10kV配电线路的节能优化设计

李美花

（延边电力经济技术研究所）

0 引言

目前，我国电力系统正在不断进行升级，对于远距离的输电线路主要采用35kV以上的电压输电系统，而直接与用户进行连接的短距离输电系统一般采用10kV的电压输电系统。近几年来由于人们对生活用电的需求急剧上升，而电力的供应又受到水力资源和煤炭资源的制约，加之电能在线路传输过程中会产生各种能量的消耗，为了解决电力资源匮乏，导致的我国电力供应的突出矛盾，通过规划10kV配电线路的节能设计，可以在一定程度上提高电能利用率。

1 10kV配电线路功能损耗的原因分析

配电线路是电路系统中的一个重要组成部分，也是电力系统中的重要环节。由于整个配电线路比较长，并且涉及到的覆盖面较广，电能在输送过程中可能受到输电设备质量的问题或者地理环境的问题，导致电能的损耗，一般情况下，可以将电量损耗分为技术上的电量损耗和管理上的电量损耗。

1.1 技术上的电量损耗

技术上的电量损耗是指由于输送设备的质量问题而导致电量在输送过程中的损耗，由于配电线路的电能输送中所用到的输送设备包括变压器、电阻以及输电线路的日负荷等。首先，变压器的使用数量最多，并且使用的时间较长，所以在线路的运行过程中由于变压器造成的电能损耗最多，几乎可以占到输送电量的十分之一。其次，电阻的运行也会在一定程度上造成配电电路的损耗，根据电阻的计算公式可以得知，缩短到导线的长度或者增加导线的横截面积可以降低导线的电阻，但是，考虑到实际的费用消耗，增加导线的面积将会带来更大的经济负担，所以应该通过缩短导线长度来降低由于电阻造成的电能消耗[1]。最后，输电线路的日负荷不均也会引起电量的损耗，主要是由于用电量的骤然增加使输电线路的电流增大，导致配电线路变压器和输电线路的负载损失较大，而且对于用电高峰期的电能损耗，可以通过一定控制措施降低相关用电量，这样将会使减少的电能消耗比平时增加的电能还要多。

1.2 管理上的电量损耗

管理损耗是由于工作人员对电力的使用和能源消耗计算误差引起的，并不是真正的电能损耗，由于属于人为因素，可以通过端正员工的工作态度，增加其技术应用的能力，可以很大程度上减少管理上的电量消耗。

2 10kV配电线路的优化设计

由于10kV配电线路的输电系统与直接用户进行连接，属于整个配电系统的核心部分，所以对于10kV配电线路的设计工作也应该更加重视，考虑到供电系统的节能和安全的要求，必须根据配电线路的实际情况进行规范设计，而且要在满足国家相关管理规定的基础上，尽量满足客户对配电线路的合理需求。

2.1 10kV供电线路导线的选择

由于10kV的供电线路通常用于短距离的输电系统，而电阻是影响电能消耗的因素之一，根据电阻的计算公式可以得出，增加导线的横截面积可以减小线路的电阻，进而减少配电线路中的电能消耗。比如，假设每千瓦的电价是X元，两相邻截面积的电缆价格每米相差Y元，那么，当导线的横截面积增加后，其线路投资成本N为：N=YL，减少的电费损失M为：M=ΔWxX，如果增加的线路投资刚好等于损失的电费，则其中，t为线路的运行小时数；ΔRO为线路的电阻减小值；X为电价；ΔWx为线路的电能工损耗下降值。通过实际的数据运算可以得知，通过增加电路导线的横截面积可以很大程度上降低电阻能耗，从而实现电能的节能经济效益。

（1）缩短0.4kV线路的供电半径

在配电线路的设计中，应该在确保用户供电的发展规划下，实现用户独立变电所的位置尽可能接近负荷中心。因为合理的供电半径可以在一定程度上降低线路的损耗，而且还能保证供电稳定，提高供电所的输送功率。通过将10kV的供电线路深入到0.4kV的负荷中心，就相当于使0.4kV的供电半径缩短，提高了电压的质量。一般情况下，0.4kV的负荷中心可以通过使用负荷功率矩法或者负荷指示图法来确定大致的位置[2]。

（2）选用架空绝缘导线

随着我国国民经济的高速发展，配电线路的需求量也逐渐增加，导致线路铁杆塔的负重增加，而且还占据了大量的空间，采用架空绝缘导线不仅可以简化铁杆塔的线路结构，还能沿着墙面铺设，节约空间。另外，选择架空绝缘导线可以在一定程度上提高线路的供电稳定性，减少线路修整工作量。

