建筑电气配电系统设计与节能对策分析

2022-02-06海南南方建筑设计有限公司韩美佳

电力设备管理 2022年23期

海南南方建筑设计有限公司韩美佳

随着我国经济的发展越来越快，能源消耗方面的问题也变得越来越严重。对于社会所有的能源消耗而言，建筑电气的能源消耗所占据的比例是很大的。而对于建筑电气配电系统而言，其在建筑电气能源损耗当中占据着极大的比例，所以建筑电气配电系统设计的合理性会对终端电负荷运行的经济性、安全性以及可靠性造成直接的而影响。若是想要使得电力能源消耗有效的降低，并且可以对能源紧张的问题进行有效的缓解，那么就应该要不断的提高建筑电气配电系统的节能设计水平。

1 建筑电气配电系统设计的基本原则

1.1 确保供电线路的安全性

在供电线路布线的过程中，应该要依据建筑物用电设备的环境和分布、性质以及要求等因素来进行有效的控制。在设计建筑电气低压供配电系统时，应该要遵守节约、安全的原则，并且对高层建筑、别墅还有低层建筑群等不同建筑物采取分区树干的配电方式。

1.2 确保建筑电气配电系统的可靠性及合理性

就配电系统而言，其设计的合理性是电气配电系统节能设计的基础，而对于企业而言，其预测的用电量直接的决定了配电系统设计方案的合理性以及可靠性。与此同时，在建筑电气配电系统进行设计的时候，一定要有效的减少配的电级数，并且还应该要对配电路径进行科学的设计。因为，配电级数的数量不仅会对上下级的配合造成影响，而且还会使得元器件的数量增加，进而使得故障发生的几率提高。

1.3 确保电气配电系统的节能性

在设计的过程中，有关年耗电量还有投资等方面的因素应该要全面综合的考虑，这样在实际工作的过程中，才可以将变压器的节能目的实现[1]。为了可以使得配电变压器的经济性及合理性得到有效的保障，那么在对其设计和型号选择的时候，一定要依据配电变压器的年耗电电费价差以及投资费用差价来明确。与此同时，还应该依据建筑实际所需要的电负荷要求来优化节能配电变压器的选型，以此来选择最佳的型号。

图1 建筑电气配电系统设计图

2 建筑电气配电系统节能设计的重要意义

2.1 可以对行业的需求进行满足

在建筑电气配电系统设计的过程中，运用节能设计方式可以使得各种资源的利用效率得到有效的提高。随着我国城市化进程发展越来越快，建筑数量也越来越越多，建筑的用电需求量日益增加，在这种情况下，若是想要促进行业的发展、满足行业长远稳定发展的需求，那么在设计的过程中就应该要充分的运用节能设计对策。

2.2 可以使得用户的体验得到有效的优化

就节能而言，该过程其实就是不断优化用户体验的一个过程，在建筑电气配电系统设计的过程中高效的采取节能设计，就可以使得用户的能动性得到充分的发挥。因为这样不但可以对不同层次用户的实际需求进行有效的满足，并且还可以使得用户居住的满意度得到有效的提高，进而可以使得建筑工程行业的长远稳定健康发展得到有效的保证。

2.3 有助于行业的升级发展

我国现阶段的市场竞争越来越激烈，企业若是想要使得自身的核心竞争力得到有效的提高，那么就一定要不断的进行升级和转型。对于建筑行业而言，使得自身电气配电系统工作的合理性得到有效的提高，那么不但可以有效的促进有关的节能工作，还可以为行业增加时代的特色，同时还可以将一些新的活力注入到行业的发展中，以此来使得行业的适应性得到有效的提高，进而推动行业的发展。

3 建筑电气配电系统设计与节能对策

3.1 配电电压等级的科学合理计算

对于建筑电气配电系统而言，在对其进行设计的过程中，一定要依据建筑电气系统的用电量的需求总量来对配电电压的等级进行合理科学的设计。对于建筑电气系统总用电量在配电变压器所需容量的160kVA以上或者是在250kW以上的时候，在对其进行设计的时候就可以采取10（6）kV线路，以此来实现供电。

具体来说，可以从以下方面入手：就中央空调还有给排水水泵这些大容量的用电设备而言，在对设备系统供电电压进行节能优化的时候，可以运用电机启动控制方式实现，一般来说，高低供电设计的分界都是由350kW来作为分界点。与此同时，在设计供电系统的时候，特别是照明负荷来说，如果线路电流在40A以下的时候，在进行供电的时候都是采取220V单相；而若是线路的电流在40A以上的时候，那么在供电的时候应该要采取220V/380V三相供电方式。

3.2 优化设计电力变压器的选型

在优化设计电力变压器的选型的时候，应该要先对建筑电气系统的负荷进行准确详细的统计，并且还应该要按照用电总量来对配电变压器的供电容量、电压等进行合理的选择。

3.2.1 节能型变压器的选择优化

选择配电变压器种类对于建筑电气配电系统的节能设计是至关重要的。通常在配电变压器运行过程中，空载损耗主要出现在变压器的铁芯叠片内部，之所以发生在该位置，是因为交变磁力线内部的铁芯会发生涡流等现象，进而造成损耗。而在对铁芯材料进行优选，就可以使得低变压器的空载损耗得到有效降低。

