建筑电气供配电系统节能设计研究

建筑电气供配电系统节能设计研究

马晓波

哈尔滨市地下建筑设计研究院黑龙江哈尔滨150001

摘要:随着全球能源的紧缺以及全民节能意识的提高，供配电系统设计的节能也越来越受大家的关注。加强对建筑电气供配电系统节能刻不容缓。本文对建筑电气供配电系统节能设计进行了探讨。

关键词:建筑电气；供配电系统；节能设计

1建筑供配电线路节能设计的原则

首先，建筑供配电线路节能设计的开展是为了更高效的节约能源，也是为了更好的服务大众，因此在设计的同时需要遵循安全稳定的原则，其设计方案要符合屋内照明系统以及建筑室内的用电需求，从而保证建筑供配电效率在运行过程中能够安全稳定运行。

其次，建筑供配电线路节能设计在保证安全稳定的同时，需要遵守经济性原则。众所周知企业加强技术改革，调整结构，都是为了在瞬息万变的市场中获得一席之地，从而获得更多的经济效益。因此在开展过程中，不能一味追求节能目标的实现，而忽视经济效益，在设计前综合考虑仪器的价格以及后期维修与养护费用。除此之外，建筑供配电效率节能设计的开展要立足于长远，避免其设计理念在短期内落后于时代发展。

2建筑电气供配电系统节能设计策略

2.1科学合理计算优选供配电电压等级

对于单台大容量用电设备系统的供电电压优化节能选择时，宜根据建筑电气供电条件、电机起动控制方式以及电机起停过程中对配电变压器的影响等因素来合理确定，通常以350kW作为高、低压供电的设计分界点。在进行低压供电系统设计过程中，尤其对于照明负荷而言，当线路电流在40A及以下时，宜采用220V单相进行供电，而当线路电流大于40A时，则宜采用380/220V的三相供电模式。

2.2电力变压器优化选型设计

进行高层楼宇配电变压器优化选型设计过程中，首先应详细准确统计楼宇电气系统负荷，并根据用电总量合理选择配电变压器的供电电压、供电容量、变配电所基址等。结合高层楼宇建筑电力负荷波动曲线进行详细地计算分析，并结合相应的优化设计技术手段，合理调配负荷和设计完善的经济调度方案，使电力负荷曲线尽量保持平坦，具有较高的三相平衡度，尽量减少闲置电气设备和闲置配电容量，使电能得到充分转换利用，降低能耗和无谓电能资源浪费。

2.2.1优选节能型变压器

配电变压器种类选择，对于整个高层楼宇建筑供配电系统的节能尤为重要。配电变压器运行过程中的空载损耗（铁损）主要发生在变压器铁心叠片内部，是由于交变的磁力线经内部铁心产生磁滞及涡流进而产生损耗。优选铁心材料可以有效降低变压器空载损耗，非晶合金铁心变压器是当前节能型变压器主要的铁心材料。另外，S11、S13、S15等型号的节能型配电变压器，其卷铁心结构改变常规S7、S9叠片式铁心结构，在很大程度上降低了磁阻，使配电变压器运行过程中的空载电流可以降低60%~80%，进而有效提高了变压器运行功率因数，减少了建筑供配电系统的线损，改善了建筑供配电系统的供电电能质量和供电可靠性，使变压器空载损耗降低20%~35%。

