民用建筑供配電系統節能設計

程彬（大慶油田工程有限公司北京分公司）

隨著城市建設的快速發展和能源消耗的急劇增加，一般民用建筑總能耗中電氣能耗約占80%。民用建筑業的用電需求量直線上升，減少供配電系統的電氣能耗也越來越重視，建筑電氣設計的焦點是如何高效利用電能、降低損耗，將節能技術合理應用。

1 系統分析

供配電系統的節能是電氣節能的一個重要途徑，該系統主要包括變壓器和供配電線路。在民用建筑施工圖供配電系統的設計中，電能消耗指標是最重要的組成部分。在滿足供配電設備使用功能的前提下，使供配電系統節能，就必須盡量減少供配電設備本身和系統的能源消耗，在對供配電系統進行設計中，只考慮采用節能設備是不夠的，并盡量減少供配電系統中設備的能源消耗，認真考慮整個供配電系統的合理性。所以，應在經濟合理、保護環境、系統低損耗的原則下設計有效方案。其中系統損耗是由變壓器損耗和線路損耗組成。按損耗的變化情況，還可以將系統損耗分為兩部分，即可變損耗和固定損耗。可變損耗，也稱為銅損，是導體和變壓器在電流通過時所產生的損耗；固定損耗是指線路上電器介質的損耗和變壓器的鐵損。據有關研究報道，在整個損耗中固定損耗僅占總損耗的10%～20%，固定損耗的大小不僅和電壓有關，還和頻率有關，只要在接通電源的情況下，固定損耗就會存在，降低固定損耗主要是要靠合理選用節能設備實現。

2 主要措施

目前民用建筑物的用電量都比較大，供配電系統的節能設計應從變壓器能耗和供配電線路能耗兩個方面進行考慮，應盡量使電路的高壓靠近負荷中心，這樣可以縮短線路的配電半徑，是一種有效的節能措施。

2.1 確定用電負荷

用電負荷是供配電設計的基礎數據和依據，在民用建筑物中可以根據用電負荷情況合理選擇變壓器臺數和容量，使變壓器的負載率達到0.7～0.85。用電負荷的合理確定，能提高變壓器的技術經濟效益，達到節約能源的目的，減少系統的固定損耗。可采用單位指標法進行方案設計，根據負荷計算的結果來確定變壓器容量和所能容納的最多臺數，按經濟運行原則靈活投切變壓器，各種民用建筑物的變壓器裝置和用電指標[1]范圍，見表1。

表1 各類變壓器的用電和裝置指標

在民用建筑供配電設計中，一般采用需用系數法在施工圖設計階段進行負荷計算。各類建筑物都有各自的運行方式和特點，民用建筑中用電設備有很多種，主要包括空調、電梯、照明、風機、水泵等。在一般情況下，可以參照表2中的用電設備范圍[1]取值。

表2 用電設備組的需用系數及功率因數

2.2 正確選擇變壓器

通過負荷計算，確定變壓器容量，力求三相負荷平衡，要合理選擇變壓器的臺數和容量，同時綜合考慮變壓器的投資和年運行費用，確保系統安全和可靠。使用的變壓器必須是低損耗、節能型的，選用高導磁冷軋晶粒硅鋼片，使鐵芯的渦流損耗和漏磁損耗降到最低。在節電和降低運行費用兩個方面，有著非常顯著的效果。

2.3 降低線路的損耗

照明電源線路一般采用三相四線制進行配電，在網絡中產生功率損耗，盡量使三相照明的負荷對稱，提高電網的功率因數，以縮短線路供電距離，減少電能損失。線路的參數和負荷值的大小密切相關，只有減少負荷值的大小，才能使電阻和電網功率的無用功率降到最低，需做到以下幾點：

1）使用電器具額定電壓達到最高，線損越小，配線方式不同，線損也不同。在供配電系統中，照明器要盡量采用高電壓等級。若線損減小，就會在一定程度上增加線路的投資。

2）在供配電系統中，合理確定變壓器、低壓配電室的位置，減小低壓線路的供電半徑。可根據建筑物的面積大小設立變配電所的數量，盡量減少線的長度。

3）要盡量使用低損耗鎮流器和功率因數較高的照明器具，以減少線路中能量的損失。

4）變壓器的設置、低壓配電室要盡量靠近負荷中心，以最大限度減少配電線路的長度。

5）對于功率因數較低的用電負荷盡量就地進行補償電容，以提高功率因數。

3 結論

民用建筑供配電節能設計的問題，要根據實際情況制定出科學合理的解決方案，優化選型的節能配電變壓器、優化設計的供配電線路，采取集中和分散的電容器補償方式提高用電設備的功率因數，以提高供配電系統能源綜合利用率和效益。

[1]住房和城鄉建設部工程質量安全監管司.全國民用建筑工程設計技術措施(電氣)[M].北京:中國建筑標準設計研究院,2009.