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摘要：电能是保障社会经济和人民生活的基础性能源。在现代供配电系统设计中，对于电能消耗造成的资源浪费问题日益受到广泛重视，而节能技术的应用对于保障电力系统的安全、可靠、经济运行起到关键作用。为此，本文将从供配电系统的设计、运行及管理上，探讨有效的节能降耗技术和方法，以提升供配电系统的整体利用效益。
关键词：供配电系统 节能技术 变压器 措施
电能是基础性能源，在推进社会各行业稳步运行中发挥着积极的重要作用。电力供配电系统从总的设计与规划上，一方面要处理好电能与负载之间的合理交换，另一方面要从电能系统消耗上减少不必要的浪费，提高电力体系功率因数。因此，积极从供配电系统设计、运行及管理中，运用先进科学的节能技术和方法，来提升供配电系统的经济性，不仅是当前全面推进国民经济可持续发展的根本需要，更是构建节约型和谐社会的具体体现。
一、供配电系统能耗分析及计算方法
供配电系统中，对于能耗的分析主要有两部分，一方面是固定损耗，另一方面是运行损耗。固定损耗主要产生于变压器、供电线路等与电压相关的设施上，如架空线路的电损、变压器励磁损耗等，而对于运行损耗主要与供配电各设备运行中的串联阻抗有关，而且占总能耗的主要部分。其各部分损耗计算方式主要有：一是供电线路功率损耗，其阻抗损耗公式为：ΔPL=3I2R，ΔQL=3I2X；线路首端导纳功损： ，线路末端导纳功耗： 。二是对于变压器产生的功耗，其计算功损的计算公式为： ； ； ； ； ； 。三是表现在供配电系统电能的损耗上，而计算损耗需要从损耗率来入手，系统电能损耗率公式为： ；而计算全年的电能损耗则依据公式： ；而对于变压器的电能损耗来说，当电压处于额定值时，其电损表示为： 。从上可知，对于供配电系统的节能技术和方法的选择，主要从固定能耗与运行能耗上进行着手，并从中选择有效的应对策略以满足节能降耗的目标。
二、推广供配电系统节能降耗的技术
（1）对变电站合理位置的确定
在确定变电站位置之前，需要从整个供配电系统上进行技术性规划，特别是对各用电区域负荷的核算。从配电电压来看，不同电压级对应的功率能耗是不同的，如高压配电级数为35kV-110kV，中压配电级数为6kV-10kV，低压配电级数为380V-660V。对于不同压级的配电线路，相同功率下电压等级越高其电流越小，功率能耗也越少。如对于10kV的配电线路，通常要优先采用35kV等较高电压级数配电系统；对于用户用电负荷较大的区域或企业用电时，要采用中压配电直接深入到企业或车间旁内設变电站。同时，在确定变电站位置时，要从项目规划总体设计要求上，结合用户用电需求实际，在设置独立变电站或总降压变电站位置时，要尽可能的接近用电负荷中心，以减少在配电系统中由于电压、有色金属等产生的电能损耗。
（2）对配电变压器的确定和能耗分析
在供配电系统中，变压器的应用十分普遍，主要用来完成对电压级的转换。而电网中的变压器由于其数量较大，运行时间较长，对能耗的累积效应也较大。据统计，当前我国电网系统中，10kV级和35kV级变压器累计功率值达到10亿kVA。因此，从变压器的选型及优化设计上，选择高效节能的产品将对于降低电能损耗，提高企业经济效益具有重要的现实意义。如在供配电系统设计中，尽量采用节能型变压器，如S9系列、S10系列、S11系列，积极对过去高能耗的S7系列变压器进行改造和替换。在特殊的用电领域内，如高层建筑、化工企业、以及一些地下建筑等消防级别较高的场所，要优先选配低能耗节能型干式变压器，如SG10系列、SG11系列，SC6等系列。同时，在面对电网电压较大波动的区域，为了更好的改善电能质量，往往采用有载调压变压器，以更好的提高变压器的效率。
对于运行中的变压器能耗的经济性分析，主要从两方面来着手，一是有功损耗，二是无功损耗，而对于无功损耗主要是由于电力系统自身产生的额外功耗，两者之和就是变压器的综合功耗。在计算变压器的综合功耗时，当负荷最小时成为经济负荷SecT，其值与变压器的额定容量之比，就是变压器的经济负荷率KecT。其计算公式如下： 。通过对变压器经济负荷率的计算，其值约为50%，而对于高节能型变压器，其经济负荷率要高于70%，尽管在前期投资上会增大，但从长期用电及节能上更具有推广应用性。