2.2.2合理选择配电变压器容量与台数

在配电变压器经济调度方案优化节能设计过程时，应结合负荷特性合理分配用电负荷、合理计算优选配电变压器容量与台数，即通过科学合理的调控设计方案，使配电变压器能够长时间运行在高效工况，有效降低变压器运行总损耗。为了降低供配电网络的电能损耗，达到最佳节能降耗效果，对于2台及以上配电变压器共同联合运行时，应根据系统负荷波动情况建立联合经济调度运行模式。2台及以上配电变压器损耗功率与负载波动间的关系为：当配电变压器负载小于或等于Sa时，则投运1台配电变压器较为节能经济；当负载大于Sa而小于Sb时，则投运2台配电变压器较为节能经济；当负载大于或等于Sb时，则投运3台配电变压器较为经济。也就是说在2台及以上配电变压器联合经济调度运行过程中，Sa、Sb等就称为系统经济调度运行的临界负荷。当配电负荷率低于30%时，应根据实际运行负荷需求切换到小容量变压器；当负荷率超过80%并通过设计计算不利于经济调度运行时，则在容量选择过程中需要考虑放大一级容量来进行节能设计。当建筑电气系统运行负荷功率较为稳定时，在合理分配负荷的情况下，应尽可能减少变压器的设计台数，应优选大容量、节能型配电变压器。如建筑电气系统计算负荷在2000kV.A左右时，宜优选2台1000kV.A的变压器，不宜选4台500kV.A的变压器，这样一方面便于两台变压器并联进行经济调度运行，另一方面，前者总运行损耗要比后者低，且其成本和运行经济效益较后者要优。

2.3供配电线路的优化设计

2.3.1合理优选供配电导线类型

在进行供配电系统优化节能设计过程中，应结合建筑电气系统实际情况，从技术、经济性等方面进行综合考虑，宜优选电导率较小的新型材质节能型导线。严格按照经济电流密度来确定所选导线的经济截面，通常按照年综合运行费用最小设计原则来合理确定导线单位面积的经济电流密度。在实际工程优化节能设计过程中，铜芯电缆其电能传输效率较其它材质优越，但由于铜自身成本偏高，因此在进行供配电线路综合布线优化设计过程中，要充分考虑设计方案的经济效益特性，合理选择铜、铝等材质导线。对于建筑电气系统中，负荷容量较大的一类、二类负荷，则应优选铜导线，而对于三类或负荷容量偏小的其它电力负荷，则宜优选铝导线，以提高整个供配电系统设计方案的技术、经济性能。

2.3.2合理布线避免迂回供电问题

在进行变配电所选址、线路布线、负荷位置优化设计过程中，应结合建筑结构合理进行供电线路综合布线，尽量将变配电所设置在负荷中心，将低压配电室设置在靠近强电竖井部位，将大容量负荷设置在离电源点较近、易于供电的区域，以缩短线路的供电距离，降低线路运行损耗。低压线路其设计供电半径应控制在200m范围内，而当建筑物每层面积超过10000m2时，应结合建筑物结构平面设置2个以上变配电台区，提高供电可靠性和减少供电干线长度，降低线损。对于供电距离超过经济范围区时，应在满足额定载流量、动热稳定、电压降等基本条件的基础上，合理增大一级供电线路线缆截面，以降低线路损耗。

2.4尽量降低谐波带来的危害

谐波危害是企业供配电系统中严重的危害要素之一，它不但会增加供配电系统的电能消耗，还容易损坏相关的电器设备，降低供电系统的使用寿命。为了有效地降低和防止谐波释放对供电系统的损害，需要在变压器低压侧和设置有用电设备的地方放置源滤波器、无源滤波器或者将二者配合使用，从而起到净化线路、减少电能损耗的作用。

2.5照明的节能设计

在工厂车间、建筑施工工地、市政道路等场所的供配电系统中，通常都需要大量的照明设施，因此在设计供配电系统时一定要重视照明节能设计。在进行照明节能设计时，以充分利用天然采光为基础，通过合理的计算照明，分配负荷，正确选择照明灯具与控制方式等方面入手照明节能设计。其中在进行照明计算时，要尽量平均分配三相负荷，防止由于三相的不平衡而使变压器及其线路的损耗出现加重现象。

结语

综上所述，为了实现建筑电气节能设计，在进行建筑电气设计工作的时候一定要非常认真，对设计方案要进行反复的推敲，其负荷容量计算是否准确，供电电源选择及变配电所布置是否合理，供配电系统是否经济，运行是否能保持稳定、安全等方面，将决定其最终成果的优劣。这样才能在功效方面能够得到保证，同时也满足了社会发展对建筑的各项需求。

参考文献:

[1]陈金凤,张守峻,汪宇论.探讨建筑电气低压供配电系统设计[J].工程技术:全文版,2017(2).

[2]郑怀东.建筑电气节能设计研究[J].建筑工程技术与设计,2017(5).