建筑電氣中供配電線路設計

張永鴻

武漢中大十里房地產開發有限公司 湖北武漢 430050

隨著物質生活水平的提高，人們對于自己生活質量以及其安全性有了更多的要求，這就意味著人們對生活中的電氣線路有著更高的要求，用電安全成為了人們關注的重點內容之一。因此，為了減少電力事故，減少各種儀器設備在工作的工程中由于線路問題出現不必要的問題，就需要施工方與設計者對電線路有著科學合理的設計，從而進一步確保儀器設備能夠安全的運行。

1 建筑電氣供配電系統設計要求

我國城市化發展水平顯著提高，高層建筑數量日益增多，建筑物的功能具有多樣性，其既可作為民用住宅，還可用作辦公樓、商場、學校等。夏季和冬季是溫度舒適性較差的兩個季節，此時安裝空調十分必要。在使用空調時需要消耗較多的電能。所以，在建筑供配電設計的過程中，應仔細核對工程現場的實際情況，充分結合國家標準要求來核查電壓，保證線路可承受設備的最大工作電壓。在進行建筑物配電線路設計期間，還需全面掌握與之相關的專業知識，并做好工程成本預算工作，以降低工程的施工成本[1]。

2 建筑電氣中供配電線路設計原則

2.1 提高線路的效率

在建筑電氣中供配電線路設計過程中，需要減少線路能量損耗，提高線路的運行效率，充分利用電子資源，在建筑電氣當中充分利用電能。在建筑電氣中供配電線路設計過程中，應該充分了解供配電線路的設計隊形，結合建筑線路設計要求，避免線路過長浪費資源，同時要避免設計共組影響到建筑安全性，為了避免浪費電子資源，需要規定電氣設備的工作效率，避免人們日常用電過程中遇到過載的問題。電路技術人員需要檢查是否存在過欠電壓的問題，避免存在安全隱患，合理設計建筑電氣中供配電線路，避免浪費更多的資金。通過優化設計線路，使電氣設備的工作效率不斷提高，避免出現無效工作發熱，保障設備維修成本。

2.2 實時監控工作負載

工作人員需要多次試驗供配電線路，利用試驗結果對比分析，保證設計線路的正常運行，使電氣設備的工作效率不斷提高，充分發揮出設備的工作性能。監控設備的工作負載，根據不同的情況調整工作負載，保證線路的安全運行，避免線路出現工作發熱的問題，使設備工作效率不斷提高。盡量選擇能耗低的設備，利用最直接的方式降低建筑電氣的能耗。

2.3 實現整體設計的吻合

在建筑電氣中供配電線路設計過程中，不能影響建筑物的設計要求，還要保障建筑物的安全質量，充分發揮出供配電線路的性能優勢和建筑物的功能，提高建筑電氣中供配電線路運行效果。首先要保證建筑物的外觀美感，滿足建筑基本的照明要求，不能出現供電不足的問題，維持基本電氣設備的穩定運行，保障所有的建筑設備都可以實現正常并持續的工作[2]。

3 建筑電氣供配電線路設計要點

3.1 確定線路路徑、導線長度

在設計中，配電室和配電箱應最大限度接近負荷中心，有效控制線路過長而引發的負面問題。規定低壓線路的半徑在合理的范圍內，一般不超過250m。如建筑內部單層面積過大，可結合需要配備兩個配電所。在高層建筑的設計中，強電豎井區域需配置低壓配電室，防止支線與干線重合。低壓配電室線路設計當中，干線要保持平直狀態，進而有效減少壓縮導線的問題。

3.2 選擇導線

合理選擇導線的橫截面積以及導線的材料類型。鋁線和銅線是最為常見的兩種導線，但是在市場中，雖然銅線的價格較高，相比之下銅線的過載余量較好，長遠節能利益較高，通常室內布線時多采用銅線。在計算出建筑物所有電器的供電功率需求之后留出部分的余量，也就是需要保證供電功率大于實際供電需求；單相回路的中性線與相線截面積保持一致；保護線的截面積控制在保護線截面積標準的最小值之上，確保電能供應[3]。

3.3 合理布線

建筑體內線路敷設工作中，布線的復雜性較強，火災報警系統、供電系統、通信系統和自動化系統線路均需考慮周全，上述環節部分為弱電系統，部分為強電系統。在設計中，務必采取多種有效措施不斷提高線路設計的科學性與合理性，從而減少電磁的干擾，提高信號傳輸質量。

