建筑供配電系統的設計探討

王 俊

江西省輕工業設計院，江西 南昌 330000

0 引言

隨著城市化進程的不斷提升，我國建筑開始向著高層化方向發展。雖然高層建筑能夠解決城市用電、人口增加等問題，但是也存在著安全、交通、能源消耗等問題。因此，需要對建筑的供配電系統設計進行研究，在保障各環節有效控制的基礎上，提升建筑使用的安全性。

1 建筑供配電系統組成系統

建筑供配電系統主要分為供電系統和配電系統，在節能環保理念的推行下，要想實現節能降耗發展目標，就需要針對建筑供配電系統進行研究，從而保障建筑供配電系統設計工作的高效開展。供電系統主要涉及電源系統、輸配電系統兩個方面，這兩個方面屬于建筑中用電的源頭，對其進行優化能夠從根本上實現節能目標。在配電系統中借助低壓、高壓配電站出口將電力系統傳輸到用戶端系統中，其中傳輸距離的變化會對供電效果產生不利影響，會出現電能損耗等問題。

在建筑中，照明系統屬于整體用電中的重要組成系統，需要從節能角度出發，針對設備本身、照明方式等情況進行分析，在優化考慮基礎上最大限度地降低用電量輸送，避免出現浪費等問題。建筑住戶的家庭用電設備屬于耗電中的重要組成部分，雖然不可能明確限制用戶使用節能電器，但是在電路設計環節中可以從降低損耗等方面出發，在優化電路設計圖的基礎上做好耗能轉變工作。相關開發人員需加大對新型能源的開發力度，如風能、太陽能等，同時在合理范圍內降低電能使用率等。與傳統建筑供配電系統相比，新型建筑供配電系統具有建筑體量大、用電量大、供電半徑較長、建筑功能多樣化等特點，因此在供配電系統設計中需要從功能區層面出發，明確相關要求，做好設計工作[1]。

2 建筑供配電系統設計分析

2.1 建筑供電系統設計

（1）負荷等級。在建筑工程中存在供電負荷相對較大等特點，為了保障建筑供電的穩定性與安全性，在正式開展供電系統設計工作前，需要針對建筑用電負荷實際情況進行分析，做好限制分級工作，全面落實區別對待原則，在保障供電合理性、安全性的基礎上避免出現電力資源浪費等問題。建筑供電系統的負荷等級主要分為一級負荷、二級負荷和三級負荷。當建筑中一級負荷相對比較重要時，對供電系統運行產生影響的空調用電則需要及時根據一級負荷完成供電。當建筑中涉及較多的一級負荷時，則需要將空調用電轉變為二級負荷等[2]。

（2）計算供電。在開展建筑供電系統設計工作時，要想設計出最為適合的供電等級、方式、設備等，就需要針對供電負荷情況等進行準確計算。我國不同地區的溫度差異相對較大，在建筑形式、結構等方面也存在著較大的區別，因此在建筑中難以按照統一的標準針對供電負荷進行計算。同時，建筑不同樓層所具備的施工功能又存在著明顯的差異性，在用電設備方面也各不相同，甚至還包含較多的高能耗電氣設備等，用電需求量相對較大。因此，為了滿足后期使用要求，在供電系統設計中應當及時針對建筑樓層、面積等情況進行分析，堅持合理化設計原則，確保負荷計算的合理性。

（3）變壓器。在設計變壓器時，設計人員要根據負荷容量、分布情況、功能分區等進行分析，在掌握具體情況的基礎上保障變壓器布設位置的合理性，確保所設計的數量能夠滿足后期使用需求。在選擇變壓器容量時應根據計算容量情況進行分析，以合理化的選擇方式為主。如今變壓器的運行負荷率一般約為85%，而對于低壓線路中的供電半徑而言，在200 m以下，而當供電容量超出500 kW時，距離應大于200 m。同時，需針對位置情況進行分析，做好變配電所布設工作，最大限度地靠近負荷中心，保障供電系統的穩定性與安全性，實現節能降耗目標。因為建筑工程中對供電穩定性的要求相對較高，所以在選擇變壓器時需要結合實際情況，針對樓層用電需求等進行分析，保障變壓器容量、臺數等的合理性選擇，在提升節能效果的基礎上實現提高經濟效益的目標。

