白文強(qiáng)

（四川工商學(xué)院 四川 成都 611745）

淺談民用建筑供配電系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)

白文強(qiáng)

（四川工商學(xué)院 四川 成都 611745）

隨著社會(huì)高速發(fā)展，能源緊缺問(wèn)題越發(fā)凸顯，因此，節(jié)能成為現(xiàn)今社會(huì)的主要問(wèn)題之一。本文通過(guò)對(duì)民用建筑中供配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)的闡述和分析，對(duì)民用建筑節(jié)能工作產(chǎn)生一定的指導(dǎo)意義。

供配電系統(tǒng)；民用；節(jié)能

1 選擇合理的接線方式

供配電系統(tǒng)在民用建筑電氣系統(tǒng)中屬于重要的組成部分，在民用電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，供配電系統(tǒng)應(yīng)該盡可能簡(jiǎn)單、可靠。在設(shè)計(jì)中，同一個(gè)電壓等級(jí)的供電系統(tǒng)的變配電不應(yīng)超過(guò)兩級(jí)，這樣才可以減少由于變電級(jí)數(shù)過(guò)多而引起的電能損耗。而且，在民用建筑電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中合理的選用供電電壓能實(shí)現(xiàn)有效節(jié)能。在我國(guó)，對(duì)于普通用戶，可供選擇的供電電壓有三檔， 10kV、380V以及220V。

對(duì)于10kV等級(jí)的供電用戶，如需使用大功率的單臺(tái)或單組設(shè)備，可考慮是否能夠直接使用，即可免除由于變壓帶來(lái)的電能損耗，并能有效減少由于線路發(fā)熱導(dǎo)致的電能損耗。而對(duì)于380V等級(jí)的供電用戶，應(yīng)盡量采用三相電路用電設(shè)備，如果不能選用三相設(shè)備也需盡可能將單相負(fù)載在三相電路中均勻分布，以減少中性點(diǎn)偏移，降低中性點(diǎn)電流，降低電熱損耗并節(jié)約金屬材料。在滿足系統(tǒng)安全可靠的要求下，線路結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單，配電負(fù)荷越集中，越能滿足減小多余的電能損耗的要求。近年來(lái)，許多民用建筑都采用單母線結(jié)構(gòu)作為其電氣主接線的主體結(jié)構(gòu)，這樣的結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，不需較多設(shè)備，可以有效減少投資，具有很好的經(jīng)濟(jì)性。10kV及以下電壓等級(jí)的多回路電氣系統(tǒng)一般都采用單母線分段式的配線形式，通過(guò)裝設(shè)母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)的方式在各段母線上實(shí)現(xiàn)負(fù)荷分配的功能。

2 提高供配電系統(tǒng)的功率因數(shù)

功率，分為有功功率（符號(hào)為P，單位W、kW）、無(wú)功功率（符號(hào)為Q，單位Var、kVar）與視在功率（符號(hào)為 S，單位 VA、kVA）。在人們平時(shí)所說(shuō)的功率概念中，對(duì)于用電設(shè)備，主要是指有功功率，如電燈、電視等；而對(duì)于電動(dòng)機(jī)、變壓器等的容量則是指視在功率。功率因數(shù)（cosφ），是用來(lái)衡量用電設(shè)備的用電效率的數(shù)據(jù)，它反映了用電設(shè)備的有功功率對(duì)于視在功率所占的比例。提高用電設(shè)備的功率因數(shù)即是減小線路中的無(wú)功功率損耗，提高系統(tǒng)的用電質(zhì)量與電網(wǎng)的輸電效率，改善系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行條件，使系統(tǒng)在保證安全穩(wěn)定的工作條件下達(dá)到節(jié)能的目的。

提高功率因數(shù)，主要的方法有以下幾點(diǎn)：

（1）通過(guò)減小用電設(shè)備的無(wú)功損耗來(lái)提高用電設(shè)備的功率因數(shù)。我們?cè)趯?duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)可以盡量采用一些功率因數(shù)較高的用電設(shè)備，例如同步電動(dòng)機(jī)等。提高系統(tǒng)中各個(gè)用電設(shè)備的功率因數(shù)即可有效的減小無(wú)功損耗，提高有功功率，達(dá)到節(jié)能目的。

（2）通過(guò)使用調(diào)相機(jī)或電路電容補(bǔ)償裝置等設(shè)備來(lái)減少電力損失，改變功率因數(shù)。例如選擇適當(dāng)?shù)碾娙萜鞑⒙?lián)在感性負(fù)載上，此時(shí)，電容器的無(wú)功功率將會(huì)補(bǔ)償感性負(fù)載的無(wú)功功率，從而減少或消除感性負(fù)載與電源之間存在的能量交換。

