王 俊

江西省輕工業(yè)設(shè)計(jì)院，江西 南昌 330000

0 引言

隨著城市化進(jìn)程的不斷提升，我國(guó)建筑開(kāi)始向著高層化方向發(fā)展。雖然高層建筑能夠解決城市用電、人口增加等問(wèn)題，但是也存在著安全、交通、能源消耗等問(wèn)題。因此，需要對(duì)建筑的供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，在保障各環(huán)節(jié)有效控制的基礎(chǔ)上，提升建筑使用的安全性。

1 建筑供配電系統(tǒng)組成系統(tǒng)

建筑供配電系統(tǒng)主要分為供電系統(tǒng)和配電系統(tǒng)，在節(jié)能環(huán)保理念的推行下，要想實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗發(fā)展目標(biāo)，就需要針對(duì)建筑供配電系統(tǒng)進(jìn)行研究，從而保障建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作的高效開(kāi)展。供電系統(tǒng)主要涉及電源系統(tǒng)、輸配電系統(tǒng)兩個(gè)方面，這兩個(gè)方面屬于建筑中用電的源頭，對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化能夠從根本上實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。在配電系統(tǒng)中借助低壓、高壓配電站出口將電力系統(tǒng)傳輸?shù)接脩舳讼到y(tǒng)中，其中傳輸距離的變化會(huì)對(duì)供電效果產(chǎn)生不利影響，會(huì)出現(xiàn)電能損耗等問(wèn)題。

在建筑中，照明系統(tǒng)屬于整體用電中的重要組成系統(tǒng)，需要從節(jié)能角度出發(fā)，針對(duì)設(shè)備本身、照明方式等情況進(jìn)行分析，在優(yōu)化考慮基礎(chǔ)上最大限度地降低用電量輸送，避免出現(xiàn)浪費(fèi)等問(wèn)題。建筑住戶的家庭用電設(shè)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(jié)能電器，但是在電路設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中可以從降低損耗等方面出發(fā)，在優(yōu)化電路設(shè)計(jì)圖的基礎(chǔ)上做好耗能轉(zhuǎn)變工作。相關(guān)開(kāi)發(fā)人員需加大對(duì)新型能源的開(kāi)發(fā)力度，如風(fēng)能、太陽(yáng)能等，同時(shí)在合理范圍內(nèi)降低電能使用率等。與傳統(tǒng)建筑供配電系統(tǒng)相比，新型建筑供配電系統(tǒng)具有建筑體量大、用電量大、供電半徑較長(zhǎng)、建筑功能多樣化等特點(diǎn)，因此在供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中需要從功能區(qū)層面出發(fā)，明確相關(guān)要求，做好設(shè)計(jì)工作[1]。

2 建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

2.1 建筑供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（1）負(fù)荷等級(jí)。在建筑工程中存在供電負(fù)荷相對(duì)較大等特點(diǎn)，為了保障建筑供電的穩(wěn)定性與安全性，在正式開(kāi)展供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作前，需要針對(duì)建筑用電負(fù)荷實(shí)際情況進(jìn)行分析，做好限制分級(jí)工作，全面落實(shí)區(qū)別對(duì)待原則，在保障供電合理性、安全性的基礎(chǔ)上避免出現(xiàn)電力資源浪費(fèi)等問(wèn)題。建筑供電系統(tǒng)的負(fù)荷等級(jí)主要分為一級(jí)負(fù)荷、二級(jí)負(fù)荷和三級(jí)負(fù)荷。當(dāng)建筑中一級(jí)負(fù)荷相對(duì)比較重要時(shí)，對(duì)供電系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生影響的空調(diào)用電則需要及時(shí)根據(jù)一級(jí)負(fù)荷完成供電。當(dāng)建筑中涉及較多的一級(jí)負(fù)荷時(shí)，則需要將空調(diào)用電轉(zhuǎn)變?yōu)槎?jí)負(fù)荷等[2]。

