摘要：电力能源在人们的生活和工作中发挥着重要的作用，人们对电力能源也是越来越依赖，而为了保证对人们的电力能源需求进行提供，国家也是十分重视对电网工程的建设。而10kV配电网是电网工程中的重要部分，其直接关系到电网工程的使用性能，而近年来随着节能环保的提升，10kV配电网节能问题也受到了人们的关注，下面，本文就针对10kV配电网设计及节能问题进行探析，希望对相关工程的建设提供一定的帮助。
关键词：10kV配电网；电力设计；节能问题
前言：在新时期环境下，为了满足人们日益增加的电力服务需求，越来越多的电网新建工程和改造工程得到了建设，10kV配电网作为电网工程建设中的重点部分，其设计和节能问题一直是工作中的重点，通过不断的研究和探索，针对10kV配电网实际运行情况，也是从诸多方面实现了其节能和优化设计，也推动了电网现代化建设的发展，而如何进行10kV配电网设计和对节能问题的解决，就是本文主要研究的内容。
1?10kV配电网设计要点
1.1?配电变电设计
在电源仓设计中，将35kV虹许站许25仓和35kV水城站城25仓，新放电缆到新建的桥虹站其一段和二段的进线仓当作进线的电源，对线路两端进行纵差保护的配备。其中虹许站的许25仓是KYN1B-10型的开关柜，使用600/5的电流互感器和DF3322EF微机型的继电器；水城站的城25仓是ZS1型的开关柜，使用600/5的电流互感器和SEL351微机型的继电器。通过拟建立10kV虹河站的41仓与40仓，分别进行电缆的新放到新建的梅虹站其一段和二段的进线仓单做进线的电源，对线路两端进行纵差保护的配备。在虹河站中，其主后合一的微机纵差保护的装置已经在在《市区长宁虹桥路10kV架空线的入地工程》纳入，本工程要和虹河站进行配合。
对梅虹站是全户内型实施布置，将10kV和0.4kV等配电的装置室于地面一层进行设置，下设电缆的夹层，有16台数量10kV小型气体的绝缘柜靠墙一字实施布置，有11台数量0.4kV 的GGD小型开关柜实施一字型布置。在本站中通过全微机的保护方式，且保护全部在开关柜上进行安装，而其它的设备在配电的装置室内布置。对桥虹站也是全户内型的布置，将10kV和0.4kV等配电的装置室也于地面一层实施布置，下设电缆的夹层，有16台数量10kV小型气体的绝缘柜靠墙一字实施布置，有11台数量0.4kV的 GGD小型开关柜实施一字型布置。对虹龙站也是全户内型布的置，将10kV和0.4kV配电的装置室在地面的一层设置，下设电缆的夹层，有10台数量10kV气体绝缘的环网柜靠墙一字布置，有9台数量0.4kV GGD的小型开关柜实施一字化布置。对桥古站也是全户内型的布置，将10kV和0.4kV配电的装置室在地面的一层设置，下设电缆的夹层，有10台数量10kV气体绝缘的环网柜靠墙一字布置，有9台数量0.4kV GGD的小型开关柜实施一字型布置。
在此工程中，新放箱变是智能小型箱变类型，其中10kV侧是单进单出的，共有2仓；而0.4kV侧是单母线的分段接线方式，是4回出线形式，装机的容量都是每台500kVA。为了实现配电的自动化， 梅虹站、虹龙站、桥虹站和桥古站的自动化系统都采取分层分布的形式，按照开关柜实施划分，通过分散方式布置，且配置自动化的屏于配电室内放置[1]。
1.2电缆敷设
在本工程中，新放电缆和新建的排管在虹桥路敷设，也就是虹梅路到延安西路内。在电缆的敷设方式设计中， 对10kV电缆按照道路实际的情况采取排管敷设方式，借助本次工程的新建排管以及顶管，对新建的排管通过3×10-1孔、3×7-1孔、2×10-1孔、2×6、2×8、2×10孔衬管实施排管，新建顶管选择20孔的MPP管使用。在本工程中，10kV新放的电缆选择3x400mm2、3x240mm2、3x120mm2、3x70mm2，且型号是ZAYJV02-8.7/10kV-3x400mm2、 ZAYJV02-8.7/10kV-3x240mm2、 ZAYJV02-8.7/10kV-3x120mm2、ZAYJV02-8.7/10 3x70mm2；而0.4kV新放的电缆选择4x240mm2、4x120mm2、4x70mm2，型号是ZAYJV02-0.6/1kV-4x240mm2、ZAYJV02-0.6/1kV-4x120mm2、ZAYJV02-0.6/1kV-4x70mm2。
