淺述電力傳輸?shù)陌l(fā)展及在建筑電氣方面的應(yīng)用

朱志祥

摘 要：現(xiàn)階段，我國有兩個電網(wǎng)，即國家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)。電網(wǎng)的全面覆蓋對電力傳輸?shù)陌踩?、?jīng)濟性、美觀性提出了更高的科研要求。本文先簡述電力傳輸?shù)募夹g(shù)發(fā)展，重點敘述現(xiàn)階段電力傳輸和在建筑電氣方面的技術(shù)應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：照明;配電系統(tǒng);電氣的發(fā)展;電網(wǎng);電力傳輸

引 言

愛迪生發(fā)明電燈泡的故事可謂家喻戶曉，更長壽命的燈泡的發(fā)明為電氣進入建筑打下了堅實的基礎(chǔ)。利用蒸汽機推動線圈在磁場旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生電流而發(fā)明了發(fā)電機。若在技術(shù)上能夠?qū)㈦娔軅鬏數(shù)角Ъ胰f戶的問題，工廠和住宅就有了動力的來源。經(jīng)過多次實驗，世界上第一家供電公司誕生于1879年美國的舊金山，一座實驗電廠向周邊的用戶出售了電能。

用戶在接受到電能后，在小區(qū)內(nèi)部如何進行配電系統(tǒng)的設(shè)計？當國家的電網(wǎng)規(guī)模越來越廣泛，電力傳輸在技術(shù)更新上有哪些現(xiàn)階段和未來的發(fā)展呢？本文將一一闡述：

一、用戶端的配電系統(tǒng)

下圖是國內(nèi)某用戶低壓配電系統(tǒng)的具體型式：

此圖為某小區(qū)變電所的典型案例。即通常所說的“兩進線一母聯(lián)”。兩條高壓線路同時供電，非消防電源的單電源設(shè)備僅僅從其中一臺變壓器側(cè)低壓出線柜引出;而電梯、消防泵等消防電源以及其他重要一、二級負荷的用電，接自兩臺變壓器的出線柜。若當1#變壓器停電或故障，雙電源設(shè)備將在末端切換，使用另一臺變壓器的電能，請情況下雙電源的重要負荷設(shè)備仍然有電運行，以確保安全。此時，1#變壓器的三級負荷處于停電狀態(tài)，以確保一、二級負荷的正常運行。

中間的低壓母聯(lián)柜，正常情況下處于分閘狀態(tài)。火災(zāi)發(fā)生時，同時其中一臺變壓器停電或故障時，母聯(lián)柜合閘，且同時故障變壓器出線開關(guān)自動分閘聯(lián)鎖。

二、電力聯(lián)網(wǎng)

供電系統(tǒng)的一個特點或弊端——發(fā)出的電能必須與消耗的電能相等。時至今日，人們依然無法對大量電能進行有效存儲，比如抽水儲能、蓄電池儲能、制冰儲能、燒開水儲能……均不能很好解決這個問題。為此建立多臺發(fā)電機組——水力、風力、火力、太陽能、核電……聯(lián)結(jié)成電網(wǎng)，火力、風力等發(fā)電作為補充電能，更加經(jīng)濟與高效。

因此，在某些時候供電公司直接購買電力比自己直接發(fā)電更加經(jīng)濟。以我國為例，三峽發(fā)電站為用戶提供了絕大部分的電能，在水資源匱乏的季節(jié)，供電公司可以購買風力、太陽能等小發(fā)電廠的電能。

三、電力傳輸及安全保護

電力聯(lián)網(wǎng)也帶來了新的問題——系統(tǒng)短路故障的可能性增加，需要準確及時的大容量的斷路器切斷局部故障電流，否則如同多米諾骨牌效應(yīng)，會波及到整個電網(wǎng)，導(dǎo)致大面積停電的事故。

通過導(dǎo)線進行的電力傳輸?shù)娜魏我粋€故障都會導(dǎo)致電流值的變化。高壓架空線路的故障方面，我國在35萬kV以上高壓線路加裝避雷線保護，雷電高發(fā)地區(qū)即便10kV線路也加裝了避雷線。通過變壓器、發(fā)電機中性點低阻抗對地連接將部分故障電流接入大地，斷路器的動作能夠在故障時隔離其余部分的電流。在電力傳輸方面的很多經(jīng)驗證明，高速而技術(shù)先進的斷路器能夠消除大部分故障電流。因此，斷路器的研發(fā)依然是今后持續(xù)研究的重點課題。

隨著新的熔斷器、絕緣子、接地裝置等保護設(shè)備的技術(shù)進步，滅弧技術(shù)的不斷改進，交流電機的廉價性，利用變壓器很方便的升壓降壓，等等優(yōu)點逐步被大多數(shù)人承認。

如下圖：

高壓電的傳輸方面，100年前發(fā)明了可以承受較大機械強度的懸垂式絕緣子。各類高壓保護開關(guān)的不斷發(fā)明和技術(shù)進步，也使得高壓線路更加安全。

低壓系統(tǒng)方面，陸續(xù)研制出了各類斷路器和測量保護設(shè)備，使得“斷電保護”成為了建筑電氣的一門專業(yè)學(xué)科。住宅類建筑電氣的低壓配電系統(tǒng)型式大多采用三相五線制的TN-S、TN-C以及兩者的結(jié)合，在工廠設(shè)備配電保護方面采用設(shè)備金屬外殼直接就地接地的IT型式，均是對人生安全方面的保護的技術(shù)。

即便技術(shù)的不斷改進使得用電安全性極大的提高，但包括歐美等發(fā)達國家在內(nèi)近年來也出現(xiàn)過數(shù)次大面積停電的事故，經(jīng)濟損失巨大。而觸電身亡的人身事故每年不計其數(shù)，更是觸目驚心。因此，人類在利用電能的同時依然在進一步地研究用電的安全性技術(shù)。

結(jié)束語

早期的建筑電氣僅僅是照明。而現(xiàn)代建筑則包括照明、動力用電、消防聯(lián)動、智能化、數(shù)字信息等等內(nèi)容。地球面積有限，人類活動場所的擴大使得建筑物必然向高空發(fā)展，電梯技術(shù)的進步使得無數(shù)的摩天大樓出現(xiàn);防盜、防火、防雷的要求使得建筑電氣系統(tǒng)的智能化及聯(lián)動技術(shù)越來越完善;在人類使用建筑電氣的終端，包括空調(diào)、電視、冰箱在內(nèi)的家用電器、辦公生活所用的電腦、手機等等建筑電氣范疇的產(chǎn)品均改變著我們的生活?？傊祟惖纳铍x不開建筑和電氣，建筑電氣技術(shù)的進步又不斷改善著我們的生活。

參考文獻

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[4] 《工業(yè)與民用建筑配電手冊》 水利電力出版社 1994