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

王佳

武汉天华华中建筑设计有限公司 湖北省武汉市 430000 

摘要：供配电系统是建筑电气设计任务的主要内容，正确的供配电系统建设是整个工程正常运行的重要组成部分。许多配电设计人员在进行供配电系统设计方案时，应将低碳设计理念融入整个设计方案流程，在建设供配电系统的前提下，将正确的负荷计算和符合节能标准的产品选择相结合，实现所有供配电系统节能减排的总体目标。

关键词：低碳背景；建筑电气；供配电系统；设计要点

1低碳背景下建筑电气节能技术设计与实际应用的意义

低碳环境为国内建筑业的发展提供了新的措施。在传统建筑的建造中，装饰性建筑材料没有明确的规定，只要它符合建筑设计规范，但低碳法规要求工程建筑的建造应使用低碳、零污染或更少的环境污染和其他相关材料，建设项目的建设应更加符合节能的要求，以控制成本，提高经济效益和环境效益。例如，在过去，一般照明灯具用于建筑。目前主要使用节能灯。这样的灯具不仅可以完全融入室内装饰照明的规定，还可以满足工程建筑低碳节能的要求。从实际建筑行业的发展来看，在低碳环境中应用电气设备节能技术，是为了推动工程建设走上环保、绿色生态、节能的道路，从而减少资源浪费，实现人与生态环境保护的和谐共生。

电气设备的节能技术在建筑业中起着非常重要的作用。它保证了建设项目的经济效益，使建筑消耗更少的电能，符合低碳工程建筑的发展理念。因此，在现阶段，中国大力倡导可持续发展的核心理念，以环境保护、节能和环保为基础，再次控制建筑工程行业的发展趋势，并将电气设备节能技术应用于建筑工程，既符合当前社会经济发展节奏感，减少了电力资源的浪费，又改变了传统建筑工程建设的核心理念，将经济效益和环境效益放在同一相对高度，确保建设项目的建设符合现代发展的要求。此外，在经济发展全球化的背景下，应更加重视节能技术在中国的应用。建筑电气节能技术的应用可以在保证建筑性能的前提下降低电气设备的能耗，有利于促进我国社会经济的可持续发展。此外，在项目中应用电气设备节能技术，可以根据具体情况选择适合您的节能环保设备和节能原材料，降低机械设备的投资成本，有利于环境的进一步维护。

2低碳背景下建筑电气供配电系统设计要点

2.1电压选择

开关电源进线端电源电压的确定一般应考虑各种因素，主要包括电气设备的特性、用电容量、供电系统间距、供电系统控制回路的总数、用电单位的发展规划、当地电网条件、，以及输入电源的经济合理性。一般情况下，当设备安装工程量为250KW或以上时，应考虑10KV或20KV系统的软件供电系统。在经济和技术效率的情况下，提高额定电压可以提高电网的输电能力，扩大供电半径，减少系统软件的消耗，实现碳减排的总体目标。如果设计中有两个或两个以上的额定电压，则在项目经济有效的情况下，应首选高额定电压开关电源。例如，当暖通专业使用制冷机组时，电力专业应明确提出可行的建议。对于体积较大的制冷机组，建议直接选择10KV发电机组，以减少变压器中的消耗。

2.2选择合适的供配电系统

对于建筑电气设计方案，节能技术的应用应主要进行供配电系统的选择，主要是因为供配电系统是建筑电气设计的关键环节。为了提高建筑电气节能效果，我们可以从具体建筑电气工程项目的要求出发，确定供配电系统设计和工作电压标准对电气设备应用的影响，在社会责任范围内选择具有高性能指标的电气设备的类型和容量，并详细设置电源电压，以确保供配电系统线路的完整性。

2.3负荷中心和供电半径

变电站应建在负荷中心或电力较大的电气设备附近，以减少供电半径。当建筑物内有多个负荷中心时，应进行技术经济比较，合理设置变电站。一般情况下，工业建筑的低压供电半径不应超过300米。过大的电源半径可能会造成过大的电压损失或过载保护器无法维持配电线路末端的短路故障。对于建筑密度超过100米的高层建筑，可通过工程经济招标及时调整变电站位置。高层建筑的变电站可分布在地下室、防火分区等场所。

2.4功率因数补偿

2.4.1功率因数补偿对供配电系统节能的影响

对于变压器，功率因数补偿可以减少变压器的铜损耗，从而降低变压器的消耗。功率因数补偿提高了功率因数，减少了无功电流，并减少了流经变压器和线路的电流量，这可以减少配电线路和变压器的线路损耗和电压损耗。经过功率因数补偿后，提供相同负载所需的有功功率减少，变压器的负载容量提高。

2.4.2功率因数补偿的相关要求

对于35KV以下的变配电系统，应在配电设备变压器的低压侧进行集中补偿。当存在高压负载时，必须考虑高压无功补偿设备的设置。对于金属卤化物灯，应采用单灯无功补偿的形式。对于体积大、负荷稳定、常用的电气设备的无功负荷，在条件允许的情况下，可考虑独立设置补偿装置。对于三相不平衡配电线路，应采用分相补偿法。

2.5谐波控制

客户将谐波电流引入公共电网或在公共电网中获得谐波电压的电气设备称为谐波源。常见的谐波源主要包括变频器设备、中频炉、铁芯机械、照明灯具、日常生活中的一些大功率电器以及其他离散系统机械设备。工业建筑主要包括电机使用的变频设备、变压器铁芯、金属卤化物灯和发光二极管灯的led驱动器、电视机、电子计算机、烤箱、电磁炉、变频中央空调和其他电气产品。

（1）谐波预防：在电气设备的设计过程中，应注意谐波对整个系统的危害，通过合理的系统设置和产品选择，避免谐波的形成。对于一般工业建筑，建议使用D和Y11接线的配电设备变压器，并有效使用谐波含量低的电气设备，以减少谐波的形成。（2）谐波治理：供配电系统或设备的谐波含量不得超过相关国家和行业标准的限值。如果部件超标，应采取一定的处理方案：例如，设备应采取开关电源保护、屏蔽和接地装置等措施；安装通信交流串联电抗器和直流电抗器；改装数字功率放大器或无源滤波器设备；重新安装无功负载静态无功补偿器；分离离散系统负载和线性负载；电源电路应尽可能多样化。

2.6电力变压器的选择

1)电力变压器的能效水平应高于能效限定值或能效等级3级的要求。

2)合理选择变压器容量，不应使变压器长期过载或过低负载状态下运行。根据GB/T13462—2008《电力变压器经济运行》规定，对双绕组变压器而言，变压器最佳经济运行区间为1.33β2～0.75,其中β为变压器综合功率经济负载系数。考虑到根据此式计算出的经济运行下限值较小，建议将经济运行区间修订为β～75%范围内。

3)对于有一二级负荷，且设置两台及以上变压器的供电系统，当其中一台变压器故障时，其余变压器容量应能够满足全部一级及二级负荷的供电要求。

4)对于不同时使用的负荷，在计算变压器容量的计算时，应选择其中较大者计算，且宜合用变压器，以平衡变压器的负载率，降低变压器的损耗率，以减少碳排放量。

5)一般情况下，动力和照明负荷宜共用变压器。如对于照明质量要求较高或有较大冲击负荷的场所，应考虑设置专用变压器。

6)一般情况下应选用D,yn11型接线的变压器，使变压器容量在三相不平衡负荷情况下得到充分利用，并有利于抑制三次谐波电流。

结论

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。

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