（3）对于供配电系统中用电线路的能耗分析与优化
在电力系统建设中，不仅需要从电力安全上确保技术性和可靠性，更需要从经济性上来提高项目运行效率。因此，对于经济合理的供配电系统，在用电线路的选择上仍需要从经济性入手，以满足电力建设经济性目标。从电力线路电流密度的确定来说相对复杂，在我国通常按最大负荷利用小时数Tmax来选择导线、确定电缆截面，而从线路设计及实际运行来看，其经济电流密度计算是存在缺陷的，如忽视了电压等级、负荷的功率因数等方面的影响。因此，在推进配电线路节能降耗上，对于最优经济电流密度计算需要用以下函数来表示：Z=aS+b。式中Z表示为投资费用，a表示为导线截面系数、b表示为投资常数。而计算某一电力线路在一年内的运行总费用F时，需要从线路的折旧维护费Fy和年电能损耗费Fs来进行统计，即Fy=Ky·Z， 。对于式中的Imax表示为线路的最大负荷电流值，而ρ表示为导线电阻率，τ为最大损耗时间，p为电价值，由此可知，最优经济电流密度函数可以表示为：minV=aZ+F，其中a表示为补偿系数，T表示为补偿年限，则最优经济电流密度函数可以转换为： 。
（4）对配网节能技术的分析
配电网络通常是闭环结构开环运行，在对配网进行能耗分析时，主要是对各配网支路的电阻、电压，以及通过的电流、有功功率和无功功率等进行全面计算，其目标函数表示为：
；由此可见，可以从全网开关合上来计算环网的潮流分布，并得出最低电压节点和功率分点，而其有功能耗与运行电压的平方成正比，因此适当提升运行电压，并采用逆调压方式可以降低有功功耗。
三、结语
供配电系统节能技术与设计，主要从配电电压负荷中心、配电变压器，以及配电线路的运行经济性等方面来调整，以实现对整个供配电网络电能利用率的提升。
参考文献：
[1] 鲁建成，朱多富. 基于供配电系统提高电能质量的探讨[J]. 城市建筑. 2013（08）.
[2] 郁大田，蒋贞勇，吴金民. 浅谈电网无功功率补偿[J]. 中国科技信息. 2011（03）.
[3] 马冠雄. 浅谈电力系统无功功率的形成机理[J]. 中国电力教育. 2013（36）.
关键词：供配电系统 节能技术 变压器 措施
电能是基础性能源，在推进社会各行业稳步运行中发挥着积极的重要作用。电力供配电系统从总的设计与规划上，一方面要处理好电能与负载之间的合理交换，另一方面要从电能系统消耗上减少不必要的浪费，提高电力体系功率因数。因此，积极从供配电系统设计、运行及管理中，运用先进科学的节能技术和方法，来提升供配电系统的经济性，不仅是当前全面推进国民经济可持续发展的根本需要，更是构建节约型和谐社会的具体体现。
一、供配电系统能耗分析及计算方法
供配电系统中，对于能耗的分析主要有两部分，一方面是固定损耗，另一方面是运行损耗。固定损耗主要产生于变压器、供电线路等与电压相关的设施上，如架空线路的电损、变压器励磁损耗等，而对于运行损耗主要与供配电各设备运行中的串联阻抗有关，而且占总能耗的主要部分。其各部分损耗计算方式主要有：一是供电线路功率损耗，其阻抗损耗公式为：ΔPL=3I2R，ΔQL=3I2X；线路首端导纳功损： ，线路末端导纳功耗： 。二是对于变压器产生的功耗，其计算功损的计算公式为： ； ； ； ； ； 。三是表现在供配电系统电能的损耗上，而计算损耗需要从损耗率来入手，系统电能损耗率公式为： ；而计算全年的电能损耗则依据公式： ；而对于变压器的电能损耗来说，当电压处于额定值时，其电损表示为： 。从上可知，对于供配电系统的节能技术和方法的选择，主要从固定能耗与运行能耗上进行着手，并从中选择有效的应对策略以满足节能降耗的目标。
二、推广供配电系统节能降耗的技术
（1）对变电站合理位置的确定
