探讨配电网节能问题的技术措施

　　摘要：配电网节能是一个综合的系统工程，各项节能措施应结合实际情况，经过技术可行性和经济合理性的论证与评估，综合配套运用。本文将结合东莞电力系统配电网多年运行经验和总结，从技术应用、运行管理角度方面，对配电网节能的技术措施进行探讨。
　　关键词：配电网；节能管理；技术措施
　　1引言
　　配电网的节能十分重要，有资料表明，配电网损耗大约占整个电力系统损耗的50%以上，配电网点多面广，线路情况复杂，节能潜力很大。将配电网入口的电能量用W1表示，配电网供给用电设备器具的电能量即电力部门销售的电能量用W2表示，两者的差值W=W1–W2就是配电网的能耗。本文从技术应用、运行管理角度，探讨配电网节能的若干问题。
　　2配电网的合理布局和配置
　　配电网的布局是指配电网的网络结构，配电线路的线径、配电变压器的安装地点等。配置是指配电线路型号、导线截面的选用，配电变压器型号、容量的选用，对配电变压器运行方式的初规划等。
　　2.1优化配电网结构及配电变压器的设置
　　由于配电网的线损主要是由变压器损耗与电力线路损耗所组成，所以电网改造的节电降耗，也就是对配电网中的所有变压器和配电线路进行择优选择和优化组合。组建成“安全经济型电网”。因此，调整不合理的配电网络结构。合理设计、改善配电网的布局和结构；避免或减少配电线路的交错、重叠和迂回供电．减少供电半径太大的现象。
　　配变的安装地点应合理、经济。针对配变供电情况．应适当将配变安装在负荷巾心处。可使低压线路由一路输出变为几路输出，以提高电压质量，降低配电网线损，这样才能配电方便，配电线路短。应尽量将10kV电源引至负荷中心，穿越人口、建筑密集区时应尽量采用10kV电力电缆，这样可以缩短低压配电线路的长度。一般而言，0.4kV电线路的供电半径为250m左右，0.22kV配电线路的供电半径为100m左右，10kV配电线路的供电半径为5kV左右。如果负荷大而距离较远，可以考虑采用35kV线路供电，采用35kV/0.4kV配电变压器。
　　2.2准确计算负荷
　　准确计算负荷是合理配置配电线路和配电变压器的基础，没有准确计算负荷就不可能合理配置。对于改造工程，可以依据实际负荷曲线进行计算；对于新建工程，则要按照总装机容量、负荷同时率等进行计算。既要准确计算近期负荷，还要尽可能准确计算远期负荷。
　　2.3配电线路及变压器选型
　　在准确计算负荷的基础上并考虑留有一定裕度，按照导线的经济电流密度对配电线路进行选型，以保证配电线路处于经济运行状态。
　　按经济电流密度优化合理选择配电电力线路导线截面。导线选择应按经济电流密度优化合理选择并考虑留有一定发展的余度，这样既可以降低线路损耗又可以减少重复投资。如果配电线路的导线截面过小，线路阻抗大，能耗高，而且在短期内将造成线路过载、甚至过热，致使需要更换较大截面的导线，影响配电网正常运行并增大投资。如果配电线路的导线截面选择过大，造成投资不合理、财力和资源的浪费。
　　按照负荷率75％左右的原则选定配电变压器的容量。变压器在负荷率75%左右时，处于经济运行状态。变压器的容量不要过大或过小，容量过大则“大马拉小车”，变压器损耗所占比例高，能耗大；容量过小则可能过载、甚至过热，变压器运行不安全，致使在短期内需要更换较大容量的配电变压器，影响配电网正常进行并增大投资。
　　3单相变压器与三相变压器混合配电
　　配电变压器是电力系统中进行电能转换、分配的最重要的电气设备，运行中产生的有功功率损耗和无功功率需求，变压器也是功耗最大的系统器件。变压器是否能够实现经济运行对于实现整个供电系统的经济运行有着重要的意义。
　　3.1单相配电变压器的应用
　　改用单相变压器为居民配电，配电线不再纵横交错，而且线路短，节能。
