建筑電氣供配電系統節能設計研究

彭雪

摘要：我國大力提倡節能環保理念的當下，建筑行業作為促進國民經濟增長的重要行業之一，應積極貫徹國家政策，在建筑供配電系統設計中，加強電氣節能設計，以期望建筑可以正常使用的同時，有效節約能源資源，為促進我國可持續發展創造條件。文章詳細闡述了建筑電氣供配電系統的節能優化設計技術方案措施，以期為后續節能型高層建筑供配電系統建設提供參考。

關鍵詞：建筑電氣;變壓器;節能;設計

1建筑電氣供配電節能原則

首先，建筑電氣供配電線路節能設計的開展是為了更高效的節約能源，也是為了更好的服務大眾，因此在設計的同時需要遵循安全穩定的原則，其設計方案要符合屋內照明系統相關的用電需求，從而確保電氣供配電效率在運行過程中能夠安全穩定運行。

其次，建筑電氣供配電線路節能設計在保證安全穩定的同時，需要遵守經濟性原則。眾所周知企業加強技術改革，調整結構，都是為了在瞬息萬變的市場中獲得一席之地，從而獲得更多的經濟效益。因此在開展過程中，不能一味追求節能目標的實現，而忽視經濟效益，在設計前綜合考慮儀器的價格以及后期維修與養護費用。除此之外建筑電氣供配電效率節能設計的開展要立足于長遠，避免其設計理念在短期內落后于時代發展。

2建筑電氣供配電系統的節能優化設計分析

2.1合理確定供配電系統的電壓等級

在對建筑電氣的供配電系統進行設計的過程中，應以建筑電氣的總用電量需求為依據，對供配電系統的電壓等級進行合理確定。當建筑電氣系統總用電量250kW及以上或配電變壓器所需容量在160kVA及以上時，設計過程中宜采用10kV線路進行供電，以下則按照低壓供電系統進行設計：對于單臺大容量用電設備（如：給排水水泵、中央空調等）的供電電壓優化節能選擇時，宜根據建筑電氣供電條件、電機起動控制方式以及電機起停過程對配電變壓器的影響等因素來合理確定，通常以350kW作為高、低壓供電的設計分界點。在進行低壓供電系統設計過程中，尤其對于照明負荷而言，當線路電流在40A及以下時，宜采用220V單相進行供電，而當線路電流大于40A時，則宜采用380/220V的三相供電模式。

2.2電力變壓器優化選型設計

2.2.1優選節能型變壓器

配電變壓器種類選擇，對于整個高層樓宇建筑供配電系統的節能尤為重要。配電變壓器運行過程中的空載損耗（鐵損）主要發生在變壓器鐵心疊片內部，是由于交變的磁力線經內部鐵心產生磁滯及渦流進而產生損耗。優選鐵心材料可以有效降低變壓器空載損耗，非晶合金鐵心變壓器是當前節能型變壓器主要的鐵心材料。另外，S11、S13、S15等型號的節能型配電變壓器，其卷鐵心結構改變常規S7、S9疊片式鐵心結構，在很大程度上降低了磁阻，使配電變壓器運行過程中的空載電流可以降低60%～80%，進而有效提高了變壓器運行功率因數，減少了建筑供配電系統的線損，改善了建筑供配電系統的供電電能質量和供電可靠性，使變壓器空載損耗降低20%～35%。

