建筑電氣中供配電線路設計要點研究

李錦昊 太原富力城房地產開發有限公司

1 前言

在進行建筑電氣設計中，發揮節能降耗理念的指導作用，使供配電線路系統設計更具合理性。具體的設計工作中要嚴格遵循供配電設計的原則展開，以獲得良好的節能效果及使用體驗。但是由于建筑結構復雜，設計中需要考慮各種影響因素，諸如電氣系統有特殊的功能需求，或者在電氣施工中需要多項專業交叉施工等等，對供配電線路不斷完善，對各種設計問題有效解決，確保供配電線路設計的科學合理性，不僅節約能源、降低能耗，還可以保證工程質量。

2 建筑電氣供配電線路設計中需要遵循的原則

在進行建筑電氣供配電線路設計中，要滿足實用性原則、安全性原則和經濟性原則。

其一，實用性原則。建筑電氣供配電線路的功能是否正常發揮是保證建筑電氣正常運行的關鍵，所以，在線路設計中要發揮其實用價值，使用戶的需求得到滿足，保證電能高效穩定地傳輸[1]。

其二，安全性原則。建筑電氣工程是建筑工程中的重要內容，其不僅覆蓋范圍廣，而且內容非常復雜。供配電線路貫穿于整個的建筑工程全過程，對電氣設備是否能夠穩定運行、是否能夠安全供電都起到了決定性的作用。

其三，經濟性原則。建筑工程項目要提高經濟效益，就要控制好工程成本。一些單位安裝電氣系統中過于強調經濟利潤，忽視了經濟效益。電氣設計中遵循經濟性原則，合理利用節能設備是非常必要的。

3 建筑電氣節約能源所涉及的關鍵技術

3.1 建筑電氣系統應用變壓器節能技術

在對變壓器系統進行節能設計的過程中可以采用多種供電方案：如采用兩臺1000kVA的變壓器對變電所集中設置，變電所與用電負荷之間的距離比較遠，外部低壓電纜很有多的出線回路，有很長的配電線路，而且資金投入量比較高，需要消耗很多的運行費用，高低壓設備一次投資量不是很多；或是對兩臺大容量的變壓器進行分解，使其成為多個為小容量較的變壓器，以箱式變電站的型式進行電能供應，使變配電設施與負荷中心之間比較接近，這種方案高低壓設備一次投資量比較大，供電有很高的可靠性，而且運行費用不是很高。其運行的時間比較長，節能效果就更加明顯，但是只這種方案也存在不足之處，即箱變與用電負荷中心之間的距離比較近，布置不是很集中，不利于管理，而且占地面積很大[2]。在實際設計應用中，應依據建設條件，如地塊面積，市政接駁點位置，當地供電局要求，及地方建設標準規范等，對于不同的供電方案進行比較，選擇最優方案。

3.2 建筑電氣系統應用供配電線路節能技術

工程建筑的供配電線路很長，且多種多樣，在電能傳輸的時候消耗量非常大，要對線路節能設計，就要重點考慮導體的長度、使用的材料和導體截面積。將供電線路長度縮短，布置供電變壓器的時候要圍繞著負荷中心進行，且保證規范要求的供電半徑，將線路距離縮短，這樣可以滿足實用性，也可以滿足經濟性，在選擇銅導體的時候橫截面積要大一些。在制定供配電方案的時候，要根據負荷性質和容量，按照安全、可靠、經濟和便于管理的原則，將低壓供電半徑縮短，提高供電質量[3]。

4 當前供配電線路設計存在的不足

4.1 低壓配電導體末端分支線路比較長

低壓配電導體截面的導體載流量、電壓損失、熱穩定性和機械強度都要滿足要求。在具體的設計中，設計人員對電壓損失、熱穩定性不夠重視，特別是低壓配電導體末端分支線路比較長的時候，很容易產生電壓損失，而且還會超出允許值。如果情況比較嚴重，由于線路比較長，導線比較細，此時短路電流非常小，短路保護裝置不能很好地發揮保護作用，就會導致整條故障配電回路導線以及與這個回路緊貼的配電回路導線的絕緣都受到影響，主要是由于高溫熔化造成破損嚴重而報廢，必然會有火災隱患存在。

規范未規定低壓配電導線末端分支線長度，技術措施要求控制在50m以內。C型小型斷路器的瞬時動作電流值要達到長延時整定電流的5～10倍之間倍。通過計算可知，C型小型斷路器保護2.5mm2銅芯導線的整定電流是16A。當線路長度不超過50m時，電壓損失和短路保護靈敏度符合規范。

如果線路非常長的時候，就要驗證電壓損失和短路保護靈敏度。如果短路保護靈敏度不滿足要求，則應降低小型斷路器長延時整定電流的整定值，以降低短路保護的瞬時動作電流值。如果小型斷路器長延時整定電流的整定值由于負荷電流受到限制不能降低的時候，可采用具有B型跳閘特性的小型斷路器，其瞬時動作電流值與長延時整定電流相比較，僅僅為3～5倍之間。

