浅谈10kV及以下配电系统谐波治理及综合节能降耗措施

浅谈10kV及以下配电系统谐波治理及综合节能降耗措施

孙树昌

广州市朗誉房地产开发有限公司510623

摘要：10kV及以下配电作为电力系统的重要组成部分之一，其线路谐波及节能损耗对整个电力系统的运行有着比较直接的影响，而且还会给人们的日常生活带来不便之处。谐波不仅会对电气设备以及通信系统造成一定程度的损坏与影响，而且还容易造成大量的电能浪费。随着人们生活水平的不断提升，为进一步确保我国电能质量与当下的发展需求相符合，对治理谐波系统以及进行降低节能损耗的研究已经成为电力部门必须重视与亟需解决的问题。

关键词：10kV及以下配电系统；谐波治理；节能降耗

1.10kV及以下配电系统的谐波治理

1.1谐波的危害

谐波电流对电路的损耗是随着谐波频率的高低而变化的，当波频率较高时，就会引发线损的程度加大，给电网和用电设备带来损伤甚至是事故。谐波的分布电容放大，会导致谐波电流加大，还会引发电缆的老化，增加电网的负荷；谐波还会导致电网的电压基波超过正常限值导致电晕损耗。

1.2谐波治理对策

1.2.1受端治理是谐波治理对策之一，常用的治理方法包括：①将谐波源从电网规划设计开始设计为较大容量的供电点或者电网供电；②利用滤波器改变电容器的串联电抗器，或者限定电容器某些支路，放大组织谐波等；③对谐波感应灵敏的设备加强保护，通过增强设备的抗谐波干扰能力改善设备性能，保证谐波环境下设备依然能正常工作。

1.2.2主动治理是从谐波自身治理入手，在源头上将谐波降低或者阻止其产生。主要治理方法包括：①改变变流装置，增加变流装置的相数或者脉冲数、多脉整流或准多脉整流技术，例如换流变压器等；②对谐波装置过于集中的地方进行分散或者交替处理，改变谐波源的配置；③将多个变流器进行联合处理，利用多个方波的叠加来消除频率较低的谐波；④利用三次倍数的谐波或者谐波源，将电流增加在矩形波形上，利用谐波的叠加注入降低给定的部分谐波；⑤采用脉宽调制技术来调整较高频率的谐波，使波形接近正弦波；⑥采用高功率因数变流器等，减少谐波的产生，降低变流器功率因数。

1.2.3被动治理的方法是使用外加滤波器阻碍电力系统的谐波流入负载端，以达到阻碍谐波的产生的目的，主要的治理方法包括：①采用谐波附近的滤波器来吸收谐波电流，同时运用无功功率补偿的方式来进行补充处理；②采用并联或者串联型APF的有源滤波器来达到补偿和隔离谐波的目的；③采用混合型有源滤波器可以形成低阻抗支路来阻抗分流回路，减小谐波电流流向电网。

1.3实例分析某酒店的10KV配电网的谐波治理

1.3.1项目概况

某五星级酒店的改造项目中由于节能的需要，大量的使用开关电源、节能灯具以及变频器的滥用、变频电梯的使用等等。工作过程中产生大量谐波电流，特别是三次谐波电流。谐波电流直接导致中性线严重过载、会使电缆、变压器的温度升高，引起电容超温，甚至爆炸。降低其它电气设备的使用寿命，对配电系统安全可靠运行有着重大影响。

1.3.2谐波治理方案

该酒店中设有服务客房、写字楼、会议室，还有各式中西餐厅、休闲吧座、咖啡厅、宴会大厅、露天平台烧烤等等。在原配电系统中，配电房内两台变压器下各加装一台KYXBQ－100/400V－4L谐波保护装置（高级有源电力滤波器），改善系统电能质量，提高系统用电安全性、可靠性。

1.3.3谐波治理效果

分析KYXBQ－100/400V－4L谐波保护装置（高级有源电力滤波器）投入前后的对比，电网电流谐波绝大部分已被滤除掉，波形已经接近正弦波，畸变率由38.4％降低为4.1％；

