低碳背景下建筑电气供配电系统设计要点简析

低碳背景下建筑电气供配电系统设计要点简析

张佳翔

陕西有色榆林新材料集团有限责任公司    陕西省榆林市    719000

摘要：现阶段正是国家实现“双碳目标”的关键时期，要实现节能减碳的目标，作为与日常生活息息相关的供配电系统能耗应当更加予以重视。作为电气设计人员应了解和掌握建筑电气供配电系统设计中的关键要点，在设计过程中应秉承绿色、节能、环保的理念，将低碳设计融入到建筑电气的设计工作中来，为早日实现“双碳”目标贡献自己的一份力量。

关键词：低碳背景；建筑电气；供配电系统设计

1供配电系统设计的原则

节能技术应遵循经济应用原理。为保证企业工厂生产的长远发展，需要对成本支出的各个环节进行管理。因此，在应用电能节约技术时，应将成本控制在最低限度，尽可能有效地提高工业生产的整体经济效益。在多厂配电系统电气节能技术设计原则中，节能技术的经济应用也是最广泛、最突出的应用原则。其中，人工静态无功补偿器的典型优势是控制人力资源的损失，这赋予了它广泛应用的灵活性，并能有效提高系统的功率因数。

节能技术应遵循实事求是原则。在应用节能技术的过程中，最终目的是控制工业生产的经济成本，所以坚持节能技术实事求是的原则。本着节能技术实事求是的原则，企业不仅要控制制造过程中的环境污染，还要从自身角度缓解国家供电压力，开展节能减排工作，实施供配电系统，促进经济绿色、可持续发展。

节能设计应遵循优化原则。目前，国内大部分工厂在应用配电系统时都注重节能降耗的效果。随着社会信息化技术的不断发展，不仅配电系统节能降耗技术理念不断更新，设备也得到了显著的优化升级。因此，国内工业企业在生产的同时不断优化节能降耗设备，坚持生态文明建设和绿色可持续发展的理念，科学先进的高精施工技术和节能技术是必须采用的，来提高配电系统节能降耗的效果。

2低碳背景下建筑电气供配电系统设计要点

2.1电气系统方案

2.1.1电压选择

电源引入端供电电压的确定一般需要考虑多种因素，主要包括用电设备特性、用电容量、供电距离、供电回路数量、用电单位远景规划、当地电网情况、引入电源的经济合理性等。一般情况下，当设备安装容量在２５０ｋＷ及以上时应考虑采用１０ｋＶ或２０ｋＶ系统供电。在经济技术合理的情况下，提高电压等级可以提高电网输送能力，增大供电半径，降低系统损耗，实现减碳目标。设计中如果出现两个或多个电压等级可选的情况时，在满足技术经济合理的情况下，应优先选用高电压等级电源。如暖通专业在选用制冷机组时，电气专业应提出合理建议，对容量较大的制冷机组，建议直接采用１０ｋＶ机组，以降低变压过程中产生的损耗。

2.1.2负荷中心与供电半径

变电所宜设在负荷中心或靠近大功率的用电设备处，以缩短供电半径。当建筑物内有多个负荷中心时，应进行技术经济比较，合理设置变电所。民用建筑低压供电半径一般不宜超过３００ｍ。供电半径过大可能造成电压损失过大或保护开关不能保护线路末端短路。对于建筑高度超过１００ｍ的超高层建筑，可以通过技术经济比选合理确定变电所的位置，超高层建筑的变电所可分散设置在地下室、避难层等场所。

2.1.3负荷平衡

在进行设备选型时，尽量选择三相对称的用电设备。如单相设备较多时，应尽量将单相负荷均匀分布在三相上，使得三相负荷的不平衡度小于１５％。对于容量较大的供电线路（一般线路电流大于６０Ａ时），建议采用三相供电方式。

2.2电气负荷计算

2.2.1单位指标法

单位指标法即采用规范或技术措施等技术文件所列出的典型场所的经验用电指标，乘以项目的建筑面积，用以估算出整个项目的用电容量或变压器装机容量。对于单位指标法应用时应注意，规范或技术措施中所列的用电指标是一个范围值，该指标数值受地理位置、气候条件、建筑规模、能源种类、地区发展水平等多因素影响，在实际使用过程中，应根据项目具体情况来选取。

