建筑電氣的節(jié)能及供配電線路設(shè)計(jì)

邊青柳

【摘??要】如果建筑工程中的供配電線路設(shè)計(jì)不合理就會(huì)導(dǎo)致資源的浪費(fèi)和系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)緩慢，我國(guó)的人口數(shù)量眾多，需要使用的電力資源也很多，如果對(duì)電力資源有很大程度地浪費(fèi)，那么我國(guó)的能源短缺問題就會(huì)更加突出和難以解決，社會(huì)經(jīng)濟(jì)和建設(shè)速度的加快也使得許多的建筑物快速興起，供配電線路是建筑安全的基本保障，需要設(shè)計(jì)和研發(fā)人員積極主動(dòng)地去進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)。

【關(guān)鍵詞】供配電系統(tǒng);設(shè)計(jì);節(jié)能方法

在設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)時(shí)，必須科學(xué)、合理規(guī)劃供配電系統(tǒng)，最大限度地減少能耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。現(xiàn)階段，無(wú)論哪種建筑，其內(nèi)部所配置的多數(shù)設(shè)備都離不開電，故當(dāng)下如何提升能源的利用率，怎樣節(jié)省電力能源，是值得相關(guān)部門深思的問題。文章重在研究現(xiàn)階段供配電設(shè)計(jì)中的節(jié)能方法，以供同行參考。

1供配電系統(tǒng)總體規(guī)劃

設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)總體規(guī)劃方案的過程中，應(yīng)充分考慮負(fù)荷的性質(zhì)、電氣設(shè)備的性能、電氣設(shè)備的容量、供電距離及其負(fù)荷的分布情況，并確定供電電壓的等級(jí)，科學(xué)、合理地設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)。針對(duì)節(jié)能以及投資成本而言，可以通過簡(jiǎn)化接線并減少配變電級(jí)數(shù)來達(dá)到節(jié)能、降資目的。同時(shí)，還可根據(jù)負(fù)荷的特性和運(yùn)行效率選擇變壓器的數(shù)量和容量。針對(duì)受晝夜或者季節(jié)性影響波動(dòng)幅度較大的負(fù)荷，可結(jié)合負(fù)荷的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)因素計(jì)算變壓器的容量。通常情況下，當(dāng)供電電壓較高時(shí)，線路中的電流反而會(huì)越小，線路消耗的電能也會(huì)隨之變小。總變電站以及配電站應(yīng)盡可能靠近負(fù)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(tǒng)的可控范圍內(nèi)，適當(dāng)提升線路的電壓等級(jí)則可有效提高能源的利用率，達(dá)到節(jié)能目的。然而，在線路提升電壓等級(jí)的過程中，也對(duì)電氣設(shè)備的絕緣性能提出了更高的要求，使得成本也相應(yīng)地有所增加。因此，在提升線路的電壓等級(jí)時(shí)必須考慮其經(jīng)濟(jì)性，在技術(shù)經(jīng)濟(jì)對(duì)比合理的基礎(chǔ)上才能提升線路的電壓等級(jí)。

2供配電設(shè)計(jì)中的節(jié)能方法

2.1線路的節(jié)能設(shè)計(jì)

當(dāng)線路的負(fù)荷功率較為穩(wěn)定時(shí)，線損與功率因數(shù)和線路電壓的關(guān)系為負(fù)相關(guān)關(guān)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(dǎo)線的長(zhǎng)度：若要降低電路損耗，則必須合理控制電路的導(dǎo)線長(zhǎng)度，以縮短導(dǎo)線之間的距離。為此，必須科學(xué)布設(shè)變電站，根據(jù)線路的分布情況在中心區(qū)域設(shè)計(jì)變電站，同時(shí)還需架設(shè)拉伸線路。針對(duì)低壓配電系統(tǒng)的施工必須選擇無(wú)需回路的設(shè)備，合理調(diào)整導(dǎo)線長(zhǎng)度，以確保供配電系統(tǒng)能夠快速、高效傳送電能。控制好導(dǎo)線的電阻：在選擇導(dǎo)線的過程中，應(yīng)首選電阻值較小且電阻較低的導(dǎo)線，在所有的導(dǎo)線中，銅線的導(dǎo)電性能是最好的且還能有效控制能耗。所以，施工過程中，經(jīng)常會(huì)選用銅線。與此同時(shí)，還需適當(dāng)擴(kuò)寬導(dǎo)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(fù)荷處于穩(wěn)定狀態(tài)。

2.2照明節(jié)能設(shè)計(jì)

