建筑電氣的節能及供配電線路設計

邊青柳

【摘??要】如果建筑工程中的供配電線路設計不合理就會導致資源的浪費和系統運轉緩慢，我國的人口數量眾多，需要使用的電力資源也很多，如果對電力資源有很大程度地浪費，那么我國的能源短缺問題就會更加突出和難以解決，社會經濟和建設速度的加快也使得許多的建筑物快速興起，供配電線路是建筑安全的基本保障，需要設計和研發人員積極主動地去進行節能設計。

【關鍵詞】供配電系統;設計;節能方法

在設計供配電系統時，必須科學、合理規劃供配電系統，最大限度地減少能耗，實現節能減排。現階段，無論哪種建筑，其內部所配置的多數設備都離不開電，故當下如何提升能源的利用率，怎樣節省電力能源，是值得相關部門深思的問題。文章重在研究現階段供配電設計中的節能方法，以供同行參考。

1供配電系統總體規劃

設計供配電系統總體規劃方案的過程中，應充分考慮負荷的性質、電氣設備的性能、電氣設備的容量、供電距離及其負荷的分布情況，并確定供電電壓的等級，科學、合理地設計供配電系統。針對節能以及投資成本而言，可以通過簡化接線并減少配變電級數來達到節能、降資目的。同時，還可根據負荷的特性和運行效率選擇變壓器的數量和容量。針對受晝夜或者季節性影響波動幅度較大的負荷，可結合負荷的技術和經濟因素計算變壓器的容量。通常情況下，當供電電壓較高時，線路中的電流反而會越小，線路消耗的電能也會隨之變小。總變電站以及配電站應盡可能靠近負荷中心，以縮減供電半徑，減少供電線路的損耗。在供配電系統的可控范圍內，適當提升線路的電壓等級則可有效提高能源的利用率，達到節能目的。然而，在線路提升電壓等級的過程中，也對電氣設備的絕緣性能提出了更高的要求，使得成本也相應地有所增加。因此，在提升線路的電壓等級時必須考慮其經濟性，在技術經濟對比合理的基礎上才能提升線路的電壓等級。

2供配電設計中的節能方法

2.1線路的節能設計

當線路的負荷功率較為穩定時，線損與功率因數和線路電壓的關系為負相關關系，反之，其與電阻的阻值成正比，因此，可以通過控制電阻的方法來降低線路損耗。控制好電路中導線的長度：若要降低電路損耗，則必須合理控制電路的導線長度，以縮短導線之間的距離。為此，必須科學布設變電站，根據線路的分布情況在中心區域設計變電站，同時還需架設拉伸線路。針對低壓配電系統的施工必須選擇無需回路的設備，合理調整導線長度，以確保供配電系統能夠快速、高效傳送電能。控制好導線的電阻：在選擇導線的過程中，應首選電阻值較小且電阻較低的導線，在所有的導線中，銅線的導電性能是最好的且還能有效控制能耗。所以，施工過程中，經常會選用銅線。與此同時，還需適當擴寬導線的橫截面以降低電阻，若要控制電阻值，必須確保熱量以及電流負荷處于穩定狀態。

2.2照明節能設計

（1）選用高效光源。通常情況下，人們從市場上購買的白熾燈都應較為便宜且便于安裝，顯色指數較高且光色良好，然而這種白熾燈的發光率通常都比較低，也不節能。因此，這類燈僅在一些建筑內的聲光控制場所和部分藝術照明場所使用。在所有的照明燈中，高壓鈉燈以及低壓鈉燈的發光率是最好的，然而由于其光色較暖且色溫較低，因而，這類燈常用于廣場照明以及路燈。高顯色性鈉燈的顯色指數為60，可將其與水銀燈結合使用，通常體育館、工廠等基本上都用的是這種燈。對于具有極高亮度的金屬鹵化物燈而言，由于其色溫范圍很廣，即從3000K到45000K，并且具有較高的顯色指數，顯色指數通常高達80至95，使用前后色差不會出現太大變化，這類燈不僅在展廳、商場等場所得到廣泛使用，同時也在碼頭的候船室、候車廳等地方得到了廣泛使用。（2）建筑物盡量選取自然采光。在選擇玻璃門窗的過程中，必須確保玻璃門窗具有良好的透光率，促使自然光得以充分利用。對于大廳、商場、教室這些空間比較大的場所，燈具的布設可與外窗保持平行，同時還需對這些燈具進行分級分區管理。對于自然光照明部分，需根據相關照明標準，進行現場照明檢測，合理布設開關位置，以此來調節燈光。（3）使用LED燈。LED燈的發光率通常都比較高，同時還能長時間使用，可連續使用100000h，是傳統白熾燈壽命的100倍。LED燈由恒定電壓控制，不含頻閃、紅外線和紫外線成分和輻射污染，同時LED燈的顯色性能較高且發光方向性強，在其色差變化過程中不會讓人產生視覺誤差。LED燈中的晶體芯片既小又輕，并由恒定電壓驅動，具有超低功耗（單管0.03～0.06W）的特性，電光功率轉換幾乎達到30%。當LED燈的工作電壓為2～3.6V時，其工作電流約為0.02～0.03A。相關數據表明，與熒光燈相比，LED燈可以節省90%以上的電能。

2.3平衡三相負荷

若要將三相負荷的不平衡能耗降至最低，那么就必須調整三相負荷以確保不平衡能夠滿足規定要求：（1）必須確保中性線電流強度始終等同于額定電流的1/4。（2）第一分支部分和干線的不平衡需控制在20%以內。（3）三相配電干線的分布必須均衡，確保最大相負荷要保持在三相負荷均衡值的115%以上，最小相負荷要保持在三相負荷均衡值的85%以上。（4）配電變壓器所在位置的電流不平衡需控制在10%以內。

2.4電氣設備的選擇

電氣設備作為供配電系統中最為重要的基礎設備，其應用范圍較廣且數量繁多，對于電氣設備而言，單個的電氣設備通常只需消耗極少的電能。然而，由于整個供配電系統中布設了大量的電氣設備，當這些電氣設備運行時，必然會消耗大量的電能，因此，在設計供配電系統時應盡可能地選擇一些節能降耗的電氣設備。供配電系統中的各種用電設備均（例如電動機和變壓器）具有一定的電感能力，當供配電系統通電之后，就會產生無功電流，這些無功電流會通過高壓和低壓線路傳輸到每一個電氣設備的終端，這將會大大增加電能損耗量。因此，在設計供配電系統的過程中，就應考慮這一問題，合理設計供配電系統以此來減少這種消耗。同時，若要提升電氣設備的功率因數，就需減小電氣設備的無功損耗，只有這樣才能達到節能降耗目的。在電力系統中，功率因數作為關鍵的技術數據，可使用其來衡量電氣設備的使用效率。所以，在設計供配電系統的過程中，應盡可能地使用功率因數相對較高的電氣設備。選擇電動機時，必須充分考慮各種因素，例如發動機啟動次數和負荷性質，以防產生不必要的電能損耗。

3結語

能源消耗問題作為現階段社會發展期間無法避免的一個問題，在所有的能源中，電能是消耗量最大的一種能源，人們的日常生活、生產都離不開電，在我國社會經濟快速發展的今天，出現了形形色色的電子產品，使得電能的消耗量急劇增長。因此，在設計供配電系統的過程中，必須著重考慮節能辦法，以此來降低電能傳輸以及使用過程中產生的能耗，為企業創造更多的經濟效益。

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（作者單位：天津北辰科技園區總公司）