淺述電力傳輸的發展及在建筑電氣方面的應用

朱志祥

摘 要：現階段，我國有兩個電網，即國家電網和南方電網。電網的全面覆蓋對電力傳輸的安全性、經濟性、美觀性提出了更高的科研要求。本文先簡述電力傳輸的技術發展，重點敘述現階段電力傳輸和在建筑電氣方面的技術應用。

關鍵詞：照明;配電系統;電氣的發展;電網;電力傳輸

引 言

愛迪生發明電燈泡的故事可謂家喻戶曉，更長壽命的燈泡的發明為電氣進入建筑打下了堅實的基礎。利用蒸汽機推動線圈在磁場旋轉產生電流而發明了發電機。若在技術上能夠將電能傳輸到千家萬戶的問題，工廠和住宅就有了動力的來源。經過多次實驗，世界上第一家供電公司誕生于1879年美國的舊金山，一座實驗電廠向周邊的用戶出售了電能。

用戶在接受到電能后，在小區內部如何進行配電系統的設計？當國家的電網規模越來越廣泛，電力傳輸在技術更新上有哪些現階段和未來的發展呢？本文將一一闡述：

一、用戶端的配電系統

下圖是國內某用戶低壓配電系統的具體型式：

此圖為某小區變電所的典型案例。即通常所說的“兩進線一母聯”。兩條高壓線路同時供電，非消防電源的單電源設備僅僅從其中一臺變壓器側低壓出線柜引出;而電梯、消防泵等消防電源以及其他重要一、二級負荷的用電，接自兩臺變壓器的出線柜。若當1#變壓器停電或故障，雙電源設備將在末端切換，使用另一臺變壓器的電能，請情況下雙電源的重要負荷設備仍然有電運行，以確保安全。此時，1#變壓器的三級負荷處于停電狀態，以確保一、二級負荷的正常運行。

中間的低壓母聯柜，正常情況下處于分閘狀態。火災發生時，同時其中一臺變壓器停電或故障時，母聯柜合閘，且同時故障變壓器出線開關自動分閘聯鎖。

二、電力聯網

供電系統的一個特點或弊端——發出的電能必須與消耗的電能相等。時至今日，人們依然無法對大量電能進行有效存儲，比如抽水儲能、蓄電池儲能、制冰儲能、燒開水儲能……均不能很好解決這個問題。為此建立多臺發電機組——水力、風力、火力、太陽能、核電……聯結成電網，火力、風力等發電作為補充電能，更加經濟與高效。

因此，在某些時候供電公司直接購買電力比自己直接發電更加經濟。以我國為例，三峽發電站為用戶提供了絕大部分的電能，在水資源匱乏的季節，供電公司可以購買風力、太陽能等小發電廠的電能。

三、電力傳輸及安全保護

電力聯網也帶來了新的問題——系統短路故障的可能性增加，需要準確及時的大容量的斷路器切斷局部故障電流，否則如同多米諾骨牌效應，會波及到整個電網，導致大面積停電的事故。

通過導線進行的電力傳輸的任何一個故障都會導致電流值的變化。高壓架空線路的故障方面，我國在35萬kV以上高壓線路加裝避雷線保護，雷電高發地區即便10kV線路也加裝了避雷線。通過變壓器、發電機中性點低阻抗對地連接將部分故障電流接入大地，斷路器的動作能夠在故障時隔離其余部分的電流。在電力傳輸方面的很多經驗證明，高速而技術先進的斷路器能夠消除大部分故障電流。因此，斷路器的研發依然是今后持續研究的重點課題。

隨著新的熔斷器、絕緣子、接地裝置等保護設備的技術進步，滅弧技術的不斷改進，交流電機的廉價性，利用變壓器很方便的升壓降壓，等等優點逐步被大多數人承認。

如下圖：

高壓電的傳輸方面，100年前發明了可以承受較大機械強度的懸垂式絕緣子。各類高壓保護開關的不斷發明和技術進步，也使得高壓線路更加安全。

低壓系統方面，陸續研制出了各類斷路器和測量保護設備，使得“斷電保護”成為了建筑電氣的一門專業學科。住宅類建筑電氣的低壓配電系統型式大多采用三相五線制的TN-S、TN-C以及兩者的結合，在工廠設備配電保護方面采用設備金屬外殼直接就地接地的IT型式，均是對人生安全方面的保護的技術。

即便技術的不斷改進使得用電安全性極大的提高，但包括歐美等發達國家在內近年來也出現過數次大面積停電的事故，經濟損失巨大。而觸電身亡的人身事故每年不計其數，更是觸目驚心。因此，人類在利用電能的同時依然在進一步地研究用電的安全性技術。

結束語

早期的建筑電氣僅僅是照明。而現代建筑則包括照明、動力用電、消防聯動、智能化、數字信息等等內容。地球面積有限，人類活動場所的擴大使得建筑物必然向高空發展，電梯技術的進步使得無數的摩天大樓出現;防盜、防火、防雷的要求使得建筑電氣系統的智能化及聯動技術越來越完善;在人類使用建筑電氣的終端，包括空調、電視、冰箱在內的家用電器、辦公生活所用的電腦、手機等等建筑電氣范疇的產品均改變著我們的生活。總之，人類的生活離不開建筑和電氣，建筑電氣技術的進步又不斷改善著我們的生活。

參考文獻

[1] 《供配電系統設計規范》 GB5002-2009

[2] 《建筑照明設計標準》? GB50034-2013

[3] 《建筑供配電》? ?中國建筑工業出版社1999

[4] 《工業與民用建筑配電手冊》 水利電力出版社 1994