低碳背景下建筑电气供配电系统设计要点

低碳背景下建筑电气供配电系统设计要点

李博超

新疆润疆工程设计有限责任公司    835000

摘要：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。当中本文首先分析了建筑电气供配电线路设计存在的问题，然后详细阐述了低碳背景下建筑电气供配电系统设计要点。

关键词：低碳；建筑电气；供配电；电压；断路器

一、建筑电气供配电线路设计存在的问题

（一）电气供配电线路负荷超载

由于一些建筑的结构错综复杂，对电力的需求很大，仅有一条供电、配电线就不能满足其大型建筑结构的电力需求。如果再增设几条输电线路来分别输送电力，会造成工程造价的上升，一些建筑公司为了减少前期的投资，往往会选择只安装一条电力线路，这种情况就会造成电力供应的荷载超过了其本身的负荷，这样就有很大可能会造成火灾，或者是漏电的情况。在进行电路的设计时，应根据建筑物的用电量，合理地分流电力供电、配电线，以减少电力供电、配电线路的负荷，防止出现安全隐患。在工程实践中，有关工作者可以利用电力需求响应控制系统，以更好地理解建筑结构对供电的需要，合理的供电、配电，保障有关人员的生命安全的同时也能够减少资金的流失，并减少后期维修线路造成的建筑物结构不稳定，从而延长建筑物的使用年限，进而保障了电力系统运转的稳定，最终可以促进建筑业的向前发展。

（二）建筑电气供配电线路设计人员专业素质不足

电力供、配线的设计与施工质量直接影响到整个工程的整体质量，对其进行科学、合理的设计是确保其安全、实用的先决条件。由于建筑物的结构与功能的复杂性，使得电力与电力供应与分配工作的复杂性、系统化，对设计者的技术水平提出了更高的要求。建筑电气供、配电设计中存在着许多细节问题，相关人员要不断地总结经验，不断提高自己的专业水平和能力。针对建筑物的不同功能，进行有针对性的供电、配电线路设计，可以保证大楼内的供电和供电安全。在建筑电气配、配电网的设计中，有关部门不但要重视其实用性，还要重视其布设的美感，否则由于线路设计不合理，相关人员的专业素质不够，会使建筑物的美观度降低，进而影响到以后的供电维护工作。

（三）电气供配电材料选择不合理

供电设备的选用直接关系到电网的稳定，只有选择了好的供电设备，才能保证好电网本身的安全与使用年限，可以提升供电公司的经济收益。设计者应根据各职能区的用电量及线路负载情况，选择合适的供配电材料。从实践中可以看出，铜线、铝线是最常用的，它们都有其优点和不足之处。供、配电材料的选用，要根据不同的用法、不同的功能，选用相应的供、配电材料、规格、数量，以保证供配电系统的正常运转，从而达到节约投资、增加效益的目的。

二、低碳背景下建筑电气供配电系统设计要点

（一）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。

（二）电气设备低压断路器的选择

在现代建筑中，由于照明控制系统和供电系统必须使用低压断路器来控制和保护主要家用电器，因此低压断路器的安全性和稳定性至关重要。与传统的熔断器和漏电开关相比，低压断路器具有更专业的保护功能，可以根据电源类型为当前变电站及其电力照明系统提供最常见的保护功能。电气设备的低压断路器可分为直流和交流电源电路。根据其结构特点，还可分为封闭式和框架式低压供电电路。当在漏电开关中安装电压损失保护装置时，一旦工作电压降低到额定电流的50～60%，就必须移除无关系的客户，否则可能会导致电机烧坏或电网电压无法恢复，但该电压损失保护将立即运行，导致欠压保护跳闸电磁线圈连接在相电压。当工作电压从电源系统恢复时，电流线圈将被吸走。当电流达到额定电流的50～60%时，没有弹簧拉力的电流线圈会与卡扣碰撞，使断路器断开。因此，低压断路器的主要目的是维护电路。根据维护对象的不同，也可以采取针对性的保护措施。例如，变电站使用的低压断路器，不仅可以具有低压断路器的通用保护设备，还可以具有远程操作的效果，实现低压断路器在插座线路上的高效组装。

