10KV電壓等級供配電系統節能設計與節能措施探討
引言
電力能源作為一種清潔能源，是人們日常生活中不可或缺的，近幾年隨著能源日益緊缺，如何節省電力能源，提高能源的利用率，已經成為當前供電系統需要重點解決的問題。
1約用電的重要意義
節約用電第一個重要意義，體現在它可以彌合供需矛盾。經濟飛速發展帶來了用電需求的增加，而用電需求的急劇增加，使得我國當前與發電相關的基礎設施的建設并不能夠完全與之同步，這就造成了行業的需求與用電的供應之間存在著不可彌合的矛盾，在人們用電當中強調節約用電，能夠減少一定時期內用電的消耗量，這可以緩解地區和行業之間用電的矛盾，減少因需求過大而給電力行業的整體運行帶來的巨大的壓力。
2供配電系統節能設計的主要內容
高層建筑物伴隨社會發展進程的進步而不斷發展，在提升土地資源利用率的同時，也存在著電能消耗量大的問題，且高層建筑供配電系統受施工組織及技術方面的影響均存在著較大的問題。據統計，高層建筑電能消耗中照明消耗占據了40%以上，因此需進行建筑節能系統優化設計，依據標準JGJ16－2008《民用建筑電氣設計規范》以及GB50034－2004《建筑照明設計標準》等，進行建筑系統節能優化。首先需結合國家及行業政策、節能標準進行電力系統優化設計，充分進行負荷統計、無功動態補償及諧波治理等的計算。
3供配電系統的節能措施
3.1合理選用變壓器
供配電系統的電力傳輸是通過電壓的轉換進行的，而電壓的轉換需借助于變壓器實現，因此變壓器在電力系統中應用較廣泛，實際應用中10KV變壓器的應用率高達100%，變壓器的運行時間也相對較長，使用量大，因此變壓器的應用中節能潛力較大，尤其是對10KV變壓器而言。總之，變壓器設備的優化選擇可有效促進資源的集約化利用，有利于企業經濟效益的提升。在變壓器的合理選擇中，需優先選用S10等節能低耗類型，以有效降低變壓器損耗；對于供電質量有特殊要求的場所應選用節能型電力變壓器；對于消防要求較高的建筑單位優先選用干事節能低耗變壓器。
3.2合理選用電動機
電動機節能的關鍵在于電機功率因數及工作效率的優化提升，在實際生產過程中，電力系統中應用較為廣泛的為異步電動機，且異步電動機的工作效率及功率因數是主要性能評價指標，二者間具有緊密聯系，且功率因數的提升有利于電動機功率的提升，另外，由于電動機無功功率占據了整個電力系統功耗的65%，因此當異步電動機空載時其功率因數會升至0.9，這就要求在初期系統設計及電動機與荷載間的匹配協調時合理選用電動機容量，盡可能保證滿載運行。在其額定功率與功率因數的計算時，電機額定輸出功率取負荷功率的1.1倍，系統負荷系數宜定為0.75～1。供配電的節能設計一方面要降低電量損耗，這可以通過接地補償電容器來實現；此外，需增加電機輕載時的工作效率，此時可以設置調速變頻設備來控制電機運轉速度，實現減少電動機的運行空載和輕載，以節約電能。
3.3選擇主接線
3.3.1選擇接線方案
某廠電源總進線為10kV，車間供電需要經過工廠總降壓變電所降壓后才可以使用。
主接線對電力系統運行的經濟性和可靠性、變電所設備的類型和布置方式、機電保護方式等都有比較大的聯系，是供電系統設計中非常重要的環節。一次側使用內橋式連接，二次側使用單母線分段總降壓變電所。一般來說、內橋式接線在電源線路比較長，容易發生故障而停電檢修的線路中應用比較多，而且變電所變壓器不用經常對總降壓變電所進行切換。一次側使用外橋式連接的方式進行連接，二次側使用單母線分段總降壓變電所，這種主接線的方式具有較高的靈活性，供電可靠性比較高，適合在一級負荷和二級負荷工廠使用。這種外僑式接線方式適合在變電所負荷變化比較大、電源線路比較短的變電所中使用；另外，一次電源電網使用環形接線方式時，也可以使用這種接線方式。
3.3.2主接線的選擇和確定
1）10kV側接線方案選擇。單母線分路段旁路母線具有下述優點：供電系統可以靈活運行，具有較高的供電可靠性，一般在出線回路不多時使用。但是，對于負荷比較重的中小型變電所，由于母線隔離開關和母線出現故障時，所有的支路都要立即停止工作，因而在對引出線短路器進行檢修時需要中止供電。單母線帶旁路母線優點：可靠性高，在對斷路器故障進行檢修時，可以在不停電的情況下進行，但供電缺乏靈活性，適合對重要用戶進行供電。通過對比兩種接線方案，本工廠選擇單母線分段接線方式作為接線方案，2）35kV側接線方案選擇單母線分段帶旁路母線的優點：運行靈活、可靠性高等，主要應用于負荷比較重、回路數不多的中小型變電所。單母線旁路接線優點：可靠性較高，故障率比較低，投入資金少。線路靈活性好，在雙母線兩組母線通順進行工作時，通過母聯斷路器并聯運動，負荷和電源會在兩組母線上進行平均分配，在斷開母線斷路器后，可以將變電所負荷全部接到副母線和母線上。兩組方案相比，單母線接線方案更適合在本工廠中使用。
