建筑供配電系統(tǒng)的設(shè)計探討

王 俊

江西省輕工業(yè)設(shè)計院，江西 南昌 330000

0 引言

隨著城市化進程的不斷提升，我國建筑開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、人口增加等問題，但是也存在著安全、交通、能源消耗等問題。因此，需要對建筑的供配電系統(tǒng)設(shè)計進行研究，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，要想實現(xiàn)節(jié)能降耗發(fā)展目標，就需要針對建筑供配電系統(tǒng)進行研究，從而保障建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計工作的高效開展。供電系統(tǒng)主要涉及電源系統(tǒng)、輸配電系統(tǒng)兩個方面，這兩個方面屬于建筑中用電的源頭，對其進行優(yōu)化能夠從根本上實現(xiàn)節(jié)能目標。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對供電效果產(chǎn)生不利影響，會出現(xiàn)電能損耗等問題。

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)，針對設(shè)備本身、照明方式等情況進行分析，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)浪費等問題。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)計圖的基礎(chǔ)上做好耗能轉(zhuǎn)變工作。相關(guān)開發(fā)人員需加大對新型能源的開發(fā)力度，如風能、太陽能等，同時在合理范圍內(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、建筑功能多樣化等特點，因此在供配電系統(tǒng)設(shè)計中需要從功能區(qū)層面出發(fā)，明確相關(guān)要求，做好設(shè)計工作[1]。

2 建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計分析

2.1 建筑供電系統(tǒng)設(shè)計

（1）負荷等級。在建筑工程中存在供電負荷相對較大等特點，為了保障建筑供電的穩(wěn)定性與安全性，在正式開展供電系統(tǒng)設(shè)計工作前，需要針對建筑用電負荷實際情況進行分析，做好限制分級工作，全面落實區(qū)別對待原則，在保障供電合理性、安全性的基礎(chǔ)上避免出現(xiàn)電力資源浪費等問題。建筑供電系統(tǒng)的負荷等級主要分為一級負荷、二級負荷和三級負荷。當建筑中一級負荷相對比較重要時，對供電系統(tǒng)運行產(chǎn)生影響的空調(diào)用電則需要及時根據(jù)一級負荷完成供電。當建筑中涉及較多的一級負荷時，則需要將空調(diào)用電轉(zhuǎn)變?yōu)槎壺摵傻萚2]。

（2）計算供電。在開展建筑供電系統(tǒng)設(shè)計工作時，要想設(shè)計出最為適合的供電等級、方式、設(shè)備等，就需要針對供電負荷情況等進行準確計算。我國不同地區(qū)的溫度差異相對較大，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)一的標準針對供電負荷進行計算。同時，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，用電需求量相對較大。因此，為了滿足后期使用要求，在供電系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)當及時針對建筑樓層、面積等情況進行分析，堅持合理化設(shè)計原則，確保負荷計算的合理性。

（3）變壓器。在設(shè)計變壓器時，設(shè)計人員要根據(jù)負荷容量、分布情況、功能分區(qū)等進行分析，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)計的數(shù)量能夠滿足后期使用需求。在選擇變壓器容量時應(yīng)根據(jù)計算容量情況進行分析，以合理化的選擇方式為主。如今變壓器的運行負荷率一般約為85%，而對于低壓線路中的供電半徑而言，在200 m以下，而當供電容量超出500 kW時，距離應(yīng)大于200 m。同時，需針對位置情況進行分析，做好變配電所布設(shè)工作，最大限度地靠近負荷中心，保障供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性，實現(xiàn)節(jié)能降耗目標。因為建筑工程中對供電穩(wěn)定性的要求相對較高，所以在選擇變壓器時需要結(jié)合實際情況，針對樓層用電需求等進行分析，保障變壓器容量、臺數(shù)等的合理性選擇，在提升節(jié)能效果的基礎(chǔ)上實現(xiàn)提高經(jīng)濟效益的目標。