3.4 分路供電控制

建筑完工后，建筑內部負載設備數量較多，種類復雜，因此應結合建筑工程的負載要求保證電源和接地設置的科學性及合理性，同時，為了有效提高設備供電的穩定性，還可采取單獨供電體系予以管理。若有必要，可在回路當中進行個性化設置。例如，采取交流不間斷處理方式，設置UPS不間斷電源或設置柴油發電機組等備用電源，有效減少突然斷電的負面影響。建筑內部也可設置供配電控制室，配電控制室一般設置在大電量的區域當中，從而有效保證供電控制的效果[4]。

3.5 提高配電系統功率因數

在電網設置的過程中，要采取有效措施對功率因數予以科學的管理和控制。功率因素在電氣設計中占據著十分重要的位置，高功率因數可有效減少無功損耗，進而避免由于無功損耗而引發的各類問題。另外，及時設置無功補償設備。變壓器低壓端應科學利用集中補償的方式予以處理。在普通的民用建筑設計中，無功補償裝置可實現理想的管理效果，有效降低無功消耗，從而提高高壓線路輸送的質量，且用戶功率因數也會因此顯著提高。但是變壓器低壓母線傳輸線路的電壓卻沒有明顯的變化，故而無法確保每一個用戶位置的低壓線路無功傳輸均在合理范圍內，進而也影響了該位置的節能性。

3.6 優化接地設計

在電氣供配電線路設計中，接地系統十分關鍵，其對用電安全和系統運行的效果有著十分顯著的影響。對此，設計人員需要在日常設計工作中不斷提高接地系統設計的科學性與合理性，從而確保電氣供配電線路的使用功能和使用效率。采取有效措施不斷優化接地系統設計，可顯著提高電氣設計配電線路使用的安全性及穩定性。若要改善供電系統的性能，首要任務就是保證接地系統選擇的科學性與設計的合理性。普通的供電系統通常采用直接接地，若保護接地形式不同，其分類和選擇方式也有一定的差異。

通常，其可分為兩種系統，一種是TN系統，一種是TT系統。TN 系統還可進一步細分，其可分為三種形式，分別為TN-C，TN-S，TN-S-C。在設計中，需結合建筑工程實際選擇不同形式的接地系統。如公共電網直接供電的區域，在沒有進戶時，要采用C系統，進戶后可采用TN-S系統，有效減少導線的使用量。

3.7 完善線路防雷設計

雷電在陰雨天氣中十分常見，一旦發生雷電災害，就會嚴重損害配電線路，因此，在建筑供配電系統設計的過程中，必須將防雷設計作為重要的內容。為了有效降低雷電對線路的影響，可及時采取有效措施將雷電導入地表當中。設計中通常要在建筑的頂端設置接閃帶/接閃桿，有加強雷電屏蔽、耦合及分流的效果。而且屏蔽可有效降低感應電壓，耦合可減少絕緣子電壓電路輸送量，分流能夠明顯減少雷電在鐵塔當中的電流量。

此外，在建筑供配電系統設計中，接閃帶的科學設置也發揮著不容忽視的作用，其可有效降低雷電的負面影響，從而確保供電線路的平穩運行，為系統后期運行奠定了堅實的基礎。接閃帶安裝環節，其直接關系到防雷系統的功能和運行效果，一方面其可將雷電以較快的速度導入大地，另一方面也規避了系統運行后期，由于電壓過高而產生的各類安全問題，增強了系統運行的穩定性。

4 建筑電氣中供配電線路設計存在的問題

4.1 當前我國供配電線路的設計現狀

改革開放以來，經濟發展迅速，城市的人口越來越多，所需要的建筑數量越來越多，消耗的電力資源也同步增長。我國的人均電力資源本來就不高，建筑節能的重要性越來越突出，因此建筑電氣的節能方案設計也越來越重要。然而我們國家現狀的建筑節能效果卻不盡人意，許多設計師不明白建筑電氣節能的重要性，而是重點關注建筑結構的安全設計和外觀設計，這樣下去會增加建筑的居住成本，在全社會大力提倡綠色環保節能的今天，顯得特別不合時宜。我國正處于全面小康社會的建設過程，人們對生活質量的要求也越來越高，這就要求電氣設計人員設計出合理的設計方案，既能保證生活質量，又能實現節能環保。這樣可以提高對電力資源的利用效率，保證了我國建筑經濟可持續的健康發展[5]。

