建筑電氣供配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)研究

彭雪

摘要：我國大力提倡節(jié)能環(huán)保理念的當(dāng)下，建筑行業(yè)作為促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)增長的重要行業(yè)之一，應(yīng)積極貫徹國家政策，在建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，加強(qiáng)電氣節(jié)能設(shè)計(jì)，以期望建筑可以正常使用的同時(shí)，有效節(jié)約能源資源，為促進(jìn)我國可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造條件。文章詳細(xì)闡述了建筑電氣供配電系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)方案措施，以期為后續(xù)節(jié)能型高層建筑供配電系統(tǒng)建設(shè)提供參考。

關(guān)鍵詞：建筑電氣;變壓器;節(jié)能;設(shè)計(jì)

1建筑電氣供配電節(jié)能原則

首先，建筑電氣供配電線路節(jié)能設(shè)計(jì)的開展是為了更高效的節(jié)約能源，也是為了更好的服務(wù)大眾，因此在設(shè)計(jì)的同時(shí)需要遵循安全穩(wěn)定的原則，其設(shè)計(jì)方案要符合屋內(nèi)照明系統(tǒng)相關(guān)的用電需求，從而確保電氣供配電效率在運(yùn)行過程中能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行。

其次，建筑電氣供配電線路節(jié)能設(shè)計(jì)在保證安全穩(wěn)定的同時(shí)，需要遵守經(jīng)濟(jì)性原則。眾所周知企業(yè)加強(qiáng)技術(shù)改革，調(diào)整結(jié)構(gòu)，都是為了在瞬息萬變的市場中獲得一席之地，從而獲得更多的經(jīng)濟(jì)效益。因此在開展過程中，不能一味追求節(jié)能目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，而忽視經(jīng)濟(jì)效益，在設(shè)計(jì)前綜合考慮儀器的價(jià)格以及后期維修與養(yǎng)護(hù)費(fèi)用。除此之外建筑電氣供配電效率節(jié)能設(shè)計(jì)的開展要立足于長遠(yuǎn)，避免其設(shè)計(jì)理念在短期內(nèi)落后于時(shí)代發(fā)展。

2建筑電氣供配電系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)分析

2.1合理確定供配電系統(tǒng)的電壓等級(jí)

在對(duì)建筑電氣的供配電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)以建筑電氣的總用電量需求為依據(jù)，對(duì)供配電系統(tǒng)的電壓等級(jí)進(jìn)行合理確定。當(dāng)建筑電氣系統(tǒng)總用電量250kW及以上或配電變壓器所需容量在160kVA及以上時(shí)，設(shè)計(jì)過程中宜采用10kV線路進(jìn)行供電，以下則按照低壓供電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)：對(duì)于單臺(tái)大容量用電設(shè)備（如：給排水水泵、中央空調(diào)等）的供電電壓優(yōu)化節(jié)能選擇時(shí)，宜根據(jù)建筑電氣供電條件、電機(jī)起動(dòng)控制方式以及電機(jī)起停過程對(duì)配電變壓器的影響等因素來合理確定，通常以350kW作為高、低壓供電的設(shè)計(jì)分界點(diǎn)。在進(jìn)行低壓供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，尤其對(duì)于照明負(fù)荷而言，當(dāng)線路電流在40A及以下時(shí)，宜采用220V單相進(jìn)行供電，而當(dāng)線路電流大于40A時(shí)，則宜采用380/220V的三相供電模式。

2.2電力變壓器優(yōu)化選型設(shè)計(jì)