2.2.2合理選擇配電變壓器容量與臺數

為了保證在設計時選擇的配電變壓器在使用期內能夠預留適當的容量，綜合考慮損耗、投資費用等方面因素的影響后，推薦變壓器的設計負載率在75%～85%較為適宜，這樣不僅能夠獲得較高的經濟性，同時又能確保變壓器的容量能夠滿足后期一定程度的擴容需求，增加其使用壽命和技術經濟性。在配電變壓器經濟調度方案優化節能設計過程時，應結合負荷特性合理分配用電負荷、合理計算優選配電變壓器容量與臺數，即通過科學合理的調控設計方案，使配電變壓器能夠長時間運行在高效工況，有效降低變壓器運行總損耗。為了降低供配電網絡的電能損耗，達到最佳節能降耗效果，對于2臺及以上配電變壓器共同聯合運行時，應根據系統負荷波動情況建立聯合經濟調度運行模式。當配電負荷率低于30%時，應根據實際運行負荷需求切換到小容量變壓器;當負荷率超過80%并通過設計計算不利于經濟調度運行時，則在容量選擇過程中需要考慮放大一級容量來進行節能設計。當建筑電氣系統運行負荷功率較為穩定時，在合理分配負荷的情況下，應盡可能減少變壓器的設計臺數，應優先選擇大容量、節能型配電變壓器。如建筑電氣系統計算負荷在2000kV·A左右時，宜優先選擇2臺1000kV·A的變壓器，不宜選4臺500kV·A的變壓器，這樣一方面便于兩臺變壓器并聯進行經濟調度運行，另一方面，前者總運行損耗要比后者低，且其成本和運行經濟效益較后者要優。

2.3供配電線路的優化設計

2.3.1合理優選供配電導線類型

在進行供配電系統優化節能設計過程中，應結合建筑電氣系統實際情況，從技術、經濟性等方面進行綜合考慮，宜優選電導率較小的新型材質節能型導線。嚴格按照經濟電流密度來確定所選導線的經濟截面，通常按照年綜合運行費用最小設計原則來合理確定導線單位面積的經濟電流密度。在實際工程優化節能設計過程中，銅芯電纜其電能傳輸效率較其它材質優越，但由于銅自身成本偏高，因此在進行供配電線路綜合布線優化設計過程中，要充分考慮設計方案的經濟效益特性，合理選擇銅、鋁等材質導線。對于建筑電氣系統中，負荷容量較大的一類、二類負荷，則應優選銅導線，而對于三類或負荷容量偏小的其它電力負荷，則宜優選鋁導線，以提高整個供配電系統設計方案的技術、經濟性能。

2.3.2合理布線避免迂回供電問題

在進行變配電所選址、線路布線、負荷位置優化設計過程中，應結合建筑結構合理進行供電線路綜合布線，盡量將變配電所設置在負荷中心，將低壓配電室設置在靠近強電豎井部位，將大容量負荷設置在離電源點較近、易于供電的區域，以縮短線路的供電距離，降低線路運行損耗。低壓線路其設計供電半徑應控制在200m范圍內，而當建筑物每層面積超過10000m2時，應結合建筑物結構平面設置2個以上變配電臺區，提高供電可靠性和減少供電干線長度，降低線損。對于供電距離超過經濟范圍區時，應在滿足額定載流量、動熱穩定、電壓降等基本條件的基礎上，合理增大一級供電線路線纜截面，以降低線路損耗。

2.4建筑照明系統的優化節能設計

對于熒光燈、高強度氣體放電燈等燈具型號優化選型設計時，應嚴格控制照明系統方案的節能降耗技術指標。智能化自動化建筑照明控制系統的合理采用，是高層樓宇建筑照明系統工程節能降耗的主要技術措施，將智能自動化優化調控技術與建筑照明性能有機結合起來，一方面可以大幅度提高建筑照明系統的照明質量水平，提高建筑照明的人性化智能自動化服務水平;另一方面，智能照明控制系統可以根據照明場所的溫度、濕度、光照等條件，進行系統智能分析，從而制定高效節能經濟的照明調控方案策略，使建筑照明系統調控更為精細合理，有效提高建筑照明系統電能轉換效率，充分利用自然光源，達到節能優化設計的目的。

3結束語

我國是世界能源大國同時也是能源需求大國，但是有限能源的浪費卻非常嚴重。改善建筑電氣供配電系統的施工設計，對其節能功能的有效使用和改善進行研究，對于促進我國各領域經濟的發展有著很重要的意義。

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