（4）電源、電壓。在建筑供電系統(tǒng)設(shè)計階段，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)負荷等級情況，采取高效合理的供電方法，確保供電電源能夠滿足設(shè)計要求。例如，當建筑工程一級負荷在容量方面相對較小，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立10 kW高壓電源等，并配備柴油發(fā)電機組，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

在建筑配電系統(tǒng)設(shè)計階段中，需要針對供電電壓情況等進行分析，掌握建筑實際情況，以保障配電系統(tǒng)設(shè)計的合理性。例如，當建筑供電電壓在380 V/220 V時，在選擇接地系統(tǒng)時應(yīng)主要以TN-S系統(tǒng)為主。當以獨立建筑為主時，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)主要分為樹干式低壓配電系統(tǒng)和放射式混合配電系統(tǒng)兩種，當?shù)叵率邑摵上鄬^大時，可以選擇放射式配電系統(tǒng)。當存在大容量桿線時，需要使用封閉式母線槽；而以小容量桿線為主時，則需要使用銅心塑料電纜等。在建筑動力、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，而對于建筑火災(zāi)應(yīng)急照明系統(tǒng)、消防電梯等來講，則可以使用雙回路供電等，同時需要在線路的末端配電箱中增加自動切換系統(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)

對建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計要求、實際情況等進行分析，在收集相關(guān)資料的基礎(chǔ)上確保聯(lián)結(jié)系統(tǒng)設(shè)計的合理性。例如，在建筑使用市政公用變壓器進行供電時，可以將接地系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)門T接地系統(tǒng)，并增加相應(yīng)的保護線等，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)計關(guān)鍵點，對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)計中，需要嚴格按照相關(guān)規(guī)范要求，做好供配電系統(tǒng)接地故障保護設(shè)計研究工作，當受到多種因素限制使得接地故障保護難以滿足具體要求，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)計要點

（1）落實節(jié)能設(shè)計要求。在建筑中對電能的要求比較嚴格，而電能又是保障現(xiàn)代社會可持續(xù)發(fā)展的重點因素之一。因此，在建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計中，需要堅持從節(jié)能設(shè)計角度出發(fā)，以實現(xiàn)長遠發(fā)展目標。由于建筑供配電系統(tǒng)在運行階段中必然會產(chǎn)生電能消耗等問題，如果對節(jié)能設(shè)計的重視度不夠，容易產(chǎn)生電能浪費等問題。因此，在設(shè)計階段需要找準設(shè)計重點。第一，在使用10 kV電壓等級供電時，應(yīng)當及時做好變配電所布設(shè)工作，以靠近負荷中心為主，做好配電路徑選擇工作，最大程度上縮短線路之間的距離，實現(xiàn)減少電能損耗目標。第二，當變壓器負載率在50%以上、60%以下時，變壓器有功功率損耗值最低，當出現(xiàn)負載增加時，需要配備較多的變壓器提升供電質(zhì)量，這必然會導(dǎo)致成本的增加。因此，在建筑工程供配電系統(tǒng)設(shè)計中，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)上提升負載率控制效果，保障運行的經(jīng)濟性與合理性。第三，針對空調(diào)負荷季節(jié)性特點進行分析，在滿足實際運行要求的基礎(chǔ)上設(shè)置獨立變壓器等，以滿足季節(jié)性的需求，實現(xiàn)節(jié)能降耗發(fā)展目標。

（2）提升抑制諧波設(shè)計效果。在建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計中諧波源主要包含換流、鐵心、照明、空調(diào)等設(shè)備，而諧波對供配電系統(tǒng)的影響相對較大，會降低電動機的工作質(zhì)量，同時增加發(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)三相不平衡等問題，有效解決諧波污染問題。

4 結(jié)束語

綜上所述，在建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計階段，需要針對建筑實際情況、使用情況等進行分析，及時引入先進的設(shè)計理念，全面貫徹可持續(xù)發(fā)展，做好各個環(huán)節(jié)設(shè)計與研究工作，從而制訂有效的方案，找準設(shè)計的要點與重點，提升建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計工作的質(zhì)量。