（3）使用节能型的金具

电流与电磁场的感应关系比较复杂，如果电流在输电线路中遇到磁场，就会产生磁涡流，导致电能的损耗，而且会严重损伤电路导线，所以应该在输电线路中与导线接触的位置采用无磁金具或者低磁金具，避免使用悬垂线夹、防震锤、并沟线夹等铁磁材料的金具。

2.2 10kV配电线路的设计

由于10kV配电线路与用户电路直接连接，10kV配电线路的设计关系着用户的用电质量，考虑到输电线路的影响因素较多，应该尽量缩短输电线路并延长供电设备的使用年限。首先，在进行配电线路的设计规划之中，应该先进行实地的考察，根据配电线路的起点到整个供电区段的实际情况进行线路铺设格局的设计，最先考虑的是比较适合电路输送的地理环境和途径，其中有几个问题应该引起重视，比如，在线路的铺设路径中要尽量避免占用农田区域，本着维护方便/交通便利的原则进行路径的选择；另外，在进行电线杆的栽种过程中，一般保持两个电线杆50～60m的距离间隔，确保每个电线杆的受力均衡，避免因为高度或者间距相差过多，导致电线杆的倒塌。其次，针对每一个线路铺设的方案进行经济上的考量，选出最适合的配电线路设计方案。最后，要注意在配电线路的光缆选取上，注意光缆的长度适宜，一般是1～2km，如果光缆过长，不利于进行后期的维护工作，如果光缆过短，将会导致电路在输送过程中产生信号干扰。

2.3 导体和电器的设计

10kV配电线路的导体和电器设计应该遵循《电力装置的过电压保护设计规范》的相关规定，确保配电线路各种装置的安全设计。一般来说，对于配电线路中所使用的导体，一定要保证电路回路运行中的最大电流不得超过导体允许通过的最大电流值，也就是要尽可能地使导体允许通过的电流范围最大化。同样的道理，还要保证所选用的电器设备的电压必须高于电路运行回路中的电压。

另外由于几乎所有的配电线路都是设置在外部环境中，所以还要考虑到气候、环境等对线路的影响，在导体和电器的稳定性上更加关注，此外还要考虑到线路的长远使用，对相关使用数据进行一定的计算预测。

3 10kV配电线路的节能措施

3.1 变压器的选择

合理选择变压器可以有效地降低功率损耗，比较常见的节能型变压器包括SCB10和SCB11，后者比前者的节能效果多出10%，现在的大多数变压器都是采用高导磁的硅钢片和先进节能工艺制造的新型节能变压器。在变压器的选择中，应该更加注重变压器的用电负荷以及变压器的容量，要根据实际的供电设备要求，选择运行效率较高的、稳定性较强的变压器。

3.2 配电线路的选择

从配电线路的节能措施来看，可以分为以下几个方面，首先为了减少能耗，最好选择用电导率较小的材质做配电线路的导线，比如，前两类符合比较大的建筑中，可以采用导电率较小的铜导线，而在负荷量 比较小的三类建筑中，可以适当采取铝芯导线[3]。其次，如果增加配电线路的横截面积所消耗的成本资金较大时，应该通过减少导线的长度来减少电阻，进而减少电量输送过程中能量的消耗。最后，在保证供电电路正常运转的情况下，如果是短距离的电量运输，可以采用增加导线的横截面积来减少电能的消耗。

3.3 应用无功补偿技术

对于配电线路的无功补偿技术应用对电路的节能起着重要的辅助作用，通过在10kV母线一侧安装并联电容器，用来补偿10kV配电线路的无功损耗，提高线路末端的电压。在应用无功补偿装置的同时，要注意产品的正常运行和类型的挑选问题，特别强调无功补偿容量的控制，容量大小主要是按照负荷性质和变压器的容量大小进行计算，一般来说，应该将动态补偿的配变容量控制在20%～30%。

4 结束语

综上所述，10kV配电线路的节能优化设计是一项长期而又非常重要的工作，不仅涉及到输电线路的设计工作，还包括电路中的电器设备以及节能装置的设计，为了满足用户用电的稳定性，并最大化地减少输电过程中的电量损耗，必须严格按照国家相关规定条例做好输电线路的节能措施，促进我国电力系统的安全、经济运行。

[1]任晓晖, 宋丽娜. 10kV配电设计中的节能措施[J]. 科技信息(科学教研), 2008(20).

[2]葛永超, 魏玮. 10kV配电线路的优化设计与节能措施分析[J]. 电子测试, 2013(18): 137-138.

[3]肖琰. 浅谈10kV配电线路的优化设计[J]. 科技创新导报, 2012(17): 18.