10KV配电线路的优化设计与节能措施分析

焦大超 李纪冬

摘要：随着工业化生产规模的持续增加，对于电力输送网络、配电网络构建方面的要求与难度也日趋增大，与此同时，为了实现输送电压的提高以及输电线路电阻的降低，需要针对整个配电线路进行再设计和再优化。与此同时，国内的电能输送网络中以 10kV 配电网为主力，而这也恰恰是输送网络中存在较大线损的主要症结所在，故此需要针对 10kV 配电网进行配电线路的优化设计，并尝试进行能量节约方面的研究与探讨。

关键词：10kV配电线路；优化设计；节能措施

1 配电线路设计概述

配电线路设计是实施线路施工前最关键的内容之一，直接关系着后续线路施工过程。一般来说，配电线路的施工过程技术要求高、劳动强度大，因此，提高配电线路设计质量对提高配电质量具有重要意义。配电线路设计工作需要对施工地区的环境与用电需求进行综合考量，从而作出科学合理的施工路径图。配电设计必须与时代发展相结合，以满足社会对配电线路部署的要求。配电设计过程中需要着重做好5部分工作，分别是：配电装置的选择、配电线路路径设计、变压器位置选择、配电线路防雷设计、铁的表箱要接地等内容。

2 10kV配电线路的优化设计要点

2.1合理部署变压器

变压器是10kV配电线路中不可或缺的部分。在配电线路设计的过程中，必须做好变压器选址工作以提高变压器的运行质量，降低低压线路的电能损耗，降低企业的工程投资，以及避免变压器选址不当引起的影响市容等问题。在变压器选址的过程中需要遵循以下原则：（1）10kV配电器线路应避开易燃易爆场所、低洼地带、卫生状况较差地带。（2）10kV配电线路的高低压线路不得跨过建筑物、游泳池等區域。（3）变压器选择应充分考虑到高压线与低压线路的进出。（4）方便变压器的检查与维修。（5）依照“小容量、密布点、短半径”的设计理念合理部署变压器。

2.2 导线和杆搭的设计原则

水平档距是指两个相邻的杆搭上导线悬挂点之间的水平距离，比载是单位长度或者单位面积的导地线所受到的压力。杆搭目前主要有两种，耐张型杆搭和悬垂型的杆搭，它们依照受力的性质不同进行分类。杆搭的选择，首要的是思考杆搭的承受能力，不同的电压等级以及线路的弧垂应力大小。不同的组合不同的搭配会选择不同的杆搭去适应。例如，在某工程中，线路中的某个杆搭前后两档分别距离 240m 和 320m，设计部门已经计算好当地的气象条件影响下，导线的载比为 g=56.39×10 -3 N/m · mm 2；所受的应力大约为 120，这个杆搭的水平档距计算为：

2.3 10kV配电装置设计

10kV配电装置是配电线路的重要组成部分，在设计中选择配电装置时，需要充分考虑周边的环境温度、抗风能力以及导体和电器的相对湿度等多种因素。首先，配电装置的设计选择需要注意周边环境的温度，通常取用多年最热月时最高温的平均值作为设计参考，10kV配电装置的耐热性要求应根据这个平均值进行参考。此外，关于屋内裸导体和其他电器的选择，通常是在最热月平均最高温上加 5 ℃作为标准；另外，可以通过添加保温措施来保证仪表电器使用温度高于允许的最低温度，避免发生冰雪事故。其次，导体和电器的相对湿度设计选择上，采用的标准是线路区域内湿度最高月的平均相对湿度，通常根据地区的不同选择不同的产品类型。比如，湿热带型电器产品和而亚湿热带地区产品使用区域不同。在抗风能力上，要保证设计的配电装置能够承受住该地区 30 a 内离地 10 m 高的 10 min 内最大平均风速；如果最大风速高于 35 m/s，在设计配电装置时，需要通过提高设备与基础之间的连接牢固度、降低电气设备的高度等措施来提高其整体的抗风能力。