2.2.1優(yōu)選節(jié)能型變壓器

配電變壓器種類選擇，對(duì)于整個(gè)高層樓宇建筑供配電系統(tǒng)的節(jié)能尤為重要。配電變壓器運(yùn)行過程中的空載損耗（鐵損）主要發(fā)生在變壓器鐵心疊片內(nèi)部，是由于交變的磁力線經(jīng)內(nèi)部鐵心產(chǎn)生磁滯及渦流進(jìn)而產(chǎn)生損耗。優(yōu)選鐵心材料可以有效降低變壓器空載損耗，非晶合金鐵心變壓器是當(dāng)前節(jié)能型變壓器主要的鐵心材料。另外，S11、S13、S15等型號(hào)的節(jié)能型配電變壓器，其卷鐵心結(jié)構(gòu)改變常規(guī)S7、S9疊片式鐵心結(jié)構(gòu)，在很大程度上降低了磁阻，使配電變壓器運(yùn)行過程中的空載電流可以降低60%～80%，進(jìn)而有效提高了變壓器運(yùn)行功率因數(shù)，減少了建筑供配電系統(tǒng)的線損，改善了建筑供配電系統(tǒng)的供電電能質(zhì)量和供電可靠性，使變壓器空載損耗降低20%～35%。

2.2.2合理選擇配電變壓器容量與臺(tái)數(shù)

為了保證在設(shè)計(jì)時(shí)選擇的配電變壓器在使用期內(nèi)能夠預(yù)留適當(dāng)?shù)娜萘浚C合考慮損耗、投資費(fèi)用等方面因素的影響后，推薦變壓器的設(shè)計(jì)負(fù)載率在75%～85%較為適宜，這樣不僅能夠獲得較高的經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)又能確保變壓器的容量能夠滿足后期一定程度的擴(kuò)容需求，增加其使用壽命和技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。在配電變壓器經(jīng)濟(jì)調(diào)度方案優(yōu)化節(jié)能設(shè)計(jì)過程時(shí)，應(yīng)結(jié)合負(fù)荷特性合理分配用電負(fù)荷、合理計(jì)算優(yōu)選配電變壓器容量與臺(tái)數(shù)，即通過科學(xué)合理的調(diào)控設(shè)計(jì)方案，使配電變壓器能夠長時(shí)間運(yùn)行在高效工況，有效降低變壓器運(yùn)行總損耗。為了降低供配電網(wǎng)絡(luò)的電能損耗，達(dá)到最佳節(jié)能降耗效果，對(duì)于2臺(tái)及以上配電變壓器共同聯(lián)合運(yùn)行時(shí)，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)負(fù)荷波動(dòng)情況建立聯(lián)合經(jīng)濟(jì)調(diào)度運(yùn)行模式。當(dāng)配電負(fù)荷率低于30%時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際運(yùn)行負(fù)荷需求切換到小容量變壓器;當(dāng)負(fù)荷率超過80%并通過設(shè)計(jì)計(jì)算不利于經(jīng)濟(jì)調(diào)度運(yùn)行時(shí)，則在容量選擇過程中需要考慮放大一級(jí)容量來進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)。當(dāng)建筑電氣系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)荷功率較為穩(wěn)定時(shí)，在合理分配負(fù)荷的情況下，應(yīng)盡可能減少變壓器的設(shè)計(jì)臺(tái)數(shù)，應(yīng)優(yōu)先選擇大容量、節(jié)能型配電變壓器。如建筑電氣系統(tǒng)計(jì)算負(fù)荷在2000kV·A左右時(shí)，宜優(yōu)先選擇2臺(tái)1000kV·A的變壓器，不宜選4臺(tái)500kV·A的變壓器，這樣一方面便于兩臺(tái)變壓器并聯(lián)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)調(diào)度運(yùn)行，另一方面，前者總運(yùn)行損耗要比后者低，且其成本和運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益較后者要優(yōu)。

2.3供配電線路的優(yōu)化設(shè)計(jì)

