建筑电气供配电系统节能设计研究

彭雪

摘要：我国大力提倡节能环保理念的当下，建筑行业作为促进国民经济增长的重要行业之一，应积极贯彻国家政策，在建筑供配电系统设计中，加强电气节能设计，以期望建筑可以正常使用的同時，有效节约能源资源，为促进我国可持续发展创造条件。文章详细阐述了建筑电气供配电系统的节能优化设计技术方案措施，以期为后续节能型高层建筑供配电系统建设提供参考。

关键词：建筑电气;变压器;节能;设计

1建筑电气供配电节能原则

首先，建筑电气供配电线路节能设计的开展是为了更高效的节约能源，也是为了更好的服务大众，因此在设计的同时需要遵循安全稳定的原则，其设计方案要符合屋内照明系统相关的用电需求，从而确保电气供配电效率在运行过程中能够安全稳定运行。

其次，建筑电气供配电线路节能设计在保证安全稳定的同时，需要遵守经济性原则。众所周知企业加强技术改革，调整结构，都是为了在瞬息万变的市场中获得一席之地，从而获得更多的经济效益。因此在开展过程中，不能一味追求节能目标的实现，而忽视经济效益，在设计前综合考虑仪器的价格以及后期维修与养护费用。除此之外建筑电气供配电效率节能设计的开展要立足于长远，避免其设计理念在短期内落后于时代发展。

2建筑电气供配电系统的节能优化设计分析

2.1合理确定供配电系统的电压等级

在对建筑电气的供配电系统进行设计的过程中，应以建筑电气的总用电量需求为依据，对供配电系统的电压等级进行合理确定。当建筑电气系统总用电量250kW及以上或配电变压器所需容量在160kVA及以上时，设计过程中宜采用10kV线路进行供电，以下则按照低压供电系统进行设计：对于单台大容量用电设备（如：给排水水泵、中央空调等）的供电电压优化节能选择时，宜根据建筑电气供电条件、电机起动控制方式以及电机起停过程对配电变压器的影响等因素来合理确定，通常以350kW作为高、低压供电的设计分界点。在进行低压供电系统设计过程中，尤其对于照明负荷而言，当线路电流在40A及以下时，宜采用220V单相进行供电，而当线路电流大于40A时，则宜采用380/220V的三相供电模式。

2.2电力变压器优化选型设计

2.2.1优选节能型变压器

配电变压器种类选择，对于整个高层楼宇建筑供配电系统的节能尤为重要。配电变压器运行过程中的空载损耗（铁损）主要发生在变压器铁心叠片内部，是由于交变的磁力线经内部铁心产生磁滞及涡流进而产生损耗。优选铁心材料可以有效降低变压器空载损耗，非晶合金铁心变压器是当前节能型变压器主要的铁心材料。另外，S11、S13、S15等型号的节能型配电变压器，其卷铁心结构改变常规S7、S9叠片式铁心结构，在很大程度上降低了磁阻，使配电变压器运行过程中的空载电流可以降低60%～80%，进而有效提高了变压器运行功率因数，减少了建筑供配电系统的线损，改善了建筑供配电系统的供电电能质量和供电可靠性，使变压器空载损耗降低20%～35%。

2.2.2合理选择配电变压器容量与台数

为了保证在设计时选择的配电变压器在使用期内能够预留适当的容量，综合考虑损耗、投资费用等方面因素的影响后，推荐变压器的设计负载率在75%～85%较为适宜，这样不仅能够获得较高的经济性，同时又能确保变压器的容量能够满足后期一定程度的扩容需求，增加其使用寿命和技术经济性。在配电变压器经济调度方案优化节能设计过程时，应结合负荷特性合理分配用电负荷、合理计算优选配电变压器容量与台数，即通过科学合理的调控设计方案，使配电变压器能够长时间运行在高效工况，有效降低变压器运行总损耗。为了降低供配电网络的电能损耗，达到最佳节能降耗效果，对于2台及以上配电变压器共同联合运行时，应根据系统负荷波动情况建立联合经济调度运行模式。当配电负荷率低于30%时，应根据实际运行负荷需求切换到小容量变压器;当负荷率超过80%并通过设计计算不利于经济调度运行时，则在容量选择过程中需要考虑放大一级容量来进行节能设计。当建筑电气系统运行负荷功率较为稳定时，在合理分配负荷的情况下，应尽可能减少变压器的设计台数，应优先选择大容量、节能型配电变压器。如建筑电气系统计算负荷在2000kV·A左右时，宜优先选择2台1000kV·A的变压器，不宜选4台500kV·A的变压器，这样一方面便于两台变压器并联进行经济调度运行，另一方面，前者总运行损耗要比后者低，且其成本和运行经济效益较后者要优。

2.3供配电线路的优化设计

2.3.1合理优选供配电导线类型

在进行供配电系统优化节能设计过程中，应结合建筑电气系统实际情况，从技术、经济性等方面进行综合考虑，宜优选电导率较小的新型材质节能型导线。严格按照经济电流密度来确定所选导线的经济截面，通常按照年综合运行费用最小设计原则来合理确定导线单位面积的经济电流密度。在实际工程优化节能设计过程中，铜芯电缆其电能传输效率较其它材质优越，但由于铜自身成本偏高，因此在进行供配电线路综合布线优化设计过程中，要充分考虑设计方案的经济效益特性，合理选择铜、铝等材质导线。对于建筑电气系统中，负荷容量较大的一类、二类负荷，则应优选铜导线，而对于三类或负荷容量偏小的其它电力负荷，则宜优选铝导线，以提高整个供配电系统设计方案的技术、经济性能。

2.3.2合理布线避免迂回供电问题

在进行变配电所选址、线路布线、负荷位置优化设计过程中，应结合建筑结构合理进行供电线路综合布线，尽量将变配电所设置在负荷中心，将低压配电室设置在靠近强电竖井部位，将大容量负荷设置在离电源点较近、易于供电的区域，以缩短线路的供电距离，降低线路运行损耗。低压线路其设计供电半径应控制在200m范围内，而当建筑物每层面积超过10000m2时，应结合建筑物结构平面设置2个以上变配电台区，提高供电可靠性和减少供电干线长度，降低线损。对于供电距离超过经济范围区时，应在满足额定载流量、动热稳定、电压降等基本条件的基础上，合理增大一级供电线路线缆截面，以降低线路损耗。

2.4建筑照明系统的优化节能设计

对于荧光灯、高强度气体放电灯等灯具型号优化选型设计时，应严格控制照明系统方案的节能降耗技术指标。智能化自动化建筑照明控制系统的合理采用，是高层楼宇建筑照明系统工程节能降耗的主要技术措施，将智能自动化优化调控技术与建筑照明性能有机结合起来，一方面可以大幅度提高建筑照明系统的照明质量水平，提高建筑照明的人性化智能自动化服务水平;另一方面，智能照明控制系统可以根据照明场所的温度、湿度、光照等条件，进行系统智能分析，从而制定高效节能经济的照明调控方案策略，使建筑照明系统调控更为精细合理，有效提高建筑照明系统电能转换效率，充分利用自然光源，达到节能优化设计的目的。

3结束语

我国是世界能源大国同时也是能源需求大国，但是有限能源的浪费却非常严重。改善建筑电气供配电系统的施工设计，对其节能功能的有效使用和改善进行研究，对于促进我国各领域经济的发展有着很重要的意义。

参考文献：

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