　　单相变压器的接线：10kV配电网大多数为中性点不接地系统（35kV系统也如此），10kV/0.22kV单相配电变压器的高压侧为一个绕组，其两端连接于10kV践路的AB相、或BC相、或CA相，即连接于线电压低上。10kV/0.22kV单相配电变压器的低压侧有两种情况：①低压侧为个绕组，一端为相线（火线），另一端接地并接外壳，为地线，提供一组220V低压电源。②低压侧仍为一个绕组，绕组中间点抽头接地并接外壳为地线；绕组两端引出，形成两组220V低压电源。这种10kV/±0.22kV，被称为单相三线制，两组220V低压电源共用一根地线，节约资源与资金。
　　3.2混合配电方式节能显著
　　用单相变压器与三相变压器混合配电方式，节能效果显著。这是因为：同等容量情况下，单相变压器的空载损耗P0和负载损耗Pk都比三相变压器低相当多；采用单相变压器后，220V线路大大缩短，也使损耗减小。
　　以单相D14型10kV/0.22kV变压器与三相S9型10kV/0.4kV变压器相比较：前者3台单相50kV变压器，P0=3×85=255W，Pk=3×660=1980W；后者1台三相160kVA变压器，P0=390W，Pk=2850W。两相比较，以3台50kVA单相变压器代替1台160kVA三相变压器配电，P0降低了35%,Pk降低了31%。再例如，前者4台30kVA单相变压器，P0=4×60=240W，Pk=4×490=1960W；后者1台125kVA三相变压器，P0=340W，Pk=2450W；。两相比较，以4台30kVA单相变压器代替1台125kVA三相变压器配电，P0降低了29%，Pk降低了20％。
　　
　　4干式配电变压器
　　配电变压器容量通常在2500kVA以下，我国10kV/0.4kV配电网中广泛应用干式变压器。干式配电变压器有两大类型：树脂浇注干式变压器（CRDT），以欧洲产品为代表，我国主流产品也属于此类型；浸漆型干式变压器（OVDT），以美国产品为代表。当前以及可以预见的未来，树脂浇注干式变压器占据全世界主导市场。
　　4.1尽量采用节能环保的新产品
　　干式变压器在制造生产中，采用了一系列新技术、新材料新工艺。这些创新使干式变压器与传统的老式变压器相比，在节能和环保（运行嗓声低）等方面具有突出优势。
　　最新的干式配电变压器采用了非晶结构的铁芯和其它一系列的新设计，空载损耗P0和负载损耗Pk都大大降低。例如资料表明：100kVA、250kVA的三相非晶合金配电变压器与老式配电变压器相比，空载损耗降低68%左右，负载损耗降低42％左右。SCB10新系列树脂浇注干式配电变压器的空载损耗和负载损耗，均低于国家标准。空载损耗比国家标准平均低33%左右，负载损耗比国家标准平均低15%左右。
　　新系列2500kVA干式配电变压器的噪声可控制在50dB以下，基本上解决了噪声扰民的问题。
　　4.2智能化节能型千式变压器
　　智能化节能型干式变压器由变压器、传感器、变压器智能终端口（TTU）、监控管理系统四部分组成，它可按多种模式进行。配电部门可按工程实际情况，选择功能模块组合成所需的模式。
　　传感器将变压器的电流、电压、功率、温度等转变成采集传输控制器所能识别的信号，以便实现自动控制。智能终端（TTU）对变压器的实时数据采集并调控变压器的运行，包括电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、电网频率、绕组温度等数据，还包括高温报警、依据变压器温度控制风机的运行等。通过通信网络，智能终端（TTU）与配电网自动化系统的控制中心（SCADA）相连，将各种实时数据上送，控制中心（SCADA）进行管理，优化配电方案、提高电压合格率、降低损耗、负荷预测等。智能化节能型干式变压器，反应迅速，优化调控及时，节能效果理想。
　　5需求侧节能管理
　　需求侧节能管理是需求侧即电力用户管理（DSM）的重要组成部分，其引导电力用户改变用电方式，优化资源配置，提高用电效率。
　　5.1采用高效能电器
　　用高效能荧光灯更换白炽灯，可节电70～80%。用细管荧光灯配电子镇流器更换传统荧光灯和电感镇流器，可节能加20～30%，提高亮度20%。