1.3架空网的设计
本次线路路径方案，拟拆除现状架空线线路，新立电杆均供居民低压里弄，无高压输电线路、主要河流、铁路、地铁、二级以上公路、城镇规划、林区、其它重要设施及重要交叉跨越等。按照气象的条件以及地形条件进行导线型号的确定，且还要进行标准杆型的设计；因为配网线路一般是短线路，和负荷中心靠近，但往往受到村庄或者厂房等因素影响，所以要对此类因素进行综合考虑，后制定出影响小和路径短的路径实施方案；根据《66及以下架空电力线路设计规范》要求，架空线路的导线采用钢芯铝绞线或铝绞线，地线可采用镀锌钢绞线。上海为沿海地区，使用耐腐蚀，增容导线 ，采用节能金具；对新设10kV跨越电缆登杆需加设避雷器及无熔丝登杆保护装置；小接地电流系统设计应符合以下规定：无地线的杆塔在居民区宜接地，其接地电阻不宜超过30Ω；有地线的杆塔应接地。按照上海电网污秽区域分布图及其执行规定要求，该地区属于D类地区，采用防污绝缘子。 0.4kV和10kV架空电力线路的直线杆塔宜采用针式绝缘子或瓷横担绝缘子；耐张杆塔宜采用悬式绝缘子串或蝶式绝缘子和悬式绝缘子组成的绝缘子串。
2?10kV配电网节能措施
2.1?节能减排
在节能减排中，主要包括系统节能和配电站的节能。其中在系统节能中，本工程内梅虹站、桥古站和虹龙站每台主变都进行240kvar低压的电容器配置，在桥虹站内每台的主变进行360kvar低压的电容器配置，对此配电站内变压器的无功损耗时实现了合理补充，并对部分线路无功损耗适当进行补偿，从而最大限度对全网的电能损耗实现优化，对调度的优化运行提供了条件。
在配电站的节能中，对主变压器选用低损耗、高效能和低噪音类型；选择合适电缆材质以及截面，对电缆线路能耗进行降低；因为正常的运行状态中，站用的变压器大部分工况的条件下都不能实现满载的运行，为了实现节能，对站用的变压器选择方面，对站用变的空载损耗以及负载损耗进行降低，防止出现过多的损耗现象；对10kV电容器组内串联的电抗器要选用低损耗型电抗器；对电流的互感器要尽可能选择倒置式，降低损耗；对站内的照明灯要选择节能型的灯具，按照实际需要合理选择声、光和人工控制的方式，对配电站内照明损耗实现控制。
2.2站内建构筑物节能措施
因为本站区在夏季较为炎热，建筑的节能设计中要对夏季降温进行重点考虑，和本站区内气候条件进行结合，采取保温隔热的措施。首先，对建筑物和房间朝向要进行合理设置，在本站中的建筑物是一幢一层的配电楼，建筑的朝向选择要求冬季能够获取足够日照且避开主导的风向，在夏季能够对自然通风充分利用，并避免太阳的辐射，则尽可能选择南北朝向设置，且建筑物要面朝主导的风向，来对自然通风的降温效果充分利用。其次，在门窗节能方面，建筑的能耗散失最薄弱的部位就是外门窗，占到建筑的总能耗比例也比较大，在确保日照、通风和采光等条件下，要尽可能减少建筑物外门窗的洞口面积，并提升外门窗气密性，降低空调的外渗，实现对外门窗隔热的性能提升效果。再次，在屋面的节能方面，此工程的屋顶是建筑物的最上层外围护，要求具有良好保温和隔热性，在设计中要对夏季的隔热要求实施考虑，防止室外的高温和强烈太阳对室内的生活或者工作造成影响，在此建筑物的屋顶设计中，选择厚100mm泡沫玻璃材料的隔热保温层。
2.3?降低配电线损
在10kV配电网的使用中，配电线损是主要的损耗部分，其也是配电网运行中不可避免的能源损耗环节，为了对配电线损进行降低，可以采取诸多的方式。首先，要做好对导线的截面积合理选择，线路的能耗和阻抗是呈现出正比关系的，而通过对导线的截面积增加，是能够对能耗实现降低的，但在进行导线的截面积选择中，在保证电压具有良好质量同时，还要按照经济性的电流密度进行最合适和最优化导线的截面确定。此过程中需要特别注意，所选导线的截面并非越大就越好，则导线的截面过大的话会导致单位长度内电缆重量的增加以及价格的提升，所以结合实际情况进行导线的截面积合理选取。
其次，要做好对架空的绝缘导线选取。要保证架空的绝缘导线具有良好的性能，对配电线路的供电稳定性以及可靠性进行提升，降低合杆线路的作业中停电的次数，缩减维修线路工作量，并提升配电的线路利用效率；可以把架空的绝缘线路在狭小通道内穿越，对线路所占空间进行节省；还能够对线路杆塔的结构实施简化，如果沿墙实施敷设，能够对线路材料进行节省，还能够对道路环境实现美化；另外，此类导线能够对配电线路电损实现有效降低，避免导线腐蚀情况的出现，对配电线路寿命实现延长[4]。
