基于民用建筑供配電設計的可靠性與經濟性分析

曾凡超

（漢口學院，湖北 武漢 430212）

0 引 言

隨著民用建筑數量的不斷提升，建筑供配電的可靠性和經濟性成為相關企業發展的重要環節。但是，在實際施工工作開展過程中，由于各種因素的影響，民用建筑供配電設計存在很多不合理之處。因此，相關企業工作人員需要了解民用建筑的具體設計要求，合理掌握可靠性和經濟性指標，以此增加建筑物的保險系數，從而確保配電設備的正常運行。

1 民用建筑供配電的可靠性分析

1.1 滿足系統的可靠性要求

民用建筑以居住為主，人口密集。如果在供配電系統的設計過程中存在漏洞，很容易導致電路出現故障，嚴重時還會對用戶的生命和財產安全造成損害。為了避免發生安全事故，建筑供配電設計需要從可靠性設計角度入手，謹遵設計要點和設計要求，以此來提升民用建筑供配電設計的安全。另外，建筑系統設計結構復雜，其中涉及很多高壓、低壓配電系統等，設計過程中需明確可靠性標準。隨著用電負荷的不斷變化，需要保證各項操作具有較高的連續性，并嚴格按照設計標準執行設計工作。設計人員的設計能力與可靠性存在直接關系，只有設計能力得到提升，才能有效保證對建筑物的供電。

1.2 優化電力負荷系統

設計工作開展前，設計人員需要深入了解建筑電力的負荷等級，并按照供配電設計要求來保證整個系統的可靠性。考慮系統設計形式要求，工作人員可以按照具體的劃分標準劃分和確定等級。例如，在一級、二級和三級負荷系統確定過程中，如果在某一情況下供電設備無法繼續運轉，則很容易導致人員損傷，甚至還會擾亂公共場所的運行秩序。在一級負荷中，設計人員可以設計兩個電源，以此保證設計過程中的獨立用電。除了主電源外，還需要對備用電源進行合理準備，并根據整個電網的運行要求確定供電時間段。除此之外，如今的系統設計形式極為特殊，包括很多獨立電源和蓄電池，一旦二級負荷系統停止通電，將會為相關企業造成巨大的經濟損失。此時，設計人員需要保證常態下的持續供電，優化動力負荷系統的可靠性[1]。

1.3 可靠性分析方法

目前，在國內民用建筑的供配電系統中，可以采取多種不同方法對系統內部的可靠性進行分析，主要包括模擬法、解析法以及人工智能法。利用模擬法對民用建筑的可靠性進行分析時，還可以進一步細分為混合法和蒙特卡洛模擬法兩種不同的類型。模擬法主要是通過采用隨機設定過程的方法，將反復生成的時間序列進行統計量和估計量的參數計算。在進行系統分析研究后，統計各項參數的分布特征。在民用建筑領域應用此種數據模擬計算方法，需要重視模擬次數所具有的隨機性特征。因為這一特征同系統本身的計算規模、結構和大小等都不存在直接聯系，且收斂速度、問題維數等之間也不存在直接聯系。所以，該可靠性分析方法受到外界條件的干擾較少，統計和計算結果的可靠性突出。

在應用解析法對民用建筑的可靠性進行分析的過程中，可以通過對系統結構和不同系統功能的實際聯系進行分析，掌握系統結構和不同系統功能之間的數學模型關系。之后通過對數學模型進行求解和分析，從而得出該模型對于系統可靠性指標分析所能提供的數據和信息支持。

除上述兩種方法外，在進行民用建筑可靠性分析的過程中，還可以利用先進的人工智能方法手段，提升分析工作的精準度。一般來說，人工智能方法主要是借助生物處理模式進行仿真模擬分析的方法。在民用建筑的供配電系統中對其進行合理應用，將較為復雜的供配電過程轉化為更加簡單、便捷的方法。這一過程中，人工智能方法能夠有效提升供配點系統的運行和檢測效率。綜合運用人工神經網絡算法、遺傳算法等，可進一步提升人工智能方法的具體應用效果。

2 民用建筑供配電設計的經濟性分析

2.1 減少低壓柜出線回路的方法

在民用建筑工程供配電設計過程中，工作人員首先要明確負荷的種類，將同一區域中的相同性質負荷進行規整，利用低壓母線反饋一個新的供電回路。同一區域主要代表同一層，也指不同樓層的相同軸線位置，這樣便可以降低低壓柜的出線回路，有效降低低壓柜裝置設計數量，降低相關企業在供配電線路設計中的成本。但是，這樣同樣存在很多劣勢。例如，如果出線端存在故障，很容易引起大范圍斷電。又如，實際生活中，如果民用建筑一年以上沒有出現過斷電情況，則該建筑的電源進線功率一般較大，電氣設備的性能也會越來越好。一般情況下，如果沒有出現電氣故障，整條線路可以不采取檢修措施。因此，對回路出線進行大容量設計的方式是可行的，也是保持民用建筑供配電線路設計經濟性的有效措施之一。