2.3.1合理優(yōu)選供配電導(dǎo)線類型

在進(jìn)行供配電系統(tǒng)優(yōu)化節(jié)能設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)結(jié)合建筑電氣系統(tǒng)實(shí)際情況，從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)性等方面進(jìn)行綜合考慮，宜優(yōu)選電導(dǎo)率較小的新型材質(zhì)節(jié)能型導(dǎo)線。嚴(yán)格按照經(jīng)濟(jì)電流密度來確定所選導(dǎo)線的經(jīng)濟(jì)截面，通常按照年綜合運(yùn)行費(fèi)用最小設(shè)計(jì)原則來合理確定導(dǎo)線單位面積的經(jīng)濟(jì)電流密度。在實(shí)際工程優(yōu)化節(jié)能設(shè)計(jì)過程中，銅芯電纜其電能傳輸效率較其它材質(zhì)優(yōu)越，但由于銅自身成本偏高，因此在進(jìn)行供配電線路綜合布線優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中，要充分考慮設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)效益特性，合理選擇銅、鋁等材質(zhì)導(dǎo)線。對(duì)于建筑電氣系統(tǒng)中，負(fù)荷容量較大的一類、二類負(fù)荷，則應(yīng)優(yōu)選銅導(dǎo)線，而對(duì)于三類或負(fù)荷容量偏小的其它電力負(fù)荷，則宜優(yōu)選鋁導(dǎo)線，以提高整個(gè)供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)性能。

2.3.2合理布線避免迂回供電問題

在進(jìn)行變配電所選址、線路布線、負(fù)荷位置優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)合理進(jìn)行供電線路綜合布線，盡量將變配電所設(shè)置在負(fù)荷中心，將低壓配電室設(shè)置在靠近強(qiáng)電豎井部位，將大容量負(fù)荷設(shè)置在離電源點(diǎn)較近、易于供電的區(qū)域，以縮短線路的供電距離，降低線路運(yùn)行損耗。低壓線路其設(shè)計(jì)供電半徑應(yīng)控制在200m范圍內(nèi)，而當(dāng)建筑物每層面積超過10000m2時(shí)，應(yīng)結(jié)合建筑物結(jié)構(gòu)平面設(shè)置2個(gè)以上變配電臺(tái)區(qū)，提高供電可靠性和減少供電干線長度，降低線損。對(duì)于供電距離超過經(jīng)濟(jì)范圍區(qū)時(shí)，應(yīng)在滿足額定載流量、動(dòng)熱穩(wěn)定、電壓降等基本條件的基礎(chǔ)上，合理增大一級(jí)供電線路線纜截面，以降低線路損耗。

2.4建筑照明系統(tǒng)的優(yōu)化節(jié)能設(shè)計(jì)

對(duì)于熒光燈、高強(qiáng)度氣體放電燈等燈具型號(hào)優(yōu)化選型設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制照明系統(tǒng)方案的節(jié)能降耗技術(shù)指標(biāo)。智能化自動(dòng)化建筑照明控制系統(tǒng)的合理采用，是高層樓宇建筑照明系統(tǒng)工程節(jié)能降耗的主要技術(shù)措施，將智能自動(dòng)化優(yōu)化調(diào)控技術(shù)與建筑照明性能有機(jī)結(jié)合起來，一方面可以大幅度提高建筑照明系統(tǒng)的照明質(zhì)量水平，提高建筑照明的人性化智能自動(dòng)化服務(wù)水平;另一方面，智能照明控制系統(tǒng)可以根據(jù)照明場所的溫度、濕度、光照等條件，進(jìn)行系統(tǒng)智能分析，從而制定高效節(jié)能經(jīng)濟(jì)的照明調(diào)控方案策略，使建筑照明系統(tǒng)調(diào)控更為精細(xì)合理，有效提高建筑照明系統(tǒng)電能轉(zhuǎn)換效率，充分利用自然光源，達(dá)到節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的。

3結(jié)束語

我國是世界能源大國同時(shí)也是能源需求大國，但是有限能源的浪費(fèi)卻非常嚴(yán)重。改善建筑電氣供配電系統(tǒng)的施工設(shè)計(jì)，對(duì)其節(jié)能功能的有效使用和改善進(jìn)行研究，對(duì)于促進(jìn)我國各領(lǐng)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著很重要的意義。

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