4.2 我國建筑電氣節能方面存在的問題

隨著我國經濟的不斷發展，我國建筑業水平整體提升迅猛，但是我國的建筑電氣裝配及配電線路中所浪費的能源數量非常龐大。我國是世界人口第一大國，雖然國土面積位居世界前列，但是人均資源擁有量卻遠低于發達國家。如果對于這種浪費資源的行為放任不管，那我國的人均資源擁有量會進一步下降，甚至造成能源危機，阻礙中華民族偉大復興的進程。因此對于電氣配電線路的節能改善迫在眉睫，而且節能效果會非常明顯，節能空間也很大。

目前，建筑電氣的節能化供配電線路已經應用到我國建筑行業的各個領域，落實了可持續發展的治國方略。隨著我國科學技術的不斷發展和提高，建筑電氣行業的節能性技術設計越來越成熟，但是由于多種因素的制約，我國建筑工程供在配電線路節能方面仍存在著許多漏洞和待改進的地方。①我國的電氣供配電設計并不是很成熟，同時建筑行業發展水平落后于世界其他發達國家，因此，我國的建筑電氣節能效果并不是很理想。②我國建筑行業對于節能技術不重視，這就導致了我國建筑相關人員忽視建筑電氣的節能工作，阻礙了建筑工程電氣節能工作的開展。③我國相關政府部門缺少對于建筑工程電氣節能設計的規范指導和管理制度，導致建筑行業的人力物力投入過大，造成不必要的浪費。

5 建筑電氣供配電線路節能設計的改進措施

5.1 變配電室及配電線路路徑選擇

在建筑學中，建筑物中配置的變配電室必須大致處于整個建筑物的電力負荷中心，這樣做可以減少供電線路的長度，減少線材用料和電力損耗。通常，低電壓的配電線路的配電半徑應該保持在200m 范圍內，如果建筑物的用地面積超過1萬m2，那技術要求中規定配電室數量應該大于等于三個，這樣在一層設置多個變配電室的做法可以有效減縮供電線路的長度。并且，應將配電室設置在高層建筑的強電豎井附近的區域，同時防止支線沿著干線倒送電能的情況。

5.2 導線材料的選用

導線的通電效率主要由導線的橫截面積和導線的材質決定，目前大量使用的導線主要有鋁和銅兩種。由于金屬鋁的價格低于金屬銅，所以鋁導線的價格也低于銅導線，但是銅導線具有良好的安全性能和更好的導電性能，綜合各方面因素，銅芯導線優于鋁導線。在條件允許的情況下盡量采用銅芯線纜。

5.3 合理布線

電氣系統的正常運行與布線的合理性有著非常大的聯系，而且布線合理性還能影響整個建筑行業的經濟效益。通常，建筑工程中的布線種類多種多樣，包含供配電線路系統、自動化通信系統、安保系統以及自動化辦公系統等。整個電氣系統還可分成強電和弱電系統，強電系統由于其過大的電流會產生巨大的電磁干擾，這種電磁干擾如果達到一定地步甚至可以造成同區域的弱電系統失靈，引起不必要的損失。因此在綜合布線時要使強電系統與弱電系統的距離大于安全距離，以避免電磁干擾。

5.4 合理分配配電回路，合理制定控制方案

建筑物內通常存在負載性質不同的用電設備，有的是穩定負荷，有的是波動性較大的負荷；有的是線性負荷，有的是非線性負荷。正確區分不同負載性質的用電設備在節能方面也是很有效的。在建筑電氣設計時性質不同的負荷不能放在一個回路，應采用多回路分別配電的方式進行配線，這樣不同的用電設備就能得到分別控制，不會造成不良的相互影響。例如，建筑照明光源中的熒光燈是一種非線性負荷，其產生的諧波會對正常運行的線性負荷線路及用電設備造成不良影響，為了避免這種情況的發生，可以為這些非線性負荷分配一個獨立的配電回路，在一定程度上與其他用電負荷進行分隔。

5.5 三相負荷要平衡

在單相負荷多的用電場所，在分配回路時應盡量使三相負荷平衡，以減小中性線電流，減少電能損耗[6]。

6 結語

本文主要論述了建筑電氣中供配電線路設計，進一步改善建筑電氣的工作情況，工作人員在設計建筑電氣中供配電線路的時候，需要重視各個設計環節，保障建筑電氣中供配電線路的合理性，發揮出建筑電氣中供配電線路的作用。