然后，还要进行节能型金具的选择。在我国电网配电线路内主要使用的是铁磁材料的金具，包括防震锤、耐张夹、悬垂和并沟的线夹等，此类通过铁磁材料制成金具往往在使用中会存在涡流的损耗和磁滞的损耗等情况，则采用低磁的金具或无磁的金具等就能够避免此类损耗的发生，从而达到节能效果。
同时，还要做好对负荷的合理分配。如果配电线路太长的话，往往存在更大的损耗，而对线路长度缩短的话，则损耗也会降低，所以在对10kV的配电网进行设计中，就要做好线路的合理布局与设置，确保不对电能传输质量影响的基础上，要将总配电站要尽量的和负荷中心位置接近，而对负荷中心的确定，则可以借助负荷的指示图法和负荷的电能矩法等近似实施确定。
另外，配电线路如果存在三相负荷的不平衡情况，也会导致线路以及配电发生损耗的增大，而三相功率的完全平衡是配电线路的理想情况，但是很难实现的。在对配电线路设计中，要根据负荷等级、用电的时间以及用电量等进行综合分析，使负荷尽可能的实现平衡，促进对功率损耗的降低。
2.4?无功补偿
在10kV配电网的运行中，会存在诸多形式的无功消耗情况，而这些情况对电能就存在浪费，而通过无功补偿就能够对电网的功率因数进行提升，对电网损耗进行降低，从而对电网质量进行提升。而在10kV配电网设计中，无功补偿中的方式也比较多，主要有变电站的补偿、就地平衡的补偿、单独就地的补偿、自动协调性接地补偿的装置使用等。
在变电站的补偿中，主要是通过对并联型电容器和静止型补偿器的安装，来对电网内无功的功率实施平衡，对其功率的因数进行提升，从而实现主变压器以及高压的输电线路内无功损耗的有效补偿。
在就地平衡的补偿中，如果电网在前期的规划中存在不合理的情况，则后续运行中很容易就会造成一些高压的线路对无功电能进行反送的情况发生，所以在对电网实施前期的规划中，可以于0.4km母线的边缘位置进行并联的电容器设置，并进行补偿柜的安装，如下图所示，这样就能够在日常的使用中便于用户对自身的用电动态达到及时、准确的掌控，从而实现对无功电流控制的效果。 在电流的运转中，就地平衡的补偿还能够将有功功率降到最低损耗，达到节能效果。
就地平衡的常见补偿类型
在单独就地的补偿中，现阶段很多大型电力的用户进行无功补偿主要是通过集中补偿的方法，尽管在计量口具有很好功率的因数值，而却不能代表日常配电中具有较高功率的因数，且不能实现显著节能的目的。尽管此时就地补偿具有一定效果，但主要还是通过集中补偿的方式起到作用，所以在一些很大容量用电的设备促进就可以进行相关就地补偿装置的配置，来实现补偿的目的。
在自动协调性接地补偿的装置使用中，主要是因为现阶段配电网的设计中常出现过电压的情况，而借助此种补偿装置的使用，能够对过电压的情况实现有效的处理。通过对接地补偿的装置安装后，能够对电网内电压实施自动化调节，确保电压具有良好协调性。一般此种接地补偿的装置可以进行6部分的划分，而其中存在一种消弧圈，其主要调节开关的负载，还能够对其实现远程的调控。配电网实际运行中，此装置内消弧圈能够按照实际数据的变化，来对线路实施实时的调整，借助此种方式就能够对电网实现合理化和自动化的控制。
3?结束语
综上所述，在10kV配电网设计中涉及到大量的内容，且对节能环保设计的要求也是越来越高，因此这就需要在10kV配电网设计中把握好设计的要点，并将节能理念合理的融入其中，这对电网建设和可持续性发展意义重大。
参考文献：
[1]李康民[1]. 10kV配电网设计及节能问题的研究[J]. 智能城市, 2018, 004(024):P.70-71.
[2]杜广明. 10kV配电网设计中的节能措施探讨[J]. 建材与装饰, 2017(14).00065-00065.
[3]陈文梅. 10kV配电网设计及节能问题探讨[J]. 工程技术(全文版), 2016(26):00202-00202.
[4]张士杰, 李会军. 基于10kV配电网设计及节能研究[J]. 建材与装饰旬刊, 2016(22):240-241.
作者简介：黄杰，1990.11，男，汉族，江苏省南通市如东县人，江苏城市职业学院，专科学历，机电一体化技术专业，从事电力电气领域，电气设计、输配电网设计工作。