（2）計(jì)算供電。在開(kāi)展建筑供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作時(shí)，要想設(shè)計(jì)出最為適合的供電等級(jí)、方式、設(shè)備等，就需要針對(duì)供電負(fù)荷情況等進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算。我國(guó)不同地區(qū)的溫度差異相對(duì)較大，在建筑形式、結(jié)構(gòu)等方面也存在著較大的區(qū)別，因此在建筑中難以按照統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)供電負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算。同時(shí)，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(shè)備方面也各不相同，甚至還包含較多的高能耗電氣設(shè)備等，用電需求量相對(duì)較大。因此，為了滿足后期使用要求，在供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)及時(shí)針對(duì)建筑樓層、面積等情況進(jìn)行分析，堅(jiān)持合理化設(shè)計(jì)原則，確保負(fù)荷計(jì)算的合理性。

（3）變壓器。在設(shè)計(jì)變壓器時(shí)，設(shè)計(jì)人員要根據(jù)負(fù)荷容量、分布情況、功能分區(qū)等進(jìn)行分析，在掌握具體情況的基礎(chǔ)上保障變壓器布設(shè)位置的合理性，確保所設(shè)計(jì)的數(shù)量能夠滿足后期使用需求。在選擇變壓器容量時(shí)應(yīng)根據(jù)計(jì)算容量情況進(jìn)行分析，以合理化的選擇方式為主。如今變壓器的運(yùn)行負(fù)荷率一般約為85%，而對(duì)于低壓線路中的供電半徑而言，在200 m以下，而當(dāng)供電容量超出500 kW時(shí)，距離應(yīng)大于200 m。同時(shí)，需針對(duì)位置情況進(jìn)行分析，做好變配電所布設(shè)工作，最大限度地靠近負(fù)荷中心，保障供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗目標(biāo)。因?yàn)榻ㄖこ讨袑?duì)供電穩(wěn)定性的要求相對(duì)較高，所以在選擇變壓器時(shí)需要結(jié)合實(shí)際情況，針對(duì)樓層用電需求等進(jìn)行分析，保障變壓器容量、臺(tái)數(shù)等的合理性選擇，在提升節(jié)能效果的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)提高經(jīng)濟(jì)效益的目標(biāo)。

（4）電源、電壓。在建筑供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段，需要從保障供電系統(tǒng)安全性、合理性等層面入手，掌握供電系統(tǒng)負(fù)荷等級(jí)情況，采取高效合理的供電方法，確保供電電源能夠滿足設(shè)計(jì)要求。例如，當(dāng)建筑工程一級(jí)負(fù)荷在容量方面相對(duì)較小，就可以引入兩路市政電源，滿足持續(xù)供電等方面的要求。在供電電源選擇中則可以使用一路獨(dú)立10 kW高壓電源等，并配備柴油發(fā)電機(jī)組，保障消防正常用電，提升消防質(zhì)量。

2.2 建筑配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在建筑配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段中，需要針對(duì)供電電壓情況等進(jìn)行分析，掌握建筑實(shí)際情況，以保障配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性。例如，當(dāng)建筑供電電壓在380 V/220 V時(shí)，在選擇接地系統(tǒng)時(shí)應(yīng)主要以TN-S系統(tǒng)為主。當(dāng)以獨(dú)立建筑為主時(shí)，可以從其他建筑中引入電源，接地系統(tǒng)則可以使用TN-C-S系統(tǒng)。建筑低壓配電系統(tǒng)主要分為樹(shù)干式低壓配電系統(tǒng)和放射式混合配電系統(tǒng)兩種，當(dāng)?shù)叵率邑?fù)荷相對(duì)較大時(shí)，可以選擇放射式配電系統(tǒng)。當(dāng)存在大容量桿線時(shí)，需要使用封閉式母線槽；而以小容量桿線為主時(shí)，則需要使用銅心塑料電纜等。在建筑動(dòng)力、照明系統(tǒng)中則可以使用低壓配電柜中電源母線滿足供電要求，而對(duì)于建筑火災(zāi)應(yīng)急照明系統(tǒng)、消防電梯等來(lái)講，則可以使用雙回路供電等，同時(shí)需要在線路的末端配電箱中增加自動(dòng)切換系統(tǒng)功能，以滿足自投自復(fù)等要求[3]。