2.2 合理選擇各項需求的系數

各項需求系數的合理選擇對建筑電氣設備的投資具有重要影響。尤其是在功率因數的選擇上，可對計算電流存在直接影響，最終影響電纜等重要部分的設計。另外，需求系數的選擇情況也可以影響電流的計算結果，對各個系數的取值也能決定著變壓器的大小選擇。如果取值偏大，變壓器的容量也會得到提升，此時在變壓器運行過程中將會消耗大量電能。因此，在實際供配電線路設計時，應該對同類設備在運行過程中的實際情況進行調查，從而做到對計算系數的合理選用。此外，設計工作與相關企業的發展前景存在直接關系，隨著節能技術的進一步發展，很多產品的經濟性都能通過計算機來實現。所以，在工作中應盡量保證系數的最低設計[2]。

2.3 電氣系統的節能設計

整體來看，民用建筑的供配電設計需要充分體現節能性，還要與國家發展對能源節約的要求相符。例如，在民用建筑電氣系統設計過程中，人們需要對用電消耗指標進行合理確定，之后按照具體的要求和方案，選擇配電方案。具體地，可利用效率較高的變壓器、節能燈具等，最大程度地降低電能的損耗量，實現節約用電。節能設計是經濟性指標中的重要標準，如果電氣設備的使用數量過多，勢必會造成企業投資成本的大幅提升。此時，設計人員應該深入分析事故出現的原因，在保證經濟性的同時，精確計算電氣設備的供電參數，并將實際的電氣產品作為計算依據，避免因為型號問題增加企業的經濟損失。

2.4 協調電力負荷

電力負荷的協調工作需要根據實際民用建筑發展過程中可能對國家建設和社會發展造成的經濟和政治影響進行系統劃分。具體可以細分為，一級、二級以及三級負荷。其中，一級負荷若出現供電中斷等問題時，會對國家經濟、政治以及公共安全等方面造成嚴重威脅。不僅如此，一級負荷無法正常供電，還會對居民的人身和財產安全等造成嚴重危害。通常情況下，一級負荷需要有兩個相互獨立的電源進行供電，以保證其中一個電源發生配電故障時，另一個電源仍能保持穩定供電。此外，為了進一步強化一級電源在供配電環節中的穩定性，還可以通過增設備用應急電源的方法，根據實際電源負荷以及具體應用條件，安裝相應的獨立發電機組，配合蓄電池、第三方獨立電源等不間斷電源裝置，有效提升系統的穩定性。在對二級負荷和三級負荷進行優化設計的過程中，可以采用變壓器線路或者線路故障不間斷供電的方法對線路進行優化設計。因為三級負荷對于供電設備和線路質量沒有明顯的特殊性要求，所以只需要保持線路暢通和供電系統穩定，即可維護其正常用電。

2.5 優化配電所設施

除了上述幾種增強經濟性的措施和方法外，在進行建設和管理的過程中，還可以通過優化配電所的選址、設施等方法，增強民用建筑線路設計的經濟效益和社會效益。例如，通過對配電所的配置進行科學系統規劃，有利于在現代建設過程中，進一步擴大配電所對民用建筑的積極影響。一般來說，配電所主要由高壓配電室、變壓配電室、電容器室、材料工具室、控制室、夜班休息室以及檢修場地等不同環節組成。實際建設時，工作人員可以根據不同地區的具體發展情況，選擇更加合理的配置方法，從而提升不同科室之間的配合效率，達到優化建設需求和提升發展水平的效果。其中，需要重點關注的是，在對變壓配電室、電容器室以及控制室等進行設計時，要對房屋和門窗的封閉性進行優化處理，避免因為動物、風雪等因素對室內的控制設備造成不必要的損害。

3 結 論

綜上所述，民用建筑供電設計方案的設計情況，與建筑成本建設和居民日常用電情況息息相關，同時會對電網的各個供電環節產生影響。因此，在供配電設計工作開展過程中，工作人員需要對設計方案的可靠性和經濟性進行深入分析，在滿足居民用電要求的同時，做到民用建筑使用的因地制宜，確保民用建筑供配電線路保持穩定運行。

[1] 江 峰，楊蕾蕾，張 健.淺談數據中心供配電系統設計與民用建筑的幾點區別[J].智能建筑電氣技術，2017，11（2）：17-20.

[2] 陳全樂.高層民用建筑供配電系統的電氣防火技術探究[J].科技與創新，2015，（11）：132-133.