建筑电气的节能及供配电线路设计

边青柳

【摘  要】如果建筑工程中的供配电线路设计不合理就会导致资源的浪费和系统运转缓慢，我国的人口数量众多，需要使用的电力资源也很多，如果对电力资源有很大程度地浪费，那么我国的能源短缺问题就会更加突出和难以解决，社会经济和建设速度的加快也使得许多的建筑物快速兴起，供配电线路是建筑安全的基本保障，需要设计和研发人员积极主动地去进行节能设计。

【关键词】供配电系统;设计;节能方法

在设计供配电系统时，必须科学、合理规划供配电系统，最大限度地减少能耗，实现节能减排。现阶段，无论哪种建筑，其内部所配置的多数设备都离不开电，故当下如何提升能源的利用率，怎样节省电力能源，是值得相关部门深思的问题。文章重在研究现阶段供配电设计中的节能方法，以供同行参考。

1供配电系统总体规划

设计供配电系统总体规划方案的过程中，应充分考虑负荷的性质、电气设备的性能、电气设备的容量、供电距离及其负荷的分布情况，并确定供电电压的等级，科学、合理地设计供配电系统。针对节能以及投资成本而言，可以通过简化接线并减少配变电级数来达到节能、降资目的。同时，还可根据负荷的特性和运行效率选择变压器的数量和容量。针对受昼夜或者季节性影响波动幅度较大的负荷，可结合负荷的技术和经济因素计算变压器的容量。通常情况下，当供电电压较高时，线路中的电流反而会越小，线路消耗的电能也会随之变小。总变电站以及配电站应尽可能靠近负荷中心，以缩减供电半径，减少供电线路的损耗。在供配电系统的可控范围内，适当提升线路的电压等级则可有效提高能源的利用率，达到节能目的。然而，在线路提升电压等级的过程中，也对电气设备的绝缘性能提出了更高的要求，使得成本也相应地有所增加。因此，在提升线路的电压等级时必须考虑其经济性，在技术经济对比合理的基础上才能提升线路的电压等级。

2供配电设计中的节能方法

2.1线路的节能设计

当线路的负荷功率较为稳定时，线损与功率因数和线路电压的关系为负相关关系，反之，其与电阻的阻值成正比，因此，可以通过控制电阻的方法来降低线路损耗。控制好电路中导线的长度：若要降低电路损耗，则必须合理控制电路的导线长度，以缩短导线之间的距离。为此，必须科学布设变电站，根据线路的分布情况在中心区域设计变电站，同时还需架设拉伸线路。针对低压配电系统的施工必须选择无需回路的设备，合理调整导线长度，以确保供配电系统能够快速、高效传送电能。控制好导线的电阻：在选择导线的过程中，应首选电阻值较小且电阻较低的导线，在所有的导线中，铜线的导电性能是最好的且还能有效控制能耗。所以，施工过程中，经常会选用铜线。与此同时，还需适当扩宽导线的横截面以降低电阻，若要控制电阻值，必须确保热量以及电流负荷处于稳定状态。

2.2照明节能设计

（1）选用高效光源。通常情况下，人们从市场上购买的白炽灯都应较为便宜且便于安装，显色指数较高且光色良好，然而这种白炽灯的发光率通常都比较低，也不节能。因此，这类灯仅在一些建筑内的声光控制场所和部分艺术照明场所使用。在所有的照明灯中，高压钠灯以及低压钠灯的发光率是最好的，然而由于其光色较暖且色温较低，因而，这类灯常用于广场照明以及路灯。高显色性钠灯的显色指数为60，可将其与水银灯结合使用，通常体育馆、工厂等基本上都用的是这种灯。对于具有极高亮度的金属卤化物灯而言，由于其色温范围很广，即从3000K到45000K，并且具有较高的显色指数，显色指数通常高达80至95，使用前后色差不会出现太大变化，这类灯不仅在展厅、商场等场所得到广泛使用，同时也在码头的候船室、候车厅等地方得到了广泛使用。（2）建筑物尽量选取自然采光。在选择玻璃门窗的过程中，必须确保玻璃门窗具有良好的透光率，促使自然光得以充分利用。对于大厅、商场、教室这些空间比较大的场所，灯具的布设可与外窗保持平行，同时还需对这些灯具进行分级分区管理。对于自然光照明部分，需根据相关照明标准，进行现场照明检测，合理布设开关位置，以此来调节灯光。（3）使用LED灯。LED灯的发光率通常都比较高，同时还能长时间使用，可连续使用100000h，是传统白炽灯寿命的100倍。LED灯由恒定电压控制，不含频闪、红外线和紫外线成分和輻射污染，同时LED灯的显色性能较高且发光方向性强，在其色差变化过程中不会让人产生视觉误差。LED灯中的晶体芯片既小又轻，并由恒定电压驱动，具有超低功耗（单管0.03～0.06W）的特性，电光功率转换几乎达到30%。当LED灯的工作电压为2～3.6V时，其工作电流约为0.02～0.03A。相关数据表明，与荧光灯相比，LED灯可以节省90%以上的电能。

2.3平衡三相负荷

若要将三相负荷的不平衡能耗降至最低，那么就必须调整三相负荷以确保不平衡能够满足规定要求：（1）必须确保中性线电流强度始终等同于额定电流的1/4。（2）第一分支部分和干线的不平衡需控制在20%以内。（3）三相配电干线的分布必须均衡，确保最大相负荷要保持在三相负荷均衡值的115%以上，最小相负荷要保持在三相负荷均衡值的85%以上。（4）配电变压器所在位置的电流不平衡需控制在10%以内。

2.4电气设备的选择

电气设备作为供配电系统中最为重要的基础设备，其应用范围较广且数量繁多，对于电气设备而言，单个的电气设备通常只需消耗极少的电能。然而，由于整个供配电系统中布设了大量的电气设备，当这些电气设备运行时，必然会消耗大量的电能，因此，在设计供配电系统时应尽可能地选择一些节能降耗的电气设备。供配电系统中的各种用电设备均（例如电动机和变压器）具有一定的电感能力，当供配电系统通电之后，就会产生无功电流，这些无功电流会通过高压和低压线路传输到每一个电气设备的终端，这将会大大增加电能损耗量。因此，在设计供配电系统的过程中，就应考虑这一问题，合理设计供配电系统以此来减少这种消耗。同时，若要提升电气设备的功率因数，就需减小电气设备的无功损耗，只有这样才能达到节能降耗目的。在电力系统中，功率因数作为关键的技术数据，可使用其来衡量电气设备的使用效率。所以，在设计供配电系统的过程中，应尽可能地使用功率因数相对较高的电气设备。选择电动机时，必须充分考虑各种因素，例如发动机启动次数和负荷性质，以防产生不必要的电能损耗。

3结语

能源消耗问题作为现阶段社会发展期间无法避免的一个问题，在所有的能源中，电能是消耗量最大的一种能源，人们的日常生活、生产都离不开电，在我国社会经济快速发展的今天，出现了形形色色的电子产品，使得电能的消耗量急剧增长。因此，在设计供配电系统的过程中，必须着重考虑节能办法，以此来降低电能传输以及使用过程中产生的能耗，为企业创造更多的经济效益。

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（作者单位：天津北辰科技园区总公司）