基于民用建筑供配电设计的可靠性与经济性分析

2018-01-25曾凡超

通信电源技术 2018年4期

曾凡超

（汉口学院，湖北武汉 430212）

0 引言

随着民用建筑数量的不断提升，建筑供配电的可靠性和经济性成为相关企业发展的重要环节。但是，在实际施工工作开展过程中，由于各种因素的影响，民用建筑供配电设计存在很多不合理之处。因此，相关企业工作人员需要了解民用建筑的具体设计要求，合理掌握可靠性和经济性指标，以此增加建筑物的保险系数，从而确保配电设备的正常运行。

1 民用建筑供配电的可靠性分析

1.1 满足系统的可靠性要求

民用建筑以居住为主，人口密集。如果在供配电系统的设计过程中存在漏洞，很容易导致电路出现故障，严重时还会对用户的生命和财产安全造成损害。为了避免发生安全事故，建筑供配电设计需要从可靠性设计角度入手，谨遵设计要点和设计要求，以此来提升民用建筑供配电设计的安全。另外，建筑系统设计结构复杂，其中涉及很多高压、低压配电系统等，设计过程中需明确可靠性标准。随着用电负荷的不断变化，需要保证各项操作具有较高的连续性，并严格按照设计标准执行设计工作。设计人员的设计能力与可靠性存在直接关系，只有设计能力得到提升，才能有效保证对建筑物的供电。

1.2 优化电力负荷系统

设计工作开展前，设计人员需要深入了解建筑电力的负荷等级，并按照供配电设计要求来保证整个系统的可靠性。考虑系统设计形式要求，工作人员可以按照具体的划分标准划分和确定等级。例如，在一级、二级和三级负荷系统确定过程中，如果在某一情况下供电设备无法继续运转，则很容易导致人员损伤，甚至还会扰乱公共场所的运行秩序。在一级负荷中，设计人员可以设计两个电源，以此保证设计过程中的独立用电。除了主电源外，还需要对备用电源进行合理准备，并根据整个电网的运行要求确定供电时间段。除此之外，如今的系统设计形式极为特殊，包括很多独立电源和蓄电池，一旦二级负荷系统停止通电，将会为相关企业造成巨大的经济损失。此时，设计人员需要保证常态下的持续供电，优化动力负荷系统的可靠性[1]。

1.3 可靠性分析方法

目前，在国内民用建筑的供配电系统中，可以采取多种不同方法对系统内部的可靠性进行分析，主要包括模拟法、解析法以及人工智能法。利用模拟法对民用建筑的可靠性进行分析时，还可以进一步细分为混合法和蒙特卡洛模拟法两种不同的类型。模拟法主要是通过采用随机设定过程的方法，将反复生成的时间序列进行统计量和估计量的参数计算。在进行系统分析研究后，统计各项参数的分布特征。在民用建筑领域应用此种数据模拟计算方法，需要重视模拟次数所具有的随机性特征。因为这一特征同系统本身的计算规模、结构和大小等都不存在直接联系，且收敛速度、问题维数等之间也不存在直接联系。所以，该可靠性分析方法受到外界条件的干扰较少，统计和计算结果的可靠性突出。

在应用解析法对民用建筑的可靠性进行分析的过程中，可以通过对系统结构和不同系统功能的实际联系进行分析，掌握系统结构和不同系统功能之间的数学模型关系。之后通过对数学模型进行求解和分析，从而得出该模型对于系统可靠性指标分析所能提供的数据和信息支持。

除上述两种方法外，在进行民用建筑可靠性分析的过程中，还可以利用先进的人工智能方法手段，提升分析工作的精准度。一般来说，人工智能方法主要是借助生物处理模式进行仿真模拟分析的方法。在民用建筑的供配电系统中对其进行合理应用，将较为复杂的供配电过程转化为更加简单、便捷的方法。这一过程中，人工智能方法能够有效提升供配点系统的运行和检测效率。综合运用人工神经网络算法、遗传算法等，可进一步提升人工智能方法的具体应用效果。

