建筑电气中供配电线路设计

2019-12-22张永鸿

商品与质量 2019年25期

张永鸿

武汉中大十里房地产开发有限公司湖北武汉 430050

随着物质生活水平的提高，人们对于自己生活质量以及其安全性有了更多的要求，这就意味着人们对生活中的电气线路有着更高的要求，用电安全成为了人们关注的重点内容之一。因此，为了减少电力事故，减少各种仪器设备在工作的工程中由于线路问题出现不必要的问题，就需要施工方与设计者对电线路有着科学合理的设计，从而进一步确保仪器设备能够安全的运行。

1 建筑电气供配电系统设计要求

我国城市化发展水平显著提高，高层建筑数量日益增多，建筑物的功能具有多样性，其既可作为民用住宅，还可用作办公楼、商场、学校等。夏季和冬季是温度舒适性较差的两个季节，此时安装空调十分必要。在使用空调时需要消耗较多的电能。所以，在建筑供配电设计的过程中，应仔细核对工程现场的实际情况，充分结合国家标准要求来核查电压，保证线路可承受设备的最大工作电压。在进行建筑物配电线路设计期间，还需全面掌握与之相关的专业知识，并做好工程成本预算工作，以降低工程的施工成本[1]。

2 建筑电气中供配电线路设计原则

2.1 提高线路的效率

在建筑电气中供配电线路设计过程中，需要减少线路能量损耗，提高线路的运行效率，充分利用电子资源，在建筑电气当中充分利用电能。在建筑电气中供配电线路设计过程中，应该充分了解供配电线路的设计队形，结合建筑线路设计要求，避免线路过长浪费资源，同时要避免设计共组影响到建筑安全性，为了避免浪费电子资源，需要规定电气设备的工作效率，避免人们日常用电过程中遇到过载的问题。电路技术人员需要检查是否存在过欠电压的问题，避免存在安全隐患，合理设计建筑电气中供配电线路，避免浪费更多的资金。通过优化设计线路，使电气设备的工作效率不断提高，避免出现无效工作发热，保障设备维修成本。

2.2 实时监控工作负载

工作人员需要多次试验供配电线路，利用试验结果对比分析，保证设计线路的正常运行，使电气设备的工作效率不断提高，充分发挥出设备的工作性能。监控设备的工作负载，根据不同的情况调整工作负载，保证线路的安全运行，避免线路出现工作发热的问题，使设备工作效率不断提高。尽量选择能耗低的设备，利用最直接的方式降低建筑电气的能耗。

2.3 实现整体设计的吻合

在建筑电气中供配电线路设计过程中，不能影响建筑物的设计要求，还要保障建筑物的安全质量，充分发挥出供配电线路的性能优势和建筑物的功能，提高建筑电气中供配电线路运行效果。首先要保证建筑物的外观美感，满足建筑基本的照明要求，不能出现供电不足的问题，维持基本电气设备的稳定运行，保障所有的建筑设备都可以实现正常并持续的工作[2]。

3 建筑电气供配电线路设计要点

3.1 确定线路路径、导线长度

在设计中，配电室和配电箱应最大限度接近负荷中心，有效控制线路过长而引发的负面问题。规定低压线路的半径在合理的范围内，一般不超过250m。如建筑内部单层面积过大，可结合需要配备两个配电所。在高层建筑的设计中，强电竖井区域需配置低压配电室，防止支线与干线重合。低压配电室线路设计当中，干线要保持平直状态，进而有效减少压缩导线的问题。

3.2 选择导线

合理选择导线的横截面积以及导线的材料类型。铝线和铜线是最为常见的两种导线，但是在市场中，虽然铜线的价格较高，相比之下铜线的过载余量较好，长远节能利益较高，通常室内布线时多采用铜线。在计算出建筑物所有电器的供电功率需求之后留出部分的余量，也就是需要保证供电功率大于实际供电需求；单相回路的中性线与相线截面积保持一致；保护线的截面积控制在保护线截面积标准的最小值之上，确保电能供应[3]。