3.4減少配電線路電能損耗措施
在電流不變的情況下，線路長度越大，電阻越大，產生的能耗也越大。為了降低電能消耗，需要做好下述幾點。1）加大導線橫截面積。在保證負載電流量充足、供電電壓穩定的情況下，可以增加導線的橫截面積，雖然短期，會加大投入，但從長期看，會降低運行費用，節省電能。2）縮短導線長度。設計配電箱和低壓箱出線回路時，盡可能走直線，并且設計變配電所要盡可能接近負荷聚集的區域，低壓線路供電半徑保持在200m內，少負荷區供電半徑控制在250m內，負荷密集區供電半徑控制在150m內。
3.5對三相負荷進行平衡
為了降低三相負荷不平衡能耗，需要對三相負荷進行調整，保證不平衡度可以達到規定要求：（1）支線和干線首段的不平衡度要保持在20%的范圍內；（2）配電變壓器出口位置電流不平衡度要保持在10%的范圍內；（3）中性線電流的強度要控制在額定電流強度的1/4；（4）平均分配三相配電干線，最小相負荷要控制在三相負荷平均值控制的85%以上，最大相負荷要控制在三相負荷平均值的115%內。
3.6無功補償
10kV配電無功補償主要對配電變壓器低壓側進行集中補償，并輔以高壓補償。無功補償裝置容量設計為變壓器最大負載率的75%，設計負荷自然功率因素為0.85，主變壓器容量按照20%~40%配置[3]。可以結合負荷的基本特征，進行無功補償裝置的配置。進行無功補償前，要做好經濟技術比較，保證選擇的電容補償容量方案節能效益最好、投入資金最小，最大限度降低無功損耗。
結束語
經濟的快速發展需要強大的供配電系統的支持，但是從當前的電力系統中可以看到還是存在著一些問題的，這些問題主要集中于供配電系統技術、設計以及管理層面上。在上述的內容中我們重點講述了這些問題，同時也提出了相應的應對措施，采用集中接線的方式、加強漏電保護、嚴格審核設計圖紙、建立健全管理規范等，只要及時地對問題進行解決，相信配電系統的安全可靠性將得到顯著的提升。
信息整理：揚州拓普電氣科技有限公司 信息來源：m.scedyrmrs.cn
電力能源作為一種清潔能源，是人們日常生活中不可或缺的，近幾年隨著能源日益緊缺，如何節省電力能源，提高能源的利用率，已經成為當前供電系統需要重點解決的問題。
1約用電的重要意義
節約用電第一個重要意義，體現在它可以彌合供需矛盾。經濟飛速發展帶來了用電需求的增加，而用電需求的急劇增加，使得我國當前與發電相關的基礎設施的建設并不能夠完全與之同步，這就造成了行業的需求與用電的供應之間存在著不可彌合的矛盾，在人們用電當中強調節約用電，能夠減少一定時期內用電的消耗量，這可以緩解地區和行業之間用電的矛盾，減少因需求過大而給電力行業的整體運行帶來的巨大的壓力。
2供配電系統節能設計的主要內容
高層建筑物伴隨社會發展進程的進步而不斷發展，在提升土地資源利用率的同時，也存在著電能消耗量大的問題，且高層建筑供配電系統受施工組織及技術方面的影響均存在著較大的問題。據統計，高層建筑電能消耗中照明消耗占據了40%以上，因此需進行建筑節能系統優化設計，依據標準JGJ16－2008《民用建筑電氣設計規范》以及GB50034－2004《建筑照明設計標準》等，進行建筑系統節能優化。首先需結合國家及行業政策、節能標準進行電力系統優化設計，充分進行負荷統計、無功動態補償及諧波治理等的計算。
3供配電系統的節能措施
3.1合理選用變壓器
供配電系統的電力傳輸是通過電壓的轉換進行的，而電壓的轉換需借助于變壓器實現，因此變壓器在電力系統中應用較廣泛，實際應用中10KV變壓器的應用率高達100%，變壓器的運行時間也相對較長，使用量大，因此變壓器的應用中節能潛力較大，尤其是對10KV變壓器而言。總之，變壓器設備的優化選擇可有效促進資源的集約化利用，有利于企業經濟效益的提升。在變壓器的合理選擇中，需優先選用S10等節能低耗類型，以有效降低變壓器損耗；對于供電質量有特殊要求的場所應選用節能型電力變壓器；對于消防要求較高的建筑單位優先選用干事節能低耗變壓器。
3.2合理選用電動機