（三）功率因数补偿

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、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。

（四）照明系统的节能技术

照明系统的节能，不仅仅单纯追求照明设备的高效率和低廉价格，更应该立足于提高整个建筑结构内部空间照明系统的电能使用效果。在此过程中，首先应确定合理的建筑结构内部照明方式，采取一般照明、分区照明、混合照明等多方式组合应用的方法，按不同的场所考虑不同的节能照明控制方式，如集中控制、分区控制、定时控制、感应控制等方式，门厅、大堂采用分组平行照明侧窗布置，采用分组就地控制的方式；走道、楼梯间采用感应延时自熄的照明控制方式。严格执行照明功率的密度限制，尽可能的减少照明设备使用功率，以达到建筑结构节能目的。此外，还可利用高效率的光源和利用白光LED灯等取代传统模式下的金属卤化物灯源，实现使用寿命长、温度适中、光线柔和的优势。

（五）电梯等设备节能技术

电梯等设备的建筑节能主要是采取高效率的电气控制方式，使整个电气系统在运转过程中能够节约能源资源，常用的方法有选择节能型电梯、改变原有电梯的驱动方式甚至是利用电梯回馈技术等。选择节能型电梯，利用节能型电梯的变频控制方式，尽可能的在建筑结构内部空间人员流动较大和人员流动较小时分别利用不同频率进行电梯设备的运转控制，避免单一频率控制下电梯用电量的浪费。此外，还可在建筑设备电梯等建筑设备内部安装自动监控系统，利用自动监控系统分析不同时间段内设备的运转情况，从而在设备运转时间较少阶段采取其他运行方式降低设备能耗。

（六）合理选择建筑电气供配电材料

供电、配电材料的选用直接影响到企业的建设费用，想要有效地降低电网的能耗、降低电网运行中的安全风险，需要根据建筑物内部的供电需求，选用合适的供电、配电材料。根据当前的情形，铝线是目前在市面上使用最多的供电和配电材料。它具有良好的优越性、良好的性能和良好的安全特性，能够保证电力供电、配电线路的设计没有质量问题，而且其铺设费用也相对十分低廉。各种电气设备的保护功能对供电、配电系统的正常运行起着举足轻重的作用，有关的工作人员在选择电器保护元件时应充分考虑其安全性和可靠性，市面上使用最多的保护设施主要能够保护电路过载，电路短路，电路漏电等情况。在选用供电、配电材料时，应充分考虑地理环境的影响，目前在我国的各省、市、区间的气温差异较大。某些区域的昼夜温差比较大，这种情况也会对供电、配电系统的安全产生一定的影响，电力在输送过程中会产生大量的能源损失，提高了发热量，因此选用适当的保护器件和供电、配电材料，可以减少因为天气等自然因素造成的安全事故的发生。

结语

综上，当前正是我国完成“双碳总体目标”的关键时期，如果我们想实现节能减排的目标，作为与日常生活息息相关的供配电系统的能耗，我们应该更加重视。作为电气设备设计人员，他们应该了解并掌握建筑供配电系统设计中的关键点。在设计过程中，他们应坚持绿色、环保、节能和绿色环保的核心理念，将低碳环保设计融入建筑电气设计，为早日完成“双碳”总体目标做出贡献。

参考文献

[1]汤科.浅析当前民用高层建筑供配电系统电气设计[J].工程技术：文摘版，2019(12)

[2]郑申平.民用高层建筑供配电系统电气设计研究[J].门窗，2020(9)

[3]金持中，吴利锋，倪洪超.民用高层建筑供配电系统电气设计要点探讨[J].华东科技：综合，2020(1)