建筑供配電自動(dòng)化系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)研究

陳雪靜

摘 要：目前，城市高層建筑承載著多樣化的建筑需求，其供配電系統(tǒng)的節(jié)能建筑的設(shè)計(jì)工作就顯得十分必要。高層建筑的供配電系統(tǒng)比較復(fù)雜，節(jié)能設(shè)計(jì)的要求較高。在高層建筑實(shí)際的供配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)工作中，既要滿(mǎn)足建筑的用電要求，又要發(fā)揮節(jié)能功能，就需要了解其主要的內(nèi)容和技術(shù)要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：建筑工程;供配電自動(dòng)化系統(tǒng);節(jié)能技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TU852 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 供配電系統(tǒng)總體規(guī)劃概述

設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)總體規(guī)劃方案的過(guò)程中，應(yīng)充分考慮負(fù)荷的性質(zhì)、電器設(shè)備的性能、電氣設(shè)備的容量、供電距離及其負(fù)荷的分布情況，并確定供電電壓的等級(jí)，科學(xué)、合理地設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)。針對(duì)節(jié)能以及投資成本而言，可以通過(guò)簡(jiǎn)化接線(xiàn)并減少配變電級(jí)數(shù)來(lái)達(dá)到節(jié)能、降資目的。同時(shí)，還可根據(jù)負(fù)荷的特性和運(yùn)行效率選擇變壓器的數(shù)量和容量。針對(duì)受晝夜或者季節(jié)性影響波動(dòng)幅度較大的負(fù)荷，可結(jié)合負(fù)荷的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)因素計(jì)算變壓器的容量。

通常情況下，當(dāng)供電電壓較高時(shí)，線(xiàn)路中的電流反而會(huì)越小，線(xiàn)路消耗的電能也會(huì)隨之變小?？傋冸娬疽约芭潆娬緫?yīng)盡可能靠近負(fù)荷中心，以縮減供電半徑，減少供電線(xiàn)路的損耗。在供配電系統(tǒng)的可控范圍內(nèi)，適當(dāng)提升線(xiàn)路的電壓等級(jí)則可有效提高能源的利用率，達(dá)到節(jié)能目的。然而，在線(xiàn)路提升電壓等級(jí)的過(guò)程中，也對(duì)電氣設(shè)備的絕緣性能提出了更高的要求，使得成本也相應(yīng)地有所增加。因此，在提升線(xiàn)路的電壓等級(jí)時(shí)必須考慮其經(jīng)濟(jì)性，在技術(shù)經(jīng)濟(jì)對(duì)比合理的基礎(chǔ)上才能提升線(xiàn)路的電壓等級(jí)。

2 建筑供配電自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求

基于現(xiàn)階段的實(shí)際情況，我們對(duì)于建筑物供配電自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求主要分為5個(gè)方面，分別是自動(dòng)化無(wú)人操作能力、較強(qiáng)的系統(tǒng)保護(hù)與協(xié)調(diào)能力、較強(qiáng)的抗干擾能力、良好的適應(yīng)于擴(kuò)展能力以及可靠地遠(yuǎn)程通信功能，下面將對(duì)這5個(gè)基本方面的設(shè)計(jì)要求作簡(jiǎn)要闡述。就自動(dòng)化無(wú)人操作而言，在建筑物供配電設(shè)計(jì)中我們的首要目標(biāo)是要放在自動(dòng)化上，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是要滿(mǎn)足在無(wú)人條件下自動(dòng)化系統(tǒng)能夠按照設(shè)計(jì)人員事先設(shè)計(jì)好的程序完成相應(yīng)的工作，這個(gè)功能的實(shí)現(xiàn)需要系統(tǒng)具有把實(shí)時(shí)檢測(cè)到的信息通過(guò)一定形式的轉(zhuǎn)換形成相應(yīng)的命令，從而指揮各個(gè)電氣設(shè)備做出相應(yīng)的反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制;就系統(tǒng)保護(hù)與協(xié)調(diào)能力而言，建筑物供配電自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)含量高，供配電系統(tǒng)的正常運(yùn)行依賴(lài)于系統(tǒng)的穩(wěn)定性，需要我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)采取相應(yīng)措施保障系統(tǒng)的安全，對(duì)于自動(dòng)化系統(tǒng)安全而言，最大的威脅來(lái)源于突發(fā)性斷電，因此我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該考慮加強(qiáng)繼電保護(hù)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的相對(duì)獨(dú)立性，保障系統(tǒng)安全;就抗干擾能力而言，自動(dòng)化系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中可能遇到來(lái)自系統(tǒng)內(nèi)部和系統(tǒng)外部的各種干擾，因此我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)該事先考慮好這些問(wèn)題出現(xiàn)的情況，對(duì)于系統(tǒng)內(nèi)部干擾問(wèn)題，我們可以通過(guò)盡可能的保障內(nèi)部各個(gè)系統(tǒng)的相對(duì)獨(dú)立性解決相應(yīng)的問(wèn)題，對(duì)于系統(tǒng)外部問(wèn)題，我們只有在設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)留一定程度的抗干擾能力解決問(wèn)題;對(duì)于適應(yīng)與擴(kuò)展能力而言，建筑物配電自動(dòng)化系統(tǒng)需要基于實(shí)際情況做出適應(yīng)性設(shè)計(jì)，并能夠滿(mǎn)足配電系統(tǒng)后期的發(fā)展需要。

