建筑供配電自動化系統節能技術

董文軍

【摘 要】目前，城市高層建筑承載著多樣化的建筑需求，其供配電系統的節能建筑的設計工作就顯得十分必要。高層建筑的供配電系統比較復雜，節能設計的要求較高。在高層建筑實際的供配電系統節能設計工作中，既要滿足建筑的用電要求，又要發揮節能功能，就需要了解其主要的內容和技術要點。

【關鍵詞】建筑工程;供配電自動化系統;節能技術

1 供配電系統總體規劃概述

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、電器設備的性能、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 建筑供配電自動化系統的設計要求

基于現階段的實際情況，我們對于建筑物供配電自動化系統的設計要求主要分為5個方面，分別是自動化無人操作能力、較強的系統保護與協調能力、較強的抗干擾能力、良好的適應于擴展能力以及可靠地遠程通信功能，下面將對這5個基本方面的設計要求作簡要闡述。就自動化無人操作而言，在建筑物供配電設計中我們的首要目標是要放在自動化上，簡單來說就是要滿足在無人條件下自動化系統能夠按照設計人員事先設計好的程序完成相應的工作，這個功能的實現需要系統具有把實時檢測到的信息通過一定形式的轉換形成相應的命令，從而指揮各個電氣設備做出相應的反應，實現自動化控制;就系統保護與協調能力而言，建筑物供配電自動化系統技術含量高，供配電系統的正常運行依賴于系統的穩定性，需要我們在設計時采取相應措施保障系統的安全，對于自動化系統安全而言，最大的威脅來源于突發性斷電，因此我們在設計時應該考慮加強繼電保護環節實現系統的相對獨立性，保障系統安全;就抗干擾能力而言，自動化系統在運行過程中可能遇到來自系統內部和系統外部的各種干擾，因此我們在設計時就應該事先考慮好這些問題出現的情況，對于系統內部干擾問題，我們可以通過盡可能的保障內部各個系統的相對獨立性解決相應的問題，對于系統外部問題，我們只有在設計時預留一定程度的抗干擾能力解決問題;對于適應與擴展能力而言，建筑物配電自動化系統需要基于實際情況做出適應性設計，并能夠滿足配電系統后期的發展需要。

3 供配電自動化系統構成

3.1 硬件

建筑物配電自動化系統硬件構架設計一般采用分析分布的結構形式，主要由三個部分組成，分別是站基層、間隔層和設備層。站基層的主要作用是實現信息的遠程傳遞和對監測變電站的實時監控，并作為一個類似于信息中轉站的地方，上傳采集的基本數據到控制中心并傳遞執行管理中心發布的工作命令，其功能的實現是通過相應設備的合理布置和系統化管理運行;間隔層的主要作用是保障綜合自動化系統的正常運行，有效提高系統的穩定性和可靠度，間隔層主要由測控單元組成，也能夠直接檢測到保護局、變壓器的信息，并實時反饋，保障繼電設備的獨立運行，維護系統的穩定性;設備層主要由計算機控制系統、以太網交換器和服務器三個部分組成，主要作用是實現信息的采集、處理和傳遞。

3.2 軟件

建筑物配電自動化系統軟件架構設計主要由現場監控部分、遠程控制部分以及數據庫報表查詢部分三個部分組成?，F場監控部分主要有兩個程序構成，分別是后臺數據處理程序和監控人機界面程序，后臺處理程序作用是能夠智能進行協議的轉換，以便實現接入人機界面，監控人機界面程序作用是通過圖表形式淺顯易懂的反映出各個部分的工作狀態以及相應的工作參數;遠程控制部分主要作用是在滿足系統運行安全可靠的前提下，保障遠程控制對現場工作的控制權限，這樣就能實現上級監控中心對于變電所的實時監控和控制;數據庫報表查詢部分包括變電所工作時的所有數據，比如對于其正常狀態、維修狀態的系統性的信息記錄，還能通過相應的數據處理以更清晰明了的方式反映出變電站的工作狀態。

4 建筑供配電自動化節能技術要點

4.1 線路的節能要點

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[1]。

4.2 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：第一，必須確保中性線電流強度始終等同于額定電流的1/4。第二，第一分支部分和干線的不平衡需控制在20%以內。第三，三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。第四，配電變壓器所在位置的電流不平衡需控制在10%以內。

4.3 電器設備的選擇

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，對于電器設備而言，單個的電器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器設備，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器設備。

5 結束語

綜上所述，目前，我國現代城市化發展的進程加快，一定程度上致使建筑對電能的需求量也在不斷擴大，電氣系統已成為城市建設必不可少的應用，供配電自動化系統有助于建筑設備在管理和控制中充分提高設備的工作效率，增加可靠性，進而為用戶提供更加舒適的居住體驗。但是在建筑耗能的問題中，與我國建立節約型社會的理念相悖，所以通過積極運用科學的節能技術有助于實現建筑的綠色、環保型。所以對于建筑供配電自動化系統的節能控制進行探討很有意義。

參考文獻：

[1]關艷翠.淺析電氣自動化工程中的節能設計技術[J].科技經濟市場，2014，30（08）：8.

[2]陸偉.電氣自動化的節能設計技術研究[J].中國高新技術企業，2015，22（07）：94-95.

（作者單位：大連建筑設計研究所有限公司）