浅析建筑电气供配电系统节能设计

浅析建筑电气供配电系统节能设计

张军

身份证号码：22022519711017xxxx

摘要：供配电系统是建筑电气中的一个重要组成部分，配供电系统的质量对终端用电负荷的安全性、可靠性及经济运行情况起着至关重要的决定作用。建筑电气设计时要重点考虑节能设计，节能设计在供配电系统中同样十分重要。文本首先阐述计算并选择配电电压等级的内容，其次，关于优化选型设计电力变压器，最后对供配电线路进行优化设计，从这三方面来探讨建筑电气供配电系统节能的设计，仅供参考。

关键词：建筑电气；供配电系统；节能设计

随着社会的进步，经济的发展，我国的建筑工程项目在逐年增多，而众多建筑施工项目的实施也在快速地消耗着社会能源。为贯彻落实绿色可持续发展战略，建筑行业会消耗大量的社会能源，而且还会对环境造成一定的影响，为此，优化建筑行业的节能设计尤为必要。其中，建筑电气是建筑耗能系统中的重要部分，所以，必须在工程项目的设计、施工以及运行维护等过程中，尽可能使用科学有效地降耗节能优化设计方案，在保证工程项目电气系统正常运行的基础上，减少电能消耗、提高电能转换率，只有这样才能够符合我国社会发展动向，保证建筑业长期绿色的发展。

一、计算并选择配电电压等级

建筑电气供配电系统进行设计时，首先要以建筑电气系统的总用电量需求为依据，对配电电圧的等级进行合理的计算和选择。在建筑电气系统的总体用电量超过250kW的情况下，以及配电变压器需要大于160kVA的容量的情况下，尽可能使用10（6）kV线路作为节能设计供电方案；若总体用电量小于250kV则设计时以低压供电系统为依据。针对一些用电量较大的设备，譬如中央空调，要以电机启动控制方式、建筑电气供电情况、电机启停过程中对配电变压器的作用等方面进行综合考虑后确定，一般高低压供电设计分界点为350kW。设计低压供电系统时，特别是在照明负荷方面，线路电流小于40A的情况下，最好使用220V电压的单相供电，在电流在40A以上的情况下，最好使用格式为380/220V的三相供电。

二、优化选型设计电力变压器

在优化选型设计高层楼盘的配电变压器时，第一步需要对楼房电气系统的负荷情况进行准确的计算，同时以用电总量作为依据，对拍点变压器的供电容量、供电电压以及变配电所基址等情况进行合理的确定。在细致地计算过程中，要综合考虑高层楼房建筑的电力负荷波动曲线，考虑与之对应的适宜的设计技术方案，对负荷进行调配完善，最终确定较为完善的经济调度设计规划，尽可能让电力负荷曲线维持在平稳状态，确保三相平衡度较好，并尽可能避免电气设备闲置的情况，保证较高的电能转换利用率。

（一）、优化选择适宜的节能型变压器

选择适宜的配电变压器是进行高层建筑供配电系统的节能设计的一个非常重要的组成部分。配电变压器在使用时，因为磁力线是交变的，其会由于内部的铁芯出现涡流和磁滞情况而造成铁损，所以通常是在变压器的铁芯叠片内部出现空载损耗。选择优良的铁芯材料对减少变压器空载损耗非常有效，目前节能型变压器的最常见的铁芯材料材质通常为非晶合金铁芯。此外，S7、S9型号的常规变压器为叠片式铁芯结构，而型号为S11、S13、S15的节能型变压器的铁芯结构为卷铁心型，能够有效减少磁阻，减少了60%~80%配电变压器运行时产生的空载电流，从而能够显著增加变压器的运行功率因数，将建筑物供配电系统的线损降低，减少了20%~35%的变压器空载损耗，将建筑供配电系统的供电稳定性及供应电能的质量大幅提高。

（二）、科学确定配电变压器台数和容量

全面考虑投资消费及损耗等方面，保证选用的配电变压器可以在使用期间预留部分容量，最好选用负载率在75%~85%的变压器设计，在保证技术经济性的同时，确保在使用期后期变压器容量可以符合扩容工作要求，拉长变压器的技术经济性及使用寿命。