2.4防雷设计

金属氧化锌避雷器通常运用于配电变压器、开关设备的防雷装置，低压侧中性线加装低压氧化锌避雷器来避免雷电冲击波沿高压线路侵入变压器和设备。此外，接地电阻是除避雷器之外可以改善避雷性能的一大手段。高、低压避雷器的接地端与铁件，低压侧中性点及变压器金属外壳应分别接在同一接地装置上。国家对于接地电阻有明文规范，对于 100 kVA 以下配变的接地装置，接地电阻应小于10 Ω，对于 100 kVA 及以上配变的接地装置，接地电阻应小于 4 Ω。

3 10kV配电线路的节能措施

3.1提高变压器的节能效率

变压器主要对电压形式和大小等进行转换处理，所以其也需要大量能源支持，这会增加电路运行过程中的损耗量。相关人员可以从降低设备能耗入手，也可以通过改善设备来降低损耗。变压器的容量大小可以作为调控改善对象，优化变压器的材料也可以达到此目的，主要采取非晶合金铁芯变压器为节能设备。这种类型的设备信噪比以及运行损耗都会降低。变压器有时会处于空载运行状态，该状态也会造成损耗，相关人员也可以利用该种设备来降低损耗。

3.2加强电网规划的规范性

为了提升节能降耗的效率，相应部门还应对目前的电网进行合理的规划，使其符合我国建设的标准，以减少无功电流运行中带来的能源消耗。首先，应对设备的点位、容量以及方式进行合理的设计，确保电压可以安全稳定的运输，从而减少电能过度消耗的情况；其次，为合理地优化电网，可以尝试使用串联补偿的方式，尤其是对于一些距离较长的输配电线路来说，此方式可以有效地提升电抗以及缩短导线的长度，达到降低能源消耗的作用，确保电能运输的安全。

3.3补偿线路电抗

补偿线路电抗指的是对于远距离的电力传输而进行设置的，在电线上安装电容器的基础上，使电站电压与断路器并联电阻具有关联，便能实现串联电路的补偿，从而能够缩短电线传输的距离，并能够使电力传输的稳定性得得提高，使电路具有较大的安全性与准确性。电力运输线路之间的距离与电能消耗息息相关，运输之间的距离越大就会消耗更多的电能，造成不必要的浪费，因此技术人员一定要不断利用各种技术来降低电线传输之间的距离，这样才能够从根本上降低能耗，贯彻落实节能降耗理念，为我国的电力行业做出巨大的贡献。

3.4线路方面的节能减耗技术

主要包括三种，其一缩短导线长度，相关人员可以将线路布置在配电室周围，以最大程度减少导线长度，也可以根据配电需要，合理布置配电室，增加配电室数量，使线损减少。另外导线在铺设过程中，尽量不要弯曲，横平竖直的线路长度最短。线路长度短，线路中的电阻也小，对电能的消耗也会降至最低。其二改善功率因数。功率因数与无用功电流有关，前者越小，后者越大，而后者的增大，则会造成能源浪费，能源浪费量会随着无用功电流的流动而增加。基于此，相关人员首先要对无用功电流的产生来源进行控制，使这部分电流降至最低。即控制设备产生的电感性负荷。要提高功率因数，相关人员可以通过电容补偿装置来达到节电目的。其三抑制谐波电流。谐波电流会对正常电流的运行造成干扰和威胁，使电流质量降低。电流流过线路或设备时，则会对这两部分造成损害，这两部分运行效率降低后，能源消耗量自然会增加。相关人员还要利用滤波器来控制谐波电流的产生量，节电装置也可以达到目的，相关人员要将这两种装置安装在合理的位置上。

结语

随着能源存量的持续缩减，如何最大程度的降低日常生活当中的能耗已经成为了能源、电力、基础设施等诸多领域的核心话题。而电力能源企业为人们日常生活以及工业化生产提供了无法复制的驱动力，因此其重要性毋庸置疑。

参考文献

[1]林康，电力输配电线路中节能降耗技术研究[J]自动化与仪器仪表，2018，12（2）：62-64.

[2] 陈韬，王恒，周晓云，张纬.10 kV配电线路优化设计及节能措施分析[J].中国新技术新产品，2016（17）：30- 31.

（作者单位：1.天津中电华利电器科技集团有限公司；2 天津市汇峰工程设计咨询有限公司）