浅谈民用建筑供配电系统的节能设计

白文强

（四川工商学院 四川 成都 611745）

浅谈民用建筑供配电系统的节能设计

白文强

（四川工商学院 四川 成都 611745）

随着社会高速发展，能源紧缺问题越发凸显，因此，节能成为现今社会的主要问题之一。本文通过对民用建筑中供配电系统节能设计的阐述和分析，对民用建筑节能工作产生一定的指导意义。

供配电系统；民用；节能

1 选择合理的接线方式

供配电系统在民用建筑电气系统中属于重要的组成部分，在民用电气系统的设计中，供配电系统应该尽可能简单、可靠。在设计中，同一个电压等级的供电系统的变配电不应超过两级，这样才可以减少由于变电级数过多而引起的电能损耗。而且，在民用建筑电气系统的设计中合理的选用供电电压能实现有效节能。在我国，对于普通用户，可供选择的供电电压有三档， 10kV、380V以及220V。

对于10kV等级的供电用户，如需使用大功率的单台或单组设备，可考虑是否能够直接使用，即可免除由于变压带来的电能损耗，并能有效减少由于线路发热导致的电能损耗。而对于380V等级的供电用户，应尽量采用三相电路用电设备，如果不能选用三相设备也需尽可能将单相负载在三相电路中均匀分布，以减少中性点偏移，降低中性点电流，降低电热损耗并节约金属材料。在满足系统安全可靠的要求下，线路结构越简单，配电负荷越集中，越能满足减小多余的电能损耗的要求。近年来，许多民用建筑都采用单母线结构作为其电气主接线的主体结构，这样的结构较为简单，不需较多设备，可以有效减少投资，具有很好的经济性。10kV及以下电压等级的多回路电气系统一般都采用单母线分段式的配线形式，通过装设母线联络开关的方式在各段母线上实现负荷分配的功能。

2 提高供配电系统的功率因数

功率，分为有功功率（符号为P，单位W、kW）、无功功率（符号为Q，单位Var、kVar）与视在功率（符号为 S，单位 VA、kVA）。在人们平时所说的功率概念中，对于用电设备，主要是指有功功率，如电灯、电视等；而对于电动机、变压器等的容量则是指视在功率。功率因数（cosφ），是用来衡量用电设备的用电效率的数据，它反映了用电设备的有功功率对于视在功率所占的比例。提高用电设备的功率因数即是减小线路中的无功功率损耗，提高系统的用电质量与电网的输电效率，改善系统内设备的运行条件，使系统在保证安全稳定的工作条件下达到节能的目的。

提高功率因数，主要的方法有以下几点：

（1）通过减小用电设备的无功损耗来提高用电设备的功率因数。我们在对系统进行设计时可以尽量采用一些功率因数较高的用电设备，例如同步电动机等。提高系统中各个用电设备的功率因数即可有效的减小无功损耗，提高有功功率，达到节能目的。

（2）通过使用调相机或电路电容补偿装置等设备来减少电力损失，改变功率因数。例如选择适当的电容器并联在感性负载上，此时，电容器的无功功率将会补偿感性负载的无功功率，从而减少或消除感性负载与电源之间存在的能量交换。

对于交流电路，纯电阻电路中负载的电流和电压相位相同，纯电感电路中负载的电流比电压滞后90度，纯电容电路中负载的电流比电压超前90度。纯电容与纯电感的电流相位差为 180度，可以互相抵消，而民用建筑电力系统中的负载绝大多数都是感性元件，所以总电流比电压滞后，如图1所示：

图1 并联电容器补偿原理图

并联电容器，原称移相电容器。主要用于补偿电力系统中感性负荷的无功功率，以提高功率因数，改善电压质量，降低线路损耗。根据具体的补偿方法不同有三种补偿方式，即集中补偿、个别补偿和分组补偿，这三种补偿方式的目的都是为了提高用电设备功率因数，一般可将用电设备的功率因数稳定在0.9～1.0。

a.集中补偿法：这种方法是将电容器组接在变配电所的低压侧或高压母线上，其优点是电容器组的利用率较高，缺点是不能减少用户内部配电网络的无功负荷引起的损耗。其原理如图2（a）所示。

b.个别补偿法：这种方法是将电容器组直接接在用户设备附近，与用电设备共用一套开关。这种补偿方法一般用于低压网络，适用于对连续运行的用电设备需要较大的无功功率容量补偿的时候。其优点是补偿效果好，缺点是电容器利用率低。其原理如图2（b）所示。

c.分组补偿法：这种方法是将电容器组分别安装在各车间配电盘的母线上。其优点是电容器组利用率高，且需要的容量比个别补偿方式需要的少。其原理如图2（c）所示。

图2 补偿法原理

3 供配电线路优化设计

供配电线路的设计方案对整个系统的能耗有很大影响。在设计供配电线路时，应根据各线路用电情况、负荷分配情况、供电线距离以及供电半径和用电设备的容量等因素进行综合考虑设计，以达到节能目的。在民用建筑供配电系统的设计中，应遵循安全、简单、可靠、方便、节能等原则，尽量减少线路上的电能损耗。如在大负荷的配线过程中尽量使用铜芯导线，小负荷配电尽量采用铝芯导线，并在线路设计中尽量减少导线长度，来满足节能需求。

4 结束语

能源是保证社会发展的基石，在当今这个高速发展的时代，能源更是必不可少，而能源是有限的，如何让有限的能源发挥更大的价值则是我们节能设计的根本目的。民用建筑的供配电系统是整个供电环节的重要组成部分，所以对于民用建筑的供配电系统的设计，在保证功能需求与安全得到满足的情况下应尽量优化设计方案，以达到节能目的。

[1]王建平. 浅谈无功电容补偿及其应用[J]. 科技展望,2017,(10):84+122.

[2]张琳,孙庆海.电力系统无功功率的平衡与电压调整[J]. 科技风,2013,(01):100.

[3]朱锦锋.建筑电气节能设计技术要点探讨[J]. 工程建设与设计,2012,(08):100-102.

[4]程程. 土壤胶体的双电层结构及其影响因素[D].南京农业大学,2009.

[5]李友化.建筑电气节能设计探讨[J]. 四川建筑科学研究,2008,(05):221-224.

[6]王志祥.工业与民用建筑电气设计节能办法[J]. 应用能源技术,2006,(07):32-34.

TU7

B

1007-6344（2017）10-0107-01