2.2.2需要系数法

在工业与民用建筑电气设计中，进行负荷计算时，需要系数法是常用的一种方法，通过设备功率乘以需要系数和同时系数，以求得计算负荷。需要系数法在进行负荷计算时需要注意以下几点问题：

１）照明负荷在进行统计容量时，应加上其附属设备的容量。比如气体放电灯、金属卤化物灯的容量应为灯泡的功率加上镇流器的功耗。

２）用电设备组的设备在进行负荷统计时，不应包括备用设备的容量。但在选择变压器时，应校核备用设备投入后对变压器容量的影响，应保证备用负载投入后，变压器可以在规定时间内正常使用。

３）常规项目设计过程中，消防设备负荷容量会低于正常设备用电容量，因此在进行负荷计算时，可以不计入消防设备用电容量。但此处应注意，这里所述的消防设备容量为平时不使用而仅火灾情况下开启的消防设备，对于平时使用的消防负荷，比如消防控制室，消防电梯，平时和消防时均使用的风机等，在进行负荷计算时应列入计算范围。

2.3功率因数补偿

2.3.1功率因数补偿对供配电系统节能的影响

对于变压器来说，功率因数补偿可以降低变压器的铜损，从而降低变压器损耗。功率因数补偿后提高了功率因数，可以降低无功电流，使得流过变压器和线路的电流降低，这样可以减少线路及变压器的线路损耗和电压损失。功率因数补偿后，供给同一负荷所需的视在功率减少，提高了变压器的带载能力。

2.3.2功率因数补偿的相关要求

对于３５ｋＶ及以下变配电系统，宜在配电变压器低压侧集中补偿。有高压负荷时宜考虑设置高压无功补偿装置。对于气体放电灯，应采取单灯就地无功补偿的方式。对于容量较大、负荷平稳且经常使用的用电设备的无功功率在条件允许时可考虑单独设置补偿装置。对于三相不平衡线路，应采用分相补偿方式。

2.4谐波控制

2.4.1谐波的危害

谐波在配电系统内能够产生有危害的过电压或过电流，进而损坏用电设备。谐波电压和电流在电机拖动系统内会产生附加损耗，引起电机机械振动和噪声。谐波电压会使变压器铜耗增大，还会使变压器绝缘材料承受较大的应力。谐波会在线路上产生附加损耗，严重时还会引起中性线过热或烧断。谐波含量较多的电流将使断路器的遮断能力降低，影响断路器的正常工作。谐波电流还会对通信系统产生干扰，影响计量系统测量和计量精度，对电力网保护和自动保护装置误动或拒动。

2.4.2谐波的预防与治理

（１）谐波预防

在电气设计过程中，应考虑谐波对整个系统的影响，通过合理的系统配置和设备选型，来预防谐波的产生。普通民用建筑建议采用Ｄ，ｙｎ１１型接线的配电变压器以及合理选用谐波含量低的用电设备来减少谐波的产生。

（２）谐波治理

供配电系统的谐波含量或设备的谐波含量不得超出相关国家或地方标准的限定值，如含量超标，需采取一定的治理措施：如设备采用电源隔离、屏蔽、接地等措施；加装交流电抗器和直流电抗器；加装有源或无源滤波装置；加装无功功率静止无功补偿装置；将非线性负荷与线性负荷分开供电；电路尽量多重化、多元化等。

结束语

供配电系统设计是建筑电气设计工作中的主要内容，供配电系统的正确搭建是整个项目能够正常运行的重要环节，在国家大力倡导２０３０碳达峰和２０６０碳中和的“双碳”目标的背景下，广大电气设计工作者在进行供配电系统设计时应将低碳设计理念融入到整个设计过程当中，在合理搭建供配电系统的同时，结合正确的负荷计算与满足节能标准的设备选型，来实现整个供配电系统的节能减碳目标。

参考文献

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