2 民用建筑供配电设计的经济性分析

2.1 减少低压柜出线回路的方法

在民用建筑工程供配电设计过程中，工作人员首先要明确负荷的种类，将同一区域中的相同性质负荷进行规整，利用低压母线反馈一个新的供电回路。同一区域主要代表同一层，也指不同楼层的相同轴线位置，这样便可以降低低压柜的出线回路，有效降低低压柜装置设计数量，降低相关企业在供配电线路设计中的成本。但是，这样同样存在很多劣势。例如，如果出线端存在故障，很容易引起大范围断电。又如，实际生活中，如果民用建筑一年以上没有出现过断电情况，则该建筑的电源进线功率一般较大，电气设备的性能也会越来越好。一般情况下，如果没有出现电气故障，整条线路可以不采取检修措施。因此，对回路出线进行大容量设计的方式是可行的，也是保持民用建筑供配电线路设计经济性的有效措施之一。

2.2 合理选择各项需求的系数

各项需求系数的合理选择对建筑电气设备的投资具有重要影响。尤其是在功率因数的选择上，可对计算电流存在直接影响，最终影响电缆等重要部分的设计。另外，需求系数的选择情况也可以影响电流的计算结果，对各个系数的取值也能决定着变压器的大小选择。如果取值偏大，变压器的容量也会得到提升，此时在变压器运行过程中将会消耗大量电能。因此，在实际供配电线路设计时，应该对同类设备在运行过程中的实际情况进行调查，从而做到对计算系数的合理选用。此外，设计工作与相关企业的发展前景存在直接关系，随着节能技术的进一步发展，很多产品的经济性都能通过计算机来实现。所以，在工作中应尽量保证系数的最低设计[2]。

2.3 电气系统的节能设计

整体来看，民用建筑的供配电设计需要充分体现节能性，还要与国家发展对能源节约的要求相符。例如，在民用建筑电气系统设计过程中，人们需要对用电消耗指标进行合理确定，之后按照具体的要求和方案，选择配电方案。具体地，可利用效率较高的变压器、节能灯具等，最大程度地降低电能的损耗量，实现节约用电。节能设计是经济性指标中的重要标准，如果电气设备的使用数量过多，势必会造成企业投资成本的大幅提升。此时，设计人员应该深入分析事故出现的原因，在保证经济性的同时，精确计算电气设备的供电参数，并将实际的电气产品作为计算依据，避免因为型号问题增加企业的经济损失。

2.4 协调电力负荷

电力负荷的协调工作需要根据实际民用建筑发展过程中可能对国家建设和社会发展造成的经济和政治影响进行系统划分。具体可以细分为，一级、二级以及三级负荷。其中，一级负荷若出现供电中断等问题时，会对国家经济、政治以及公共安全等方面造成严重威胁。不仅如此，一级负荷无法正常供电，还会对居民的人身和财产安全等造成严重危害。通常情况下，一级负荷需要有两个相互独立的电源进行供电，以保证其中一个电源发生配电故障时，另一个电源仍能保持稳定供电。此外，为了进一步强化一级电源在供配电环节中的稳定性，还可以通过增设备用应急电源的方法，根据实际电源负荷以及具体应用条件，安装相应的独立发电机组，配合蓄电池、第三方独立电源等不间断电源装置，有效提升系统的稳定性。在对二级负荷和三级负荷进行优化设计的过程中，可以采用变压器线路或者线路故障不间断供电的方法对线路进行优化设计。因为三级负荷对于供电设备和线路质量没有明显的特殊性要求，所以只需要保持线路畅通和供电系统稳定，即可维护其正常用电。

2.5 优化配电所设施

除了上述几种增强经济性的措施和方法外，在进行建设和管理的过程中，还可以通过优化配电所的选址、设施等方法，增强民用建筑线路设计的经济效益和社会效益。例如，通过对配电所的配置进行科学系统规划，有利于在现代建设过程中，进一步扩大配电所对民用建筑的积极影响。一般来说，配电所主要由高压配电室、变压配电室、电容器室、材料工具室、控制室、夜班休息室以及检修场地等不同环节组成。实际建设时，工作人员可以根据不同地区的具体发展情况，选择更加合理的配置方法，从而提升不同科室之间的配合效率，达到优化建设需求和提升发展水平的效果。其中，需要重点关注的是，在对变压配电室、电容器室以及控制室等进行设计时，要对房屋和门窗的封闭性进行优化处理，避免因为动物、风雪等因素对室内的控制设备造成不必要的损害。