与此同时，节能型配电变压器有S15以及S11等型号，这些型号的变压器的卷铁芯结构可以对S9、S7等常规的叠片式铁芯结构进行改变，这样就可以使得磁阻在一定程度降低，而且还能够有效的降低配电变压器中60%左右的空载电流，这样就可以使得变压器运行的功率得到有效的提高，并且还可以使得建筑配电系统的线损得到有效的减少，进而使得建筑电气配电系统供电的质量以及可靠性得到全面有效的改善。

3.2.2 配电变压器台数和容量的合理选择

在对配电变压器进行节能设计的时候，为了可以使得配电变压器在使用的过程中能够存在适当的容量预留，那么就投资以及损耗等方面存在的费用问题一定要全面的考虑，这样才可以使得变压器容量日后的扩容要求得到有效的满足，进而可以使得技术的经济性得到有效的保障。

在对建筑配电变压器经济调度的节能设计方案进行优化的过程中，一定要有效的结合负荷特性，以此来科学合理的分配好用电负荷，并以此来对优选配电变压器的台数还有相应的容量进行科学合理的计算，这样才可以使得配电变压器长期高效的运行，以此来使得变压器运行总耗损有效的降低。与此同时，为了可以使得配电网络的电能耗损有效的降低，这样才可以使得节能降耗的效果达到最佳。

对于配电变压器而言，两台及以上联合运行的时候，应该要按照系统负荷波动的情况来构建经济联合调度运行的模式；对于建筑电气而言，在系统运行的负荷功率保持稳定的时候，在对配电变压器选择的时候，应该要优先选择节能型大容量的配电变压器；对于一个建筑而言，若是其电气系统的计算负荷在2000kVA的时候，在选择变压器时应该要优先选择两台1000kVA的变压器，不适合选择四台500kVA的变压器。因为前者相对比于后者来说，其总运行损耗比较低，并且有助于经济调度运行。

3.3 配电线路设计方面的优化

3.3.1 配电导线类型的合理优选

对于建筑电气配电系统而言，在对其进行节能设计的时候，应该要与建筑电气系统的实际情况进行有效的结合，并且对于经济性还有技术等方面所造成的影响要进行综合的考虑，以此来对电导率比较小的新型节能导线进行优先的选择。与此同时，在确定导线经济截面积的时候，还应该要依据经济电流的密度来严格的确定。

在建筑电气配电系统中，就其中的铜芯电缆而言，相比对于其他的材质具备着比较好的电能传输效率，但是因为铜的成本较高，所以为了可以实现建筑电气配电系统节能设计，一定要优化设计配电线路中的综合布线，并且对于设计方案当中的经济效益要充分的考虑，所以对于铜、铝材质的导线就应该要合理的选择[2]。与此同时，对于建筑电气系统来说，对于其中负荷容量比较大的一、二类负荷而言，就可以优先选择铜导线，而铝导线则可以用在负荷容量比较小或者是三类电力负荷，这样才可以使得配电系统节能设计方案的经济性以及技术性得到有效的保障。

3.3.2 防止迂回供电问题，合理性布线

在选择变配电所地址、设计负荷位置以及线路布线的时候，一定要对建筑结构的合理性进行充分的考虑，并且还应该要对供电线路进行综合的布线，而且还应该要尽可能的在负荷中心设置变配电所，在容易供电的区域以及临近电源点的位置设置大容量负荷，在临近强电竖井的位置设置低压配电室，这样才可以使得线路供电的距离有效的缩短，进而使得线路运行的损耗有效的降低。在设计低压线路的时候，应该要将供电半径控制在两百米的范围之内。

而对于建筑而言，若是每一层的面积都超过一万平方米的时候，那么就应该要与建筑结构的平面图进行结合，并且变配电台应该要设置两个以上，这样才可以使得供电的可靠性得到有效的提高，进而使得供电主干线的长度缩短、线损降低。对供电距离而言，在超过经济范围的时候，应该要对额定载流量、电压偏差以及动热稳定这几个基本的条件进行满足，这样才可以使得一级供电线路的线路截面积得到合理的增加，进而使得线路的损耗有效的降低。

3.4 建筑电气系统照明灯的节能设计

在建筑中常用的照明设备就是照明灯，照明灯的运用为了人们的生活和工作带来了极大的便利，但是其运用也使得电力能源的损耗极大的增加[3]。若是想要因照明灯所造成的电能损耗有效的降低，那么对于照明灯就应该要学会正确的使用，并且还应该要对其进行节能改造，这样才可以使得因照明灯所造成的能量消耗有效的降低。

与此同时，在使用照明灯的过程中，在不需要照明灯的时候，对于自然光应该要充分的利用，这样才可以使得电能更好的节约。在对其进行节能设计的时候，应该要将自然光和照明进行有效的结合，以此来使得电能照明有效的减少。除此以外，在设计建筑配电系统中的照明系统时，一定要按照不同场合的不同需求来对其进行合理的分配，而对于室外而言，为了可以使得能源消耗减少，并且可以使得耐用性有效的提高，这时就可以采取高压钠灯。

3.5 功率因数的有效提高

为了可以有效的实现电气系统节能，那么对于自然功率因数就应该要进行有效的提高，最经济的提高方式就是通过补偿设备来实现。对于直流设备的励磁和供电而言，可以采取晶闸管整流或者是硅整流装置来代替交流机组等直流电源设备；其次可以运用并联电容器来实现无功补偿，这样可以抵消滞后无功电流，这样就可以使得功率因数有效的提高，进而使得系统无功电流减少。在建筑电气配电系统节能设计的时候，可以采取分散就地补偿以及低压屏集中补偿有效结合的方式来实现。