4.2 低壓配電柜出線電纜截面非常小

許多設計人員僅根據電壓損失和允許載流容量選擇低壓配電導線截面，而對于小容量配電回路，則選擇非常小的導線截面，不考慮低壓配電導線截面必須滿足熱穩定性要求。特別是當系統高壓側短路容量較大，變壓器容量也較大時，變壓器低壓側短路電流較大。短路故障時，小截面電纜因不滿足熱穩定性要求而燒毀。因此，變配電所低壓配電柜的出線截面積除滿足過載保護和電壓損失的要求外，還必須驗證電纜截面積小的時候電纜熱穩定性。

5 供配電線路設計不足的解決措施

5.1 應用BIM設計供配電線路

在供配電線路設計之前需要到工程現場做好測繪工作，設計人員要全面了解甲方的需求，明確建筑結構。在進行供配電線路設計的時候，將甲方的需求作為設計出發點，還要確保供配電線路設計與建筑結構的實際情況相符合，有很好的合理性，且具有很強的適應性。在進行供配電線路設計中，要供配電設備布設位置詳細分析，將鋪設主要管道線路的方案確定下來。按照傳統的設計方式，僅僅是在CAD二維圖紙上描繪，用簡單的線條表達平面設計方案，明確供配電設備的布設情況，表達管線的鋪設情況，會存在嚴重的精度不足問題，不能將電氣專業設計內容與其他專業設計內容的三維建設關系充分反映出來。應用BIM軟件進行設計，可以對測量以及布局準確控制，確保建筑供配電線路細部能夠精確展示，方便后期核算專業精準計算施工量。設計人員對于供配電線路設計的各個部位精確把握，使得供配電線路設計有較高的精準度[4]。

5.2 在設計的過程中要合理應用數據庫

應用BIM技術可以繪制二維三維圖樣。在BIM設計中，與建筑供配電線路有關的數據量并不是很豐富。為了更好地滿足建筑供配電線路設計要求，將相應的設計族庫建立起來是非常必要的，使得數據信息得到保護，提高其真實、可靠性，且保證數據信息全面，為后續的設計工作創造良好的條件。在建筑供配電線路設中，其大范圍覆蓋，而且有很高的要求，有關工作人員需要按照規范標準將族庫建立起來，保證電氣設備的型號、規格的理想化，以此為參考展開后續的設計工作，確保設計內容合理。建立建筑供配電線路族庫的時候，對于上游與下游傳輸的數據的需求明確，保證信息及時傳遞，且信息安全，分析更加精準[5]。

6 供配電線路設計要點

6.1 對供配電線路合理分類

建筑供配電線路設計中，強化節能效應，就要針對不同的建筑形式做好分類工作[6]。高壓供配電線路是指將超高壓或高壓經過的變配電設備按照一定的接線方式連接起來的線路，其主要作用是將發電廠輸出的高壓電進行傳輸、分配和降壓后輸出，并使其作為各種低壓供配電線路的電能來源[6]。低壓供配電線路是指對380V/220V低壓電進行傳輸和分配的線路，其通常可直接作為各用電設備或用電場所的電源使用。建筑的功能不同、用途不同，在設計供配電線路的時候要明確設計原則以及所要實現的目標，合理設計線路。設計人員需要對電氣系統所發揮的功能明確，對于功能需求深入了解，明確電氣的規模以及所屬類型，優化供配電線路設計，并在線路敷設和連接技術上進行改良，以更好地發揮其功能，且獲得節能效果。

6.2 合理選擇導線

在設計供配電線路的時候，要合理選擇導線。供配電線路的導線選擇中，要求導線允許載流量大于負荷計算電流，導線規格不得小于規范規定的最小規格，如果為地埋電纜，就必須使用鎧裝的、室外露天就必須使用耐候型，電纜的額定電壓與系統電壓相匹配[7]。在設計供配電線路的時候，要采取必要的安全保護措施。對于民用建筑和商用建筑，在選用導線的時候要有所區別。選擇電纜的時候，比較常用的是鋁材料和銅材料的電纜，在選擇之前，要對橫截面相同情況下不同材質導線的差別認真觀察并詳細分析。

6.3 注重線路保護裝置設計

建筑內部的空間結構不同，對于儀器設備的保護要求也存在差異，有必要對配電室設置保護元件。保護裝置主要用于配電線路的短路保護,要求在被保護線路的末端發生單相接地短路以及兩相短路時,其短路電流值應大于或等于熔斷器熔體額定電流的4倍；如用斷路器保護,則應大于或等于斷路器過電流脫扣器整定電流的1.5倍，確保供配電設備正常運行，電能使用效率提高，且獲得能源節約的效果[8]。

7 結束語

通過上面的研究可以明確，當前設計單位改革不斷深入，在激烈的市場環境中，設計單位需要做好準備迎接各種挑戰。在進行供配電線路設計的過程中，要嚴格遵循原則，面對當前所存在的各種問題要采取有效措施解決，掌握供配電線路設計要點，以保證工程質量。