①3次谐波电流由85A降低为3.3A；

②5次谐波电流由52.2A降低为1.2A；

③7次谐波电流由26.0A降低为3.6A。

可见KYXBQ－100/400V－4L谐波保护装置（高级有源电力滤波器）投入后起到了很好的消除谐波的效果，保证了酒店商场电网的电能质量，无功补偿柜能够可靠的运行。

2.10kV及以下配电系统的综合节能降耗措施

2.1确定合理的电源供电点，控制供电半径

不同的电源布置方式，所造成的电压损失和电能损失都不相同，且差异较大。选择电源供电点时，应尽量布置在负荷的中心位置。当供电范围较大、负荷密度高时，要选择两点或多点布置，采用此种方式改善电压质量，提高降损节能的效果。根据负荷的分布情况来选择合理的供电半径，在电网的规划设计时，要考虑长期发展需要，依照负荷长期增长的趋势，设计压降不应该高于线路额定电压的5%，同时设计每回出线的输送功率低于2000kV?A，如果超出该规格，应该考虑新增电源布点或增加出线回数。

2.2改造或更换电能计量装置

配电网络中，大用户的负荷变动较大，电流互感器变比偏大而实际负荷偏小，导致电压互感器二次压降过大造成的计量精度下降，同时在10kV配电线路中，使用计量精度不合格、设备老化的照明户表普遍存在。为了减少计量造成的失误，要逐步更换使用年限较长的旧表，改造或更换为新型电能表。在经济条件允许的情况下，尽量选择电子表。据相关数据显示，采用电子式电能表，每月损耗电量约为0.4kW?h，而使用机械式电表（以DD862型为例）每月要耗损电量约1kW?h，而电子式电表每月只耗损电量约0.4kW?h，相对机械表来讲，使用电子表减少约60%的表损。采用改造或逐步更换新型电能表的方法，提高了计量精度，降低了线损，是电网改造中的常用措施。

2.3合理安排负荷分布

10kV配电网络中，如果负荷对称，中线中没有电流通过则不产生损耗。相反，若中线中有电流通过，则将产生损耗。同时由于零序分量电流在中线中产生的损耗比相线要大的多，如果中线导线的线径选择不合适，将增加损耗。因此，合理分配负荷、合理选择中线导线的线径是降低损耗实现节能的重要措施，对于负荷严重不对称的低压电网网络中，还可以采用增加中线的截面来降低损耗。为了实现降低配电网络损耗，达到节能的目的，可以采取以下方式：

2.3.1统计各种负荷区域，对不同负载水平下的电网结构进行评估，采用相对应的改造措施，确保配电线路导线和输送距离的合理性。

2.3.2针对不同季节下的不同负荷的环网线路进行潮流计算，计算并确定在各种负荷状态下的最佳开环点。

2.3.3综合考虑配电网络的结构，采用各类人工智能算法或启发式算法来求解，根据方案结合具体实际情况进行改造。

结束语：综上所述，在我国综合实力不断发展的情况下，人们对于电能质量的要求也越来越高。在10kV及以下配电系统中，谐波治理与节能损耗是改善电能质量的重要方法，因此，相关单位一定要根据电网运行的实际情况，对谐波系统进行改进，不仅可大幅度提升相关电力设备的使用寿命，而且还可进一步提升电能的有效利用率。在10kV配电系统节能损耗中，应该不断引入先进的技术，并对相关的电力设备进行改进，以此来全面改进10kV配电系统节能损耗技术，继而为促进我国电能质量作出贡献。

参考文献

[1]张超.变电站谐波治理及无功补偿的应用[J].城市建设理论研究.2014.

[2]朱开杰.浅析推行10kV及以下配电网络无功动态补偿对降损和企业经济效益的意义[J].广西电业.2013.

[3]曾尚先.10kV及以下配电网络降损节能技术措施浅析.广东科技.2013.