3 供配電自動(dòng)化系統(tǒng)構(gòu)成

3.1 硬件

建筑物配電自動(dòng)化系統(tǒng)硬件構(gòu)架設(shè)計(jì)一般采用分析分布的結(jié)構(gòu)形式，主要由三個(gè)部分組成，分別是站基層、間隔層和設(shè)備層。站基層的主要作用是實(shí)現(xiàn)信息的遠(yuǎn)程傳遞和對(duì)監(jiān)測(cè)變電站的實(shí)時(shí)監(jiān)控，并作為一個(gè)類(lèi)似于信息中轉(zhuǎn)站的地方，上傳采集的基本數(shù)據(jù)到控制中心并傳遞執(zhí)行管理中心發(fā)布的工作命令，其功能的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)相應(yīng)設(shè)備的合理布置和系統(tǒng)化管理運(yùn)行;間隔層的主要作用是保障綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的正常運(yùn)行，有效提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠度，間隔層主要由測(cè)控單元組成，也能夠直接檢測(cè)到保護(hù)局、變壓器的信息，并實(shí)時(shí)反饋，保障繼電設(shè)備的獨(dú)立運(yùn)行，維護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性;設(shè)備層主要由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、以太網(wǎng)交換器和服務(wù)器三個(gè)部分組成，主要作用是實(shí)現(xiàn)信息的采集、處理和傳遞。

3.2 軟件

建筑物配電自動(dòng)化系統(tǒng)軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)主要由現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控部分、遠(yuǎn)程控制部分以及數(shù)據(jù)庫(kù)報(bào)表查詢(xún)部分三個(gè)部分組成?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控部分主要有兩個(gè)程序構(gòu)成，分別是后臺(tái)數(shù)據(jù)處理程序和監(jiān)控人機(jī)界面程序，后臺(tái)處理程序作用是能夠智能進(jìn)行協(xié)議的轉(zhuǎn)換，以便實(shí)現(xiàn)接入人機(jī)界面，監(jiān)控人機(jī)界面程序作用是通過(guò)圖表形式淺顯易懂的反映出各個(gè)部分的工作狀態(tài)以及相應(yīng)的工作參數(shù);遠(yuǎn)程控制部分主要作用是在滿(mǎn)足系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠的前提下，保障遠(yuǎn)程控制對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工作的控制權(quán)限，這樣就能實(shí)現(xiàn)上級(jí)監(jiān)控中心對(duì)于變電所的實(shí)時(shí)監(jiān)控和控制;數(shù)據(jù)庫(kù)報(bào)表查詢(xún)部分包括變電所工作時(shí)的所有數(shù)據(jù)，比如對(duì)于其正常狀態(tài)、維修狀態(tài)的系統(tǒng)性的信息記錄，還能通過(guò)相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理以更清晰明了的方式反映出變電站的工作狀態(tài)。

4 建筑供配電自動(dòng)化節(jié)能技術(shù)要點(diǎn)

4.1 線(xiàn)路的節(jié)能要點(diǎn)

當(dāng)線(xiàn)路的負(fù)荷功率較為穩(wěn)定時(shí)，線(xiàn)損與功率因數(shù)和線(xiàn)路電壓的關(guān)系為負(fù)相關(guān)關(guān)系，反之，其與電阻的阻值成正比，因此，可以通過(guò)控制電阻的方法來(lái)降低線(xiàn)路損耗。

控制好電路中導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)度：若要降低電路損耗，則必須合理控制電路的導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度，以縮短導(dǎo)線(xiàn)之間的距離。為此，必須科學(xué)布設(shè)變電站，根據(jù)線(xiàn)路的分布情況在中心區(qū)域設(shè)計(jì)變電站，同時(shí)還需架設(shè)拉伸線(xiàn)路。針對(duì)低壓配電系統(tǒng)的施工必須選擇無(wú)需回路的設(shè)備，合理調(diào)整導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度，以確保供配電系統(tǒng)能夠快速、高效傳送電能。