　　在大型的工厂、企业的电动机等控制中，交流接触器使用广泛。交流接触器的电磁铁采用交流控制电源，电磁系统损耗大。我国生产的交流接触器，电磁系统损耗的有功功率达到几十至一百多瓦。若将其交流电磁系统改为直流电磁系统，即以直流电源控制电磁铁。改进后，电磁系统的损耗可降低80%以上，节能效果显著。而且，大幅度地降低了电磁系统的温升和噪声。
　　5.2就地补偿无功功率
　　电力系统中的无功功率，占用了供配电设备容量，又增大了线路的损耗，造成电网电压严重影响电能质量和电网的经济运行。
　　如果用户侧无功补偿不到位，就肯定要由电网来补偿，而无功在电网输送时其损失率大约是20%-30%，因此无功异地补偿大约是就地补偿投资的1.3倍。其实，无功异地补偿的本质是更换了无功补偿投资者，不但增大了投资费用，而且牺牲了电压质量，牺牲了线损，也牺牲了电网的安全。
　　在电力网里大约有75%的无功功率是由电力用户消耗的。为了减少无功功率在电网的流动，最好的办法是从用户开始增加无功补偿，提高用电负荷的功率因数，这样就可以使无功在负荷端就地平衡，减少发电机无功出力和减少输、变、配电设备中的无功电力消耗，从而达到降低损耗的目的。
　　为使电力系统安全、优质、经济地运行，需从“无功就地平衡”的原则出发，长距离传输无功功率是不经济的:使得传输路径中的电流增大，增加了有功损耗;沿途会产生压降，增大了送端与受端的差，严重影响供电质量。同时，由于设备传输功率中占有较大的无功分量，从而降低了设备的利用率。因此应选择无功补偿最近点，产生无功损耗最小点的位置装设配置无功功设备，采用集中或分散(就地)设置，经技术方案比较后确定。另外广泛使用的交流异步电动机（以下简称电动机），需要无功功率补偿以提高功率因数，节约电能。最好的方法是就地补偿，即在电动机处并接匹配的电容器。
　　5.3平衡用电负荷
　　为了提高电力系统的设备利用率，节约资源，节约能源，要求用电大户平衡用电负荷，即高峰时段少用电，低谷时段（各地略有不同，通常指晚23：00至次日早6：00）多用电。要求用电大户三班连续生产、或错开班次生产、错开休息日等；除了这些行政手段，还有经济手段，电费分时段计价，低谷时段电价低廉，还有技术手段，如蓄冷技术和蓄热技术等。
　　蓄冷技术是利用低谷时段廉价的电力将企业所需的空调冷量部分或全部制备好，并以冰的形态储存起来，到白天用电高峰时段将冰融化提供空调用冷。蓄热技术是建造蓄热电锅炉，利用低谷时段廉价的电力生产热水，供应全天。蓄冷蓄热技术是平衡用电负荷的有效方法，在经济上也是合理的，据测算，通常调峰电厂建设成本为6000元/kW左右，而采用蓄冷蓄热技术转移高峰电力平衡用电负荷，成本为2000元/kW左右。
　　6.合理调节配网运行方式
　　充分利用电网现有输(配)变电设备，在系统有功负荷经济分配的提下，做到配电网及其设备的经济运行是降低线损的有效措施。
　　合理制定配电网的运行方式及合理调整配电线路的联络方式。配电线路应该采取最佳运行方式，应尽该采取最佳运行方使其损耗达到最小，如通过互为备用，环网线路、并联线路、双回线路等是可以达到的。
　　配电网经济调度是按电网经济运行的科学理论．以电网安全、稳定运行为基础，以降低配电网损耗为目标，实施全面配电网经济运行的调度方式。
　　大力推广带电作业工作，减少配电线路停电时间。对双回线路供电的配电网络，双回线路并列运行是最经济的，如因检修工作，其中一条线路停电，则负荷电流全部转由另一条运行的线路通过，使线损大大增加，因此，要尽量利用带电作业工作，减少双回线的停电次数与时间。
　　根据配电网的实际潮流变化，及时合理地调整运行方式，做好无功平衡，改善电压质量。定期组织负荷理论计算同时进行实测对比，根据结论，合理调整配电网的负荷，以提高负荷率及调整三相不平衡电流，使配电网线损与配电网运行方式密切结合，实现配电网运行的最大经济效益。
　　7结束语
　　由此可见，配电网节能是一个综合的系统工程，各项节能措施应结合实际情况，经过技术可行性和经济合理性的论证与评估，综合配套运用。配电网的损耗是可以通过一些有效的
　　措施来减低，因此，推广配电网经济运行降损措，其潜力巨大，经济效益显著。只要以科学的态度开展节能工作，就能取得显著的效果。