在进行对配电变压器经济调度方案开展节能设计时，要充分考虑到根据负荷性质科学分配电负荷，科学确定配电变压器台数和容量，就是利用设计科学有效的调控计划，来保证配电变压器可以在高效工况情况下长时间工作，尽可能减少配电变压器工作的总体消耗。在2台或多台配电变压器同时联合工作情况下，为尽可能将供配电网络的电能消耗减少，尽可能实现最优的降耗节能目的，要以系统负荷波动状况为依据，运行联合经济调度模式。在配电负荷率在30%一下时，要以实际运行的负荷要求将变压器切换为小容量；若配电负荷率在80%以上且设计计算结果显示不适宜进行经济调度时，选择容量时要是否通过将容量放大一级而开展节能设计。若建筑电气系统工作的配电负荷率处于稳定状态，在负荷合理分配的基础上，来讲配电变压器的台数减少，优先考虑节能型、大容量的配电变压器。

三、优化供配电线路

（一）、科学选择最优的供配电线路类型

对配供电系统开展节能设计时，需要对具体建筑电气整体状况进行掌握，在经济及技术层面上综合进行具有较小电导率的新型节能型供配电导线的最优化选择。完全以经济电流密度为依据来选择供配电导线的经济截面，一般的设计原则为年综合运行费用最小，进而科学明确导电单位面积下的经济电流密度。在工程项目的实际节能设计时，和其他材质相比，铜芯电缆的电能传输效率要显著较好，但铜因为自身材质上的原因，其成本较高，所以在供配电线路节能优化设计时，要对节能设计方案的经济效益情况进行综合考虑，选择适宜的铜制、铝制的供配电导线。对于一类、二类等负荷容量比较大的负荷，导线材质宜选用铜制；而负电荷容量较小，比如如三类负荷就可以选用材质为铝制的导线，在保证设计方案合理性的前提下考虑到经济型。

（二）、科学布线，防止供电线路迂回

在对变配电所位置、负荷位置以及布线进行节能优化设计时，要对建筑物结构进行整体掌控，在保证建筑结构合理性的前提下，再对供配电线路开展布线设计，要保证变配电所最好处于负荷中心位置，让低压配电室和强电竖井距离较短，大容量负荷于电源点距离较短，以便于供电，来减少供电线路的供电距离，减少供电线路工作时的消耗。对面积较大的建筑，比如每层面积在10000m2以上时，为了保证低压线路的供电半径能够小于200m，设计时可以摒弃单变配电台，在建筑每层设置两个或多个变配电台。对于超出经济范围区的供电距离，在保证动热稳定、额定载流量等最低要求下，将供电线路线缆界面科学增加，来减少线路上的能源损耗。

四、结语

我国虽然能源丰富，但能源需求巨大，消耗十分迅速，在此当中有很大部分的能源被浪费。建筑电气系统是蓬勃发展建筑行业的一个重要工作部分，同时也是电能损耗的重要部分，对其进行节能优化设计工作对减少蓬勃发展的建筑行业大量能源损耗情况意义重大。对于建筑电气供配电系统的节能优化设计上主要在于计算并选择配电电压等级、优化选型设计电力变压器以及优化供配电线路三方面，对此来进行施工设计上的改善，有效利用节能设计，来减少电能损耗，保证电路稳定，为我国经济全方位持续发展做出应有的贡献。

参考文献：

[1]宋国宏.浅谈建筑电气节能设计存在的问题及有效解决措施[J].城市建设理论研究（电子版），2018（02）：80.

[2]于博.浅析大型绿色公共建筑星级评价体系下的建筑电气设计[J].山东工业技术，2017（11）：97.

[3]詹银波.建筑电气供配电系统节能设计研究[J].广东科技，2014，23（14）：57+33.

[4]周旗纲.谈建筑电气节能设计技术的合理利用[J].科技创新与应用，2013（22）：217.