mm2，導(dǎo)線截面為180 mm2，假設(shè)：農(nóng)村地區(qū)某條10k V的配電線路（長(zhǎng)度為10km），最大負(fù)荷損耗小時(shí)數(shù)為2200h，配電網(wǎng)最大電流為100A，農(nóng)網(wǎng)電價(jià)按照0.6元/度，那么年節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益可以達(dá)到44231元。由此可見，若在農(nóng)村低壓電網(wǎng)設(shè)計(jì)中采用新的推薦值，必然會(huì)帶來較佳的節(jié)電節(jié)資效益。

參考文獻(xiàn)

[1]武國(guó)梁，史晨星，王元廷，張德志，杜渭清. 農(nóng)村低壓電網(wǎng)末端電壓補(bǔ)償技術(shù)研究與應(yīng)用[J]. 電子測(cè)試，2017，18（01）：123127.

[2]邸哲清，霍宇波，李明擎，朱明星，王曉軍. 農(nóng)村電網(wǎng)節(jié)能降耗的可行性應(yīng)用[J]. 電子測(cè)試，2013，20（20）：171175.

[3]李超英，李寶賢，王瑞琪. 農(nóng)村低壓電網(wǎng)節(jié)能降損技術(shù)研究[J]. 價(jià)值工程，2011，18（16）：191195.

[4]李令冬，朱明星，王曉軍等. 鋼鐵廠供配電系統(tǒng)和用電設(shè)備的節(jié)電運(yùn)行技術(shù)[J]. 電力設(shè)備，2006，27（5）：1619.endprint