（4）電源、電壓。在建筑供電系統設計階段，需要從保障供電系統安全性、合理性等層面入手，掌握供電系統負荷等級情況，采取高效合理的供電方法，確保供電電源能夠滿足設計要求。例如，當建筑工程一級負荷在容量方面相對較小，就可以引入兩路市政電源，滿足持續供電等方面的要求。在供電電源選擇中則可以使用一路獨立10 kW高壓電源等，并配備柴油發電機組，保障消防正常用電，提升消防質量。

2.2 建筑配電系統設計

在建筑配電系統設計階段中，需要針對供電電壓情況等進行分析，掌握建筑實際情況，以保障配電系統設計的合理性。例如，當建筑供電電壓在380 V/220 V時，在選擇接地系統時應主要以TN-S系統為主。當以獨立建筑為主時，可以從其他建筑中引入電源，接地系統則可以使用TN-C-S系統。建筑低壓配電系統主要分為樹干式低壓配電系統和放射式混合配電系統兩種，當地下室負荷相對較大時，可以選擇放射式配電系統。當存在大容量桿線時，需要使用封閉式母線槽；而以小容量桿線為主時，則需要使用銅心塑料電纜等。在建筑動力、照明系統中則可以使用低壓配電柜中電源母線滿足供電要求，而對于建筑火災應急照明系統、消防電梯等來講，則可以使用雙回路供電等，同時需要在線路的末端配電箱中增加自動切換系統功能，以滿足自投自復等要求[3]。

2.3 接地、等電位聯結系統

對建筑供配電系統設計要求、實際情況等進行分析，在收集相關資料的基礎上確保聯結系統設計的合理性。例如，在建筑使用市政公用變壓器進行供電時，可以將接地系統轉變為TT接地系統，并增加相應的保護線等，提升其接地方面的安全性。由于建筑供配電系統中等電位聯結系統屬于設計關鍵點，對降低接觸電壓等方面有著較高的作用，可以避免出現觸點事故，保障人員的安全性，因此，在建筑接地系統、等電位聯結系統設計中，需要嚴格按照相關規范要求，做好供配電系統接地故障保護設計研究工作，當受到多種因素限制使得接地故障保護難以滿足具體要求，需要從局部范圍出發，做好局部等電位聯結工作，最大限度地保障建筑用電方面的安全。

3 建筑供配電系統設計要點

（1）落實節能設計要求。在建筑中對電能的要求比較嚴格，而電能又是保障現代社會可持續發展的重點因素之一。因此，在建筑供配電系統設計中，需要堅持從節能設計角度出發，以實現長遠發展目標。由于建筑供配電系統在運行階段中必然會產生電能消耗等問題，如果對節能設計的重視度不夠，容易產生電能浪費等問題。因此，在設計階段需要找準設計重點。第一，在使用10 kV電壓等級供電時，應當及時做好變配電所布設工作，以靠近負荷中心為主，做好配電路徑選擇工作，最大程度上縮短線路之間的距離，實現減少電能損耗目標。第二，當變壓器負載率在50%以上、60%以下時，變壓器有功功率損耗值最低，當出現負載增加時，需要配備較多的變壓器提升供電質量，這必然會導致成本的增加。因此，在建筑工程供配電系統設計中，需要選擇低損耗節能性干式變壓器等，在降低空載損耗的基礎上提升負載率控制效果，保障運行的經濟性與合理性。第三，針對空調負荷季節性特點進行分析，在滿足實際運行要求的基礎上設置獨立變壓器等，以滿足季節性的需求，實現節能降耗發展目標。

（2）提升抑制諧波設計效果。在建筑供配電系統設計中諧波源主要包含換流、鐵心、照明、空調等設備，而諧波對供配電系統的影響相對較大，會降低電動機的工作質量，同時增加發熱量等。因此，為了抑制諧波，需要做好供配電系統設計研究工作。第一，使用接線組合理的變壓器，以抑制系統中的諧波電流。第二，增設有源電力濾波器，及時消除電網中產生的諧波，以提升降耗效果，滿足節能要求。第三，使用靜止無功發生器，在合理范圍內提升功率因數，避免出現三相不平衡等問題，有效解決諧波污染問題。

4 結束語

綜上所述，在建筑供配電系統設計階段，需要針對建筑實際情況、使用情況等進行分析，及時引入先進的設計理念，全面貫徹可持續發展，做好各個環節設計與研究工作，從而制訂有效的方案，找準設計的要點與重點，提升建筑供配電系統設計工作的質量。