控制好導(dǎo)線(xiàn)的電阻：在選擇導(dǎo)線(xiàn)的過(guò)程中，應(yīng)首選電阻值較小且電阻較低的導(dǎo)線(xiàn)，在所有的導(dǎo)線(xiàn)中，銅線(xiàn)的導(dǎo)電性能是最好的且還能有效控制能耗。所以，施工過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)選用銅線(xiàn)。與此同時(shí)，還需適當(dāng)擴(kuò)寬導(dǎo)線(xiàn)的橫截面以降低電阻，若要控制電阻值，必須確保熱量以及電流負(fù)荷處于穩(wěn)定狀態(tài)[1]。

4.2 平衡三相負(fù)荷

若要將三相負(fù)荷的不平衡能耗降至最低，那么就必須調(diào)整三相負(fù)荷以確保不平衡能夠滿(mǎn)足規(guī)定要求：第一，必須確保中性線(xiàn)電流強(qiáng)度始終等同于額定電流的1/4。第二，第一分支部分和干線(xiàn)的不平衡需控制在20%以?xún)?nèi)。第三，三相配電干線(xiàn)的分布必須均衡，確保最大相負(fù)荷要保持在三相負(fù)荷均衡值的115%以上，最小相負(fù)荷要保持在三相負(fù)荷均衡值的85%以上。第四，配電變壓器所在位置的電流不平衡需控制在10%以?xún)?nèi)。

4.3 電器設(shè)備的選擇

電氣設(shè)備作為供配電系統(tǒng)中最為重要的基礎(chǔ)設(shè)備，其應(yīng)用范圍較廣且數(shù)量繁多，對(duì)于電器設(shè)備而言，單個(gè)的電器設(shè)備通常只需消耗極少的電能。然而，由于整個(gè)供配電系統(tǒng)中布設(shè)了大量的電器設(shè)備，當(dāng)這些電氣設(shè)備運(yùn)行時(shí)，必然會(huì)消耗大量的電能，因此，在設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)時(shí)應(yīng)盡可能地選擇一些節(jié)能降耗的電器設(shè)備。

供配電系統(tǒng)中的各種用電設(shè)備均（例如電動(dòng)機(jī)和變壓器）具有一定的電感能力，當(dāng)供配電系統(tǒng)通電之后，就會(huì)產(chǎn)生無(wú)功電流，這些無(wú)功電流會(huì)通過(guò)高壓和低壓線(xiàn)路傳輸?shù)矫恳粋€(gè)電器設(shè)備的終端，這將會(huì)大大增加電能損耗量。因此，在設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)的過(guò)程中，就應(yīng)考慮這一問(wèn)題，合理設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)以此來(lái)減少這種消耗。同時(shí)，若要提升電器設(shè)備的功率因數(shù)，就需減小電氣設(shè)備的無(wú)功損耗，只有這樣才能達(dá)到節(jié)能降耗目的。在電力系統(tǒng)中，功率因數(shù)作為關(guān)鍵的技術(shù)數(shù)據(jù)，可使用其來(lái)衡量電氣設(shè)備的使用效率。所以，在設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)的過(guò)程中，應(yīng)盡可能地使用功率因數(shù)相對(duì)較高的電器設(shè)備。選擇電動(dòng)機(jī)時(shí)，必須充分考慮各種因素，例如發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)次數(shù)和負(fù)荷性質(zhì)，以防產(chǎn)生不必要的電能損耗。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，目前，我國(guó)現(xiàn)代城市化發(fā)展的進(jìn)程加快，一定程度上致使建筑對(duì)電能的需求量也在不斷擴(kuò)大，電氣系統(tǒng)已成為城市建設(shè)必不可少的應(yīng)用，供配電自動(dòng)化系統(tǒng)有助于建筑設(shè)備在管理和控制中充分提高設(shè)備的工作效率，增加可靠性，進(jìn)而為用戶(hù)提供更加舒適的居住體驗(yàn)。但是在建筑耗能的問(wèn)題中，與我國(guó)建立節(jié)約型社會(huì)的理念相悖，所以通過(guò)積極運(yùn)用科學(xué)的節(jié)能技術(shù)有助于實(shí)現(xiàn)建筑的綠色、環(huán)保型。所以對(duì)于建筑供配電自動(dòng)化系統(tǒng)的節(jié)能控制進(jìn)行探討很有意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]關(guān)艷翠.淺析電氣自動(dòng)化工程中的節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)[J].科技經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)，2014，30（08）：8.

[2]陸偉.電氣自動(dòng)化的節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)研究[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2015，22（07）：94-95.