對(duì)于交流電路，純電阻電路中負(fù)載的電流和電壓相位相同，純電感電路中負(fù)載的電流比電壓滯后90度，純電容電路中負(fù)載的電流比電壓超前90度。純電容與純電感的電流相位差為 180度，可以互相抵消，而民用建筑電力系統(tǒng)中的負(fù)載絕大多數(shù)都是感性元件，所以總電流比電壓滯后，如圖1所示：

圖1 并聯(lián)電容器補(bǔ)償原理圖

并聯(lián)電容器，原稱移相電容器。主要用于補(bǔ)償電力系統(tǒng)中感性負(fù)荷的無(wú)功功率，以提高功率因數(shù)，改善電壓質(zhì)量，降低線路損耗。根據(jù)具體的補(bǔ)償方法不同有三種補(bǔ)償方式，即集中補(bǔ)償、個(gè)別補(bǔ)償和分組補(bǔ)償，這三種補(bǔ)償方式的目的都是為了提高用電設(shè)備功率因數(shù)，一般可將用電設(shè)備的功率因數(shù)穩(wěn)定在0.9～1.0。

a.集中補(bǔ)償法：這種方法是將電容器組接在變配電所的低壓側(cè)或高壓母線上，其優(yōu)點(diǎn)是電容器組的利用率較高，缺點(diǎn)是不能減少用戶內(nèi)部配電網(wǎng)絡(luò)的無(wú)功負(fù)荷引起的損耗。其原理如圖2（a）所示。

b.個(gè)別補(bǔ)償法：這種方法是將電容器組直接接在用戶設(shè)備附近，與用電設(shè)備共用一套開關(guān)。這種補(bǔ)償方法一般用于低壓網(wǎng)絡(luò)，適用于對(duì)連續(xù)運(yùn)行的用電設(shè)備需要較大的無(wú)功功率容量補(bǔ)償?shù)臅r(shí)候。其優(yōu)點(diǎn)是補(bǔ)償效果好，缺點(diǎn)是電容器利用率低。其原理如圖2（b）所示。

c.分組補(bǔ)償法：這種方法是將電容器組分別安裝在各車間配電盤的母線上。其優(yōu)點(diǎn)是電容器組利用率高，且需要的容量比個(gè)別補(bǔ)償方式需要的少。其原理如圖2（c）所示。

圖2 補(bǔ)償法原理

3 供配電線路優(yōu)化設(shè)計(jì)

供配電線路的設(shè)計(jì)方案對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的能耗有很大影響。在設(shè)計(jì)供配電線路時(shí)，應(yīng)根據(jù)各線路用電情況、負(fù)荷分配情況、供電線距離以及供電半徑和用電設(shè)備的容量等因素進(jìn)行綜合考慮設(shè)計(jì)，以達(dá)到節(jié)能目的。在民用建筑供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，應(yīng)遵循安全、簡(jiǎn)單、可靠、方便、節(jié)能等原則，盡量減少線路上的電能損耗。如在大負(fù)荷的配線過(guò)程中盡量使用銅芯導(dǎo)線，小負(fù)荷配電盡量采用鋁芯導(dǎo)線，并在線路設(shè)計(jì)中盡量減少導(dǎo)線長(zhǎng)度，來(lái)滿足節(jié)能需求。

4 結(jié)束語(yǔ)

能源是保證社會(huì)發(fā)展的基石，在當(dāng)今這個(gè)高速發(fā)展的時(shí)代，能源更是必不可少，而能源是有限的，如何讓有限的能源發(fā)揮更大的價(jià)值則是我們節(jié)能設(shè)計(jì)的根本目的。民用建筑的供配電系統(tǒng)是整個(gè)供電環(huán)節(jié)的重要組成部分，所以對(duì)于民用建筑的供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在保證功能需求與安全得到滿足的情況下應(yīng)盡量?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)方案，以達(dá)到節(jié)能目的。

[1]王建平. 淺談無(wú)功電容補(bǔ)償及其應(yīng)用[J]. 科技展望,2017,(10):84+122.

[2]張琳,孫慶海.電力系統(tǒng)無(wú)功功率的平衡與電壓調(diào)整[J]. 科技風(fēng),2013,(01):100.

[3]朱錦鋒.建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)要點(diǎn)探討[J]. 工程建設(shè)與設(shè)計(jì),2012,(08):100-102.

[4]程程. 土壤膠體的雙電層結(jié)構(gòu)及其影響因素[D].南京農(nóng)業(yè)大學(xué),2009.

[5]李友化.建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)探討[J]. 四川建筑科學(xué)研究,2008,(05):221-224.

[6]王志祥.工業(yè)與民用建筑電氣設(shè)計(jì)節(jié)能辦法[J]. 應(yīng)用能源技術(shù),2006,(07):32-34.

TU7

B

1007-6344（2017）10-0107-01