3.3 合理布线

建筑体内线路敷设工作中，布线的复杂性较强，火灾报警系统、供电系统、通信系统和自动化系统线路均需考虑周全，上述环节部分为弱电系统，部分为强电系统。在设计中，务必采取多种有效措施不断提高线路设计的科学性与合理性，从而减少电磁的干扰，提高信号传输质量。

3.4 分路供电控制

建筑完工后，建筑内部负载设备数量较多，种类复杂，因此应结合建筑工程的负载要求保证电源和接地设置的科学性及合理性，同时，为了有效提高设备供电的稳定性，还可采取单独供电体系予以管理。若有必要，可在回路当中进行个性化设置。例如，采取交流不间断处理方式，设置UPS不间断电源或设置柴油发电机组等备用电源，有效减少突然断电的负面影响。建筑内部也可设置供配电控制室，配电控制室一般设置在大电量的区域当中，从而有效保证供电控制的效果[4]。

3.5 提高配电系统功率因数

在电网设置的过程中，要采取有效措施对功率因数予以科学的管理和控制。功率因素在电气设计中占据着十分重要的位置，高功率因数可有效减少无功损耗，进而避免由于无功损耗而引发的各类问题。另外，及时设置无功补偿设备。变压器低压端应科学利用集中补偿的方式予以处理。在普通的民用建筑设计中，无功补偿装置可实现理想的管理效果，有效降低无功消耗，从而提高高压线路输送的质量，且用户功率因数也会因此显著提高。但是变压器低压母线传输线路的电压却没有明显的变化，故而无法确保每一个用户位置的低压线路无功传输均在合理范围内，进而也影响了该位置的节能性。

3.6 优化接地设计

在电气供配电线路设计中，接地系统十分关键，其对用电安全和系统运行的效果有着十分显著的影响。对此，设计人员需要在日常设计工作中不断提高接地系统设计的科学性与合理性，从而确保电气供配电线路的使用功能和使用效率。采取有效措施不断优化接地系统设计，可显著提高电气设计配电线路使用的安全性及稳定性。若要改善供电系统的性能，首要任务就是保证接地系统选择的科学性与设计的合理性。普通的供电系统通常采用直接接地，若保护接地形式不同，其分类和选择方式也有一定的差异。

通常，其可分为两种系统，一种是TN系统，一种是TT系统。TN 系统还可进一步细分，其可分为三种形式，分别为TN-C，TN-S，TN-S-C。在设计中，需结合建筑工程实际选择不同形式的接地系统。如公共电网直接供电的区域，在没有进户时，要采用C系统，进户后可采用TN-S系统，有效减少导线的使用量。

3.7 完善线路防雷设计

雷电在阴雨天气中十分常见，一旦发生雷电灾害，就会严重损害配电线路，因此，在建筑供配电系统设计的过程中，必须将防雷设计作为重要的内容。为了有效降低雷电对线路的影响，可及时采取有效措施将雷电导入地表当中。设计中通常要在建筑的顶端设置接闪带/接闪杆，有加强雷电屏蔽、耦合及分流的效果。而且屏蔽可有效降低感应电压，耦合可减少绝缘子电压电路输送量，分流能够明显减少雷电在铁塔当中的电流量。

此外，在建筑供配电系统设计中，接闪带的科学设置也发挥着不容忽视的作用，其可有效降低雷电的负面影响，从而确保供电线路的平稳运行，为系统后期运行奠定了坚实的基础。接闪带安装环节，其直接关系到防雷系统的功能和运行效果，一方面其可将雷电以较快的速度导入大地，另一方面也规避了系统运行后期，由于电压过高而产生的各类安全问题，增强了系统运行的稳定性。

4 建筑电气中供配电线路设计存在的问题

4.1 当前我国供配电线路的设计现状

改革开放以来，经济发展迅速，城市的人口越来越多，所需要的建筑数量越来越多，消耗的电力资源也同步增长。我国的人均电力资源本来就不高，建筑节能的重要性越来越突出，因此建筑电气的节能方案设计也越来越重要。然而我们国家现状的建筑节能效果却不尽人意，许多设计师不明白建筑电气节能的重要性，而是重点关注建筑结构的安全设计和外观设计，这样下去会增加建筑的居住成本，在全社会大力提倡绿色环保节能的今天，显得特别不合时宜。我国正处于全面小康社会的建设过程，人们对生活质量的要求也越来越高，这就要求电气设计人员设计出合理的设计方案，既能保证生活质量，又能实现节能环保。这样可以提高对电力资源的利用效率，保证了我国建筑经济可持续的健康发展[5]。