（1）選用高效光源。通常情況下，人們從市場(chǎng)上購(gòu)買的白熾燈都應(yīng)較為便宜且便于安裝，顯色指數(shù)較高且光色良好，然而這種白熾燈的發(fā)光率通常都比較低，也不節(jié)能。因此，這類燈僅在一些建筑內(nèi)的聲光控制場(chǎng)所和部分藝術(shù)照明場(chǎng)所使用。在所有的照明燈中，高壓鈉燈以及低壓鈉燈的發(fā)光率是最好的，然而由于其光色較暖且色溫較低，因而，這類燈常用于廣場(chǎng)照明以及路燈。高顯色性鈉燈的顯色指數(shù)為60，可將其與水銀燈結(jié)合使用，通常體育館、工廠等基本上都用的是這種燈。對(duì)于具有極高亮度的金屬鹵化物燈而言，由于其色溫范圍很廣，即從3000K到45000K，并且具有較高的顯色指數(shù)，顯色指數(shù)通常高達(dá)80至95，使用前后色差不會(huì)出現(xiàn)太大變化，這類燈不僅在展廳、商場(chǎng)等場(chǎng)所得到廣泛使用，同時(shí)也在碼頭的候船室、候車廳等地方得到了廣泛使用。（2）建筑物盡量選取自然采光。在選擇玻璃門窗的過程中，必須確保玻璃門窗具有良好的透光率，促使自然光得以充分利用。對(duì)于大廳、商場(chǎng)、教室這些空間比較大的場(chǎng)所，燈具的布設(shè)可與外窗保持平行，同時(shí)還需對(duì)這些燈具進(jìn)行分級(jí)分區(qū)管理。對(duì)于自然光照明部分，需根據(jù)相關(guān)照明標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)照明檢測(cè)，合理布設(shè)開關(guān)位置，以此來調(diào)節(jié)燈光。（3）使用LED燈。LED燈的發(fā)光率通常都比較高，同時(shí)還能長(zhǎng)時(shí)間使用，可連續(xù)使用100000h，是傳統(tǒng)白熾燈壽命的100倍。LED燈由恒定電壓控制，不含頻閃、紅外線和紫外線成分和輻射污染，同時(shí)LED燈的顯色性能較高且發(fā)光方向性強(qiáng)，在其色差變化過程中不會(huì)讓人產(chǎn)生視覺誤差。LED燈中的晶體芯片既小又輕，并由恒定電壓驅(qū)動(dòng)，具有超低功耗（單管0.03～0.06W）的特性，電光功率轉(zhuǎn)換幾乎達(dá)到30%。當(dāng)LED燈的工作電壓為2～3.6V時(shí)，其工作電流約為0.02～0.03A。相關(guān)數(shù)據(jù)表明，與熒光燈相比，LED燈可以節(jié)省90%以上的電能。

2.3平衡三相負(fù)荷

若要將三相負(fù)荷的不平衡能耗降至最低，那么就必須調(diào)整三相負(fù)荷以確保不平衡能夠滿足規(guī)定要求：（1）必須確保中性線電流強(qiáng)度始終等同于額定電流的1/4。（2）第一分支部分和干線的不平衡需控制在20%以內(nèi)。（3）三相配電干線的分布必須均衡，確保最大相負(fù)荷要保持在三相負(fù)荷均衡值的115%以上，最小相負(fù)荷要保持在三相負(fù)荷均衡值的85%以上。（4）配電變壓器所在位置的電流不平衡需控制在10%以內(nèi)。

2.4電氣設(shè)備的選擇

電氣設(shè)備作為供配電系統(tǒng)中最為重要的基礎(chǔ)設(shè)備，其應(yīng)用范圍較廣且數(shù)量繁多，對(duì)于電氣設(shè)備而言，單個(gè)的電氣設(shè)備通常只需消耗極少的電能。然而，由于整個(gè)供配電系統(tǒng)中布設(shè)了大量的電氣設(shè)備，當(dāng)這些電氣設(shè)備運(yùn)行時(shí)，必然會(huì)消耗大量的電能，因此，在設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)時(shí)應(yīng)盡可能地選擇一些節(jié)能降耗的電氣設(shè)備。供配電系統(tǒng)中的各種用電設(shè)備均（例如電動(dòng)機(jī)和變壓器）具有一定的電感能力，當(dāng)供配電系統(tǒng)通電之后，就會(huì)產(chǎn)生無(wú)功電流，這些無(wú)功電流會(huì)通過高壓和低壓線路傳輸?shù)矫恳粋€(gè)電氣設(shè)備的終端，這將會(huì)大大增加電能損耗量。因此，在設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)的過程中，就應(yīng)考慮這一問題，合理設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)以此來減少這種消耗。同時(shí)，若要提升電氣設(shè)備的功率因數(shù)，就需減小電氣設(shè)備的無(wú)功損耗，只有這樣才能達(dá)到節(jié)能降耗目的。在電力系統(tǒng)中，功率因數(shù)作為關(guān)鍵的技術(shù)數(shù)據(jù)，可使用其來衡量電氣設(shè)備的使用效率。所以，在設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)的過程中，應(yīng)盡可能地使用功率因數(shù)相對(duì)較高的電氣設(shè)備。選擇電動(dòng)機(jī)時(shí)，必須充分考慮各種因素，例如發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)次數(shù)和負(fù)荷性質(zhì)，以防產(chǎn)生不必要的電能損耗。

3結(jié)語(yǔ)

能源消耗問題作為現(xiàn)階段社會(huì)發(fā)展期間無(wú)法避免的一個(gè)問題，在所有的能源中，電能是消耗量最大的一種能源，人們的日常生活、生產(chǎn)都離不開電，在我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的今天，出現(xiàn)了形形色色的電子產(chǎn)品，使得電能的消耗量急劇增長(zhǎng)。因此，在設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)的過程中，必須著重考慮節(jié)能辦法，以此來降低電能傳輸以及使用過程中產(chǎn)生的能耗，為企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益。

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（作者單位：天津北辰科技園區(qū)總公司）