電動機節能的關鍵在于電機功率因數及工作效率的優化提升，在實際生產過程中，電力系統中應用較為廣泛的為異步電動機，且異步電動機的工作效率及功率因數是主要性能評價指標，二者間具有緊密聯系，且功率因數的提升有利于電動機功率的提升，另外，由于電動機無功功率占據了整個電力系統功耗的65%，因此當異步電動機空載時其功率因數會升至0.9，這就要求在初期系統設計及電動機與荷載間的匹配協調時合理選用電動機容量，盡可能保證滿載運行。在其額定功率與功率因數的計算時，電機額定輸出功率取負荷功率的1.1倍，系統負荷系數宜定為0.75～1。供配電的節能設計一方面要降低電量損耗，這可以通過接地補償電容器來實現；此外，需增加電機輕載時的工作效率，此時可以設置調速變頻設備來控制電機運轉速度，實現減少電動機的運行空載和輕載，以節約電能。
3.3選擇主接線
3.3.1選擇接線方案
某廠電源總進線為10kV，車間供電需要經過工廠總降壓變電所降壓后才可以使用。
主接線對電力系統運行的經濟性和可靠性、變電所設備的類型和布置方式、機電保護方式等都有比較大的聯系，是供電系統設計中非常重要的環節。一次側使用內橋式連接，二次側使用單母線分段總降壓變電所。一般來說、內橋式接線在電源線路比較長，容易發生故障而停電檢修的線路中應用比較多，而且變電所變壓器不用經常對總降壓變電所進行切換。一次側使用外橋式連接的方式進行連接，二次側使用單母線分段總降壓變電所，這種主接線的方式具有較高的靈活性，供電可靠性比較高，適合在一級負荷和二級負荷工廠使用。這種外僑式接線方式適合在變電所負荷變化比較大、電源線路比較短的變電所中使用；另外，一次電源電網使用環形接線方式時，也可以使用這種接線方式。
3.3.2主接線的選擇和確定
1）10kV側接線方案選擇。單母線分路段旁路母線具有下述優點：供電系統可以靈活運行，具有較高的供電可靠性，一般在出線回路不多時使用。但是，對于負荷比較重的中小型變電所，由于母線隔離開關和母線出現故障時，所有的支路都要立即停止工作，因而在對引出線短路器進行檢修時需要中止供電。單母線帶旁路母線優點：可靠性高，在對斷路器故障進行檢修時，可以在不停電的情況下進行，但供電缺乏靈活性，適合對重要用戶進行供電。通過對比兩種接線方案，本工廠選擇單母線分段接線方式作為接線方案，2）35kV側接線方案選擇單母線分段帶旁路母線的優點：運行靈活、可靠性高等，主要應用于負荷比較重、回路數不多的中小型變電所。單母線旁路接線優點：可靠性較高，故障率比較低，投入資金少。線路靈活性好，在雙母線兩組母線通順進行工作時，通過母聯斷路器并聯運動，負荷和電源會在兩組母線上進行平均分配，在斷開母線斷路器后，可以將變電所負荷全部接到副母線和母線上。兩組方案相比，單母線接線方案更適合在本工廠中使用。
3.4減少配電線路電能損耗措施
在電流不變的情況下，線路長度越大，電阻越大，產生的能耗也越大。為了降低電能消耗，需要做好下述幾點。1）加大導線橫截面積。在保證負載電流量充足、供電電壓穩定的情況下，可以增加導線的橫截面積，雖然短期，會加大投入，但從長期看，會降低運行費用，節省電能。2）縮短導線長度。設計配電箱和低壓箱出線回路時，盡可能走直線，并且設計變配電所要盡可能接近負荷聚集的區域，低壓線路供電半徑保持在200m內，少負荷區供電半徑控制在250m內，負荷密集區供電半徑控制在150m內。
3.5對三相負荷進行平衡
為了降低三相負荷不平衡能耗，需要對三相負荷進行調整，保證不平衡度可以達到規定要求：（1）支線和干線首段的不平衡度要保持在20%的范圍內；（2）配電變壓器出口位置電流不平衡度要保持在10%的范圍內；（3）中性線電流的強度要控制在額定電流強度的1/4；（4）平均分配三相配電干線，最小相負荷要控制在三相負荷平均值控制的85%以上，最大相負荷要控制在三相負荷平均值的115%內。
3.6無功補償
10kV配電無功補償主要對配電變壓器低壓側進行集中補償，并輔以高壓補償。無功補償裝置容量設計為變壓器最大負載率的75%，設計負荷自然功率因素為0.85，主變壓器容量按照20%~40%配置[3]。可以結合負荷的基本特征，進行無功補償裝置的配置。進行無功補償前，要做好經濟技術比較，保證選擇的電容補償容量方案節能效益最好、投入資金最小，最大限度降低無功損耗。
結束語
經濟的快速發展需要強大的供配電系統的支持，但是從當前的電力系統中可以看到還是存在著一些問題的，這些問題主要集中于供配電系統技術、設計以及管理層面上。在上述的內容中我們重點講述了這些問題，同時也提出了相應的應對措施，采用集中接線的方式、加強漏電保護、嚴格審核設計圖紙、建立健全管理規范等，只要及時地對問題進行解決，相信配電系統的安全可靠性將得到顯著的提升。
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