在确定变电站位置之前，需要从整个供配电系统上进行技术性规划，特别是对各用电区域负荷的核算。从配电电压来看，不同电压级对应的功率能耗是不同的，如高压配电级数为35kV-110kV，中压配电级数为6kV-10kV，低压配电级数为380V-660V。对于不同压级的配电线路，相同功率下电压等级越高其电流越小，功率能耗也越少。如对于10kV的配电线路，通常要优先采用35kV等较高电压级数配电系统；对于用户用电负荷较大的区域或企业用电时，要采用中压配电直接深入到企业或车间旁内設变电站。同时，在确定变电站位置时，要从项目规划总体设计要求上，结合用户用电需求实际，在设置独立变电站或总降压变电站位置时，要尽可能的接近用电负荷中心，以减少在配电系统中由于电压、有色金属等产生的电能损耗。
（2）对配电变压器的确定和能耗分析
在供配电系统中，变压器的应用十分普遍，主要用来完成对电压级的转换。而电网中的变压器由于其数量较大，运行时间较长，对能耗的累积效应也较大。据统计，当前我国电网系统中，10kV级和35kV级变压器累计功率值达到10亿kVA。因此，从变压器的选型及优化设计上，选择高效节能的产品将对于降低电能损耗，提高企业经济效益具有重要的现实意义。如在供配电系统设计中，尽量采用节能型变压器，如S9系列、S10系列、S11系列，积极对过去高能耗的S7系列变压器进行改造和替换。在特殊的用电领域内，如高层建筑、化工企业、以及一些地下建筑等消防级别较高的场所，要优先选配低能耗节能型干式变压器，如SG10系列、SG11系列，SC6等系列。同时，在面对电网电压较大波动的区域，为了更好的改善电能质量，往往采用有载调压变压器，以更好的提高变压器的效率。
对于运行中的变压器能耗的经济性分析，主要从两方面来着手，一是有功损耗，二是无功损耗，而对于无功损耗主要是由于电力系统自身产生的额外功耗，两者之和就是变压器的综合功耗。在计算变压器的综合功耗时，当负荷最小时成为经济负荷SecT，其值与变压器的额定容量之比，就是变压器的经济负荷率KecT。其计算公式如下： 。通过对变压器经济负荷率的计算，其值约为50%，而对于高节能型变压器，其经济负荷率要高于70%，尽管在前期投资上会增大，但从长期用电及节能上更具有推广应用性。
（3）对于供配电系统中用电线路的能耗分析与优化
在电力系统建设中，不仅需要从电力安全上确保技术性和可靠性，更需要从经济性上来提高项目运行效率。因此，对于经济合理的供配电系统，在用电线路的选择上仍需要从经济性入手，以满足电力建设经济性目标。从电力线路电流密度的确定来说相对复杂，在我国通常按最大负荷利用小时数Tmax来选择导线、确定电缆截面，而从线路设计及实际运行来看，其经济电流密度计算是存在缺陷的，如忽视了电压等级、负荷的功率因数等方面的影响。因此，在推进配电线路节能降耗上，对于最优经济电流密度计算需要用以下函数来表示：Z=aS+b。式中Z表示为投资费用，a表示为导线截面系数、b表示为投资常数。而计算某一电力线路在一年内的运行总费用F时，需要从线路的折旧维护费Fy和年电能损耗费Fs来进行统计，即Fy=Ky·Z， 。对于式中的Imax表示为线路的最大负荷电流值，而ρ表示为导线电阻率，τ为最大损耗时间，p为电价值，由此可知，最优经济电流密度函数可以表示为：minV=aZ+F，其中a表示为补偿系数，T表示为补偿年限，则最优经济电流密度函数可以转换为： 。
（4）对配网节能技术的分析
配电网络通常是闭环结构开环运行，在对配网进行能耗分析时，主要是对各配网支路的电阻、电压，以及通过的电流、有功功率和无功功率等进行全面计算，其目标函数表示为：
；由此可见，可以从全网开关合上来计算环网的潮流分布，并得出最低电压节点和功率分点，而其有功能耗与运行电压的平方成正比，因此适当提升运行电压，并采用逆调压方式可以降低有功功耗。
三、结语
供配电系统节能技术与设计，主要从配电电压负荷中心、配电变压器，以及配电线路的运行经济性等方面来调整，以实现对整个供配电网络电能利用率的提升。
参考文献：
[1] 鲁建成，朱多富. 基于供配电系统提高电能质量的探讨[J]. 城市建筑. 2013（08）.
[2] 郁大田，蒋贞勇，吴金民. 浅谈电网无功功率补偿[J]. 中国科技信息. 2011（03）.
[3] 马冠雄. 浅谈电力系统无功功率的形成机理[J]. 中国电力教育. 2013（36）.