4.2 我国建筑电气节能方面存在的问题

随着我国经济的不断发展，我国建筑业水平整体提升迅猛，但是我国的建筑电气装配及配电线路中所浪费的能源数量非常庞大。我国是世界人口第一大国，虽然国土面积位居世界前列，但是人均资源拥有量却远低于发达国家。如果对于这种浪费资源的行为放任不管，那我国的人均资源拥有量会进一步下降，甚至造成能源危机，阻碍中华民族伟大复兴的进程。因此对于电气配电线路的节能改善迫在眉睫，而且节能效果会非常明显，节能空间也很大。

目前，建筑电气的节能化供配电线路已经应用到我国建筑行业的各个领域，落实了可持续发展的治国方略。随着我国科学技术的不断发展和提高，建筑电气行业的节能性技术设计越来越成熟，但是由于多种因素的制约，我国建筑工程供在配电线路节能方面仍存在着许多漏洞和待改进的地方。①我国的电气供配电设计并不是很成熟，同时建筑行业发展水平落后于世界其他发达国家，因此，我国的建筑电气节能效果并不是很理想。②我国建筑行业对于节能技术不重视，这就导致了我国建筑相关人员忽视建筑电气的节能工作，阻碍了建筑工程电气节能工作的开展。③我国相关政府部门缺少对于建筑工程电气节能设计的规范指导和管理制度，导致建筑行业的人力物力投入过大，造成不必要的浪费。

5 建筑电气供配电线路节能设计的改进措施

5.1 变配电室及配电线路路径选择

在建筑学中，建筑物中配置的变配电室必须大致处于整个建筑物的电力负荷中心，这样做可以减少供电线路的长度，减少线材用料和电力损耗。通常，低电压的配电线路的配电半径应该保持在200m 范围内，如果建筑物的用地面积超过1万m2，那技术要求中规定配电室数量应该大于等于三个，这样在一层设置多个变配电室的做法可以有效减缩供电线路的长度。并且，应将配电室设置在高层建筑的强电竖井附近的区域，同时防止支线沿着干线倒送电能的情况。

5.2 导线材料的选用

导线的通电效率主要由导线的横截面积和导线的材质决定，目前大量使用的导线主要有铝和铜两种。由于金属铝的价格低于金属铜，所以铝导线的价格也低于铜导线，但是铜导线具有良好的安全性能和更好的导电性能，综合各方面因素，铜芯导线优于铝导线。在条件允许的情况下尽量采用铜芯线缆。

5.3 合理布线

电气系统的正常运行与布线的合理性有着非常大的联系，而且布线合理性还能影响整个建筑行业的经济效益。通常，建筑工程中的布线种类多种多样，包含供配电线路系统、自动化通信系统、安保系统以及自动化办公系统等。整个电气系统还可分成强电和弱电系统，强电系统由于其过大的电流会产生巨大的电磁干扰，这种电磁干扰如果达到一定地步甚至可以造成同区域的弱电系统失灵，引起不必要的损失。因此在综合布线时要使强电系统与弱电系统的距离大于安全距离，以避免电磁干扰。

5.4 合理分配配电回路，合理制定控制方案

建筑物内通常存在负载性质不同的用电设备，有的是稳定负荷，有的是波动性较大的负荷；有的是线性负荷，有的是非线性负荷。正确区分不同负载性质的用电设备在节能方面也是很有效的。在建筑电气设计时性质不同的负荷不能放在一个回路，应采用多回路分别配电的方式进行配线，这样不同的用电设备就能得到分别控制，不会造成不良的相互影响。例如，建筑照明光源中的荧光灯是一种非线性负荷，其产生的谐波会对正常运行的线性负荷线路及用电设备造成不良影响，为了避免这种情况的发生，可以为这些非线性负荷分配一个独立的配电回路，在一定程度上与其他用电负荷进行分隔。