2.3 接地、等電位聯(lián)結(jié)系統(tǒng)

對(duì)建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求、實(shí)際情況等進(jìn)行分析，在收集相關(guān)資料的基礎(chǔ)上確保聯(lián)結(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性。例如，在建筑使用市政公用變壓器進(jìn)行供電時(shí)，可以將接地系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)門(mén)T接地系統(tǒng)，并增加相應(yīng)的保護(hù)線等，提升其接地方面的安全性。由于建筑供配電系統(tǒng)中等電位聯(lián)結(jié)系統(tǒng)屬于設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)，對(duì)降低接觸電壓等方面有著較高的作用，可以避免出現(xiàn)觸點(diǎn)事故，保障人員的安全性，因此，在建筑接地系統(tǒng)、等電位聯(lián)結(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，需要嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范要求，做好供配電系統(tǒng)接地故障保護(hù)設(shè)計(jì)研究工作，當(dāng)受到多種因素限制使得接地故障保護(hù)難以滿足具體要求，需要從局部范圍出發(fā)，做好局部等電位聯(lián)結(jié)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(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（1）落實(shí)節(jié)能設(shè)計(jì)要求。在建筑中對(duì)電能的要求比較嚴(yán)格，而電能又是保障現(xiàn)代社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重點(diǎn)因素之一。因此，在建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，需要堅(jiān)持從節(jié)能設(shè)計(jì)角度出發(fā)，以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展目標(biāo)。由于建筑供配電系統(tǒng)在運(yùn)行階段中必然會(huì)產(chǎn)生電能消耗等問(wèn)題，如果對(duì)節(jié)能設(shè)計(jì)的重視度不夠，容易產(chǎn)生電能浪費(fèi)等問(wèn)題。因此，在設(shè)計(jì)階段需要找準(zhǔn)設(shè)計(jì)重點(diǎn)。第一，在使用10 kV電壓等級(jí)供電時(shí)，應(yīng)當(dāng)及時(shí)做好變配電所布設(shè)工作，以靠近負(fù)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(shí)現(xiàn)減少電能損耗目標(biāo)。第二，當(dāng)變壓器負(fù)載率在50%以上、60%以下時(shí)，變壓器有功功率損耗值最低，當(dāng)出現(xiàn)負(fù)載增加時(shí)，需要配備較多的變壓器提升供電質(zhì)量，這必然會(huì)導(dǎo)致成本的增加。因此，在建筑工程供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，需要選擇低損耗節(jié)能性干式變壓器等，在降低空載損耗的基礎(chǔ)上提升負(fù)載率控制效果，保障運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性與合理性。第三，針對(duì)空調(diào)負(fù)荷季節(jié)性特點(diǎn)進(jìn)行分析，在滿足實(shí)際運(yùn)行要求的基礎(chǔ)上設(shè)置獨(dú)立變壓器等，以滿足季節(jié)性的需求，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗發(fā)展目標(biāo)。

（2）提升抑制諧波設(shè)計(jì)效果。在建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中諧波源主要包含換流、鐵心、照明、空調(diào)等設(shè)備，而諧波對(duì)供配電系統(tǒng)的影響相對(duì)較大，會(huì)降低電動(dòng)機(jī)的工作質(zhì)量，同時(shí)增加發(fā)熱量等。因此，為了抑制諧波，需要做好供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究工作。第一，使用接線組合理的變壓器，以抑制系統(tǒng)中的諧波電流。第二，增設(shè)有源電力濾波器，及時(shí)消除電網(wǎng)中產(chǎn)生的諧波，以提升降耗效果，滿足節(jié)能要求。第三，使用靜止無(wú)功發(fā)生器，在合理范圍內(nèi)提升功率因數(shù)，避免出現(xiàn)三相不平衡等問(wèn)題，有效解決諧波污染問(wèn)題。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段，需要針對(duì)建筑實(shí)際情況、使用情況等進(jìn)行分析，及時(shí)引入先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念，全面貫徹可持續(xù)發(fā)展，做好各個(gè)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)與研究工作，從而制訂有效的方案，找準(zhǔn)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)與重點(diǎn)，提升建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作的質(zhì)量。