建筑電氣中供配電線路設(shè)計(jì)要點(diǎn)研究

李錦昊 太原富力城房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)有限公司

1 前言

在進(jìn)行建筑電氣設(shè)計(jì)中，發(fā)揮節(jié)能降耗理念的指導(dǎo)作用，使供配電線路系統(tǒng)設(shè)計(jì)更具合理性。具體的設(shè)計(jì)工作中要嚴(yán)格遵循供配電設(shè)計(jì)的原則展開(kāi)，以獲得良好的節(jié)能效果及使用體驗(yàn)。但是由于建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)中需要考慮各種影響因素，諸如電氣系統(tǒng)有特殊的功能需求，或者在電氣施工中需要多項(xiàng)專(zhuān)業(yè)交叉施工等等，對(duì)供配電線路不斷完善，對(duì)各種設(shè)計(jì)問(wèn)題有效解決，確保供配電線路設(shè)計(jì)的科學(xué)合理性，不僅節(jié)約能源、降低能耗，還可以保證工程質(zhì)量。

2 建筑電氣供配電線路設(shè)計(jì)中需要遵循的原則

在進(jìn)行建筑電氣供配電線路設(shè)計(jì)中，要滿足實(shí)用性原則、安全性原則和經(jīng)濟(jì)性原則。

其一，實(shí)用性原則。建筑電氣供配電線路的功能是否正常發(fā)揮是保證建筑電氣正常運(yùn)行的關(guān)鍵，所以，在線路設(shè)計(jì)中要發(fā)揮其實(shí)用價(jià)值，使用戶的需求得到滿足，保證電能高效穩(wěn)定地傳輸[1]。

其二，安全性原則。建筑電氣工程是建筑工程中的重要內(nèi)容，其不僅覆蓋范圍廣，而且內(nèi)容非常復(fù)雜。供配電線路貫穿于整個(gè)的建筑工程全過(guò)程，對(duì)電氣設(shè)備是否能夠穩(wěn)定運(yùn)行、是否能夠安全供電都起到了決定性的作用。

其三，經(jīng)濟(jì)性原則。建筑工程項(xiàng)目要提高經(jīng)濟(jì)效益，就要控制好工程成本。一些單位安裝電氣系統(tǒng)中過(guò)于強(qiáng)調(diào)經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)，忽視了經(jīng)濟(jì)效益。電氣設(shè)計(jì)中遵循經(jīng)濟(jì)性原則，合理利用節(jié)能設(shè)備是非常必要的。

3 建筑電氣節(jié)約能源所涉及的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 建筑電氣系統(tǒng)應(yīng)用變壓器節(jié)能技術(shù)

在對(duì)變壓器系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)的過(guò)程中可以采用多種供電方案：如采用兩臺(tái)1000kVA的變壓器對(duì)變電所集中設(shè)置，變電所與用電負(fù)荷之間的距離比較遠(yuǎn)，外部低壓電纜很有多的出線回路，有很長(zhǎng)的配電線路，而且資金投入量比較高，需要消耗很多的運(yùn)行費(fèi)用，高低壓設(shè)備一次投資量不是很多；或是對(duì)兩臺(tái)大容量的變壓器進(jìn)行分解，使其成為多個(gè)為小容量較的變壓器，以箱式變電站的型式進(jìn)行電能供應(yīng)，使變配電設(shè)施與負(fù)荷中心之間比較接近，這種方案高低壓設(shè)備一次投資量比較大，供電有很高的可靠性，而且運(yùn)行費(fèi)用不是很高。其運(yùn)行的時(shí)間比較長(zhǎng)，節(jié)能效果就更加明顯，但是只這種方案也存在不足之處，即箱變與用電負(fù)荷中心之間的距離比較近，布置不是很集中，不利于管理，而且占地面積很大[2]。在實(shí)際設(shè)計(jì)應(yīng)用中，應(yīng)依據(jù)建設(shè)條件，如地塊面積，市政接駁點(diǎn)位置，當(dāng)?shù)毓╇娋忠?，及地方建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等，對(duì)于不同的供電方案進(jìn)行比較，選擇最優(yōu)方案。

3.2 建筑電氣系統(tǒng)應(yīng)用供配電線路節(jié)能技術(shù)

工程建筑的供配電線路很長(zhǎng)，且多種多樣，在電能傳輸?shù)臅r(shí)候消耗量非常大，要對(duì)線路節(jié)能設(shè)計(jì)，就要重點(diǎn)考慮導(dǎo)體的長(zhǎng)度、使用的材料和導(dǎo)體截面積。將供電線路長(zhǎng)度縮短，布置供電變壓器的時(shí)候要圍繞著負(fù)荷中心進(jìn)行，且保證規(guī)范要求的供電半徑，將線路距離縮短，這樣可以滿足實(shí)用性，也可以滿足經(jīng)濟(jì)性，在選擇銅導(dǎo)體的時(shí)候橫截面積要大一些。在制定供配電方案的時(shí)候，要根據(jù)負(fù)荷性質(zhì)和容量，按照安全、可靠、經(jīng)濟(jì)和便于管理的原則，將低壓供電半徑縮短，提高供電質(zhì)量[3]。

4 當(dāng)前供配電線路設(shè)計(jì)存在的不足

4.1 低壓配電導(dǎo)體末端分支線路比較長(zhǎng)

低壓配電導(dǎo)體截面的導(dǎo)體載流量、電壓損失、熱穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度都要滿足要求。在具體的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員對(duì)電壓損失、熱穩(wěn)定性不夠重視，特別是低壓配電導(dǎo)體末端分支線路比較長(zhǎng)的時(shí)候，很容易產(chǎn)生電壓損失，而且還會(huì)超出允許值。如果情況比較嚴(yán)重，由于線路比較長(zhǎng)，導(dǎo)線比較細(xì)，此時(shí)短路電流非常小，短路保護(hù)裝置不能很好地發(fā)揮保護(hù)作用，就會(huì)導(dǎo)致整條故障配電回路導(dǎo)線以及與這個(gè)回路緊貼的配電回路導(dǎo)線的絕緣都受到影響，主要是由于高溫熔化造成破損嚴(yán)重而報(bào)廢，必然會(huì)有火災(zāi)隱患存在。

規(guī)范未規(guī)定低壓配電導(dǎo)線末端分支線長(zhǎng)度，技術(shù)措施要求控制在50m以內(nèi)。C型小型斷路器的瞬時(shí)動(dòng)作電流值要達(dá)到長(zhǎng)延時(shí)整定電流的5～10倍之間倍。通過(guò)計(jì)算可知，C型小型斷路器保護(hù)2.5mm2銅芯導(dǎo)線的整定電流是16A。當(dāng)線路長(zhǎng)度不超過(guò)50m時(shí)，電壓損失和短路保護(hù)靈敏度符合規(guī)范。

如果線路非常長(zhǎng)的時(shí)候，就要驗(yàn)證電壓損失和短路保護(hù)靈敏度。如果短路保護(hù)靈敏度不滿足要求，則應(yīng)降低小型斷路器長(zhǎng)延時(shí)整定電流的整定值，以降低短路保護(hù)的瞬時(shí)動(dòng)作電流值。如果小型斷路器長(zhǎng)延時(shí)整定電流的整定值由于負(fù)荷電流受到限制不能降低的時(shí)候，可采用具有B型跳閘特性的小型斷路器，其瞬時(shí)動(dòng)作電流值與長(zhǎng)延時(shí)整定電流相比較，僅僅為3～5倍之間。

4.2 低壓配電柜出線電纜截面非常小

許多設(shè)計(jì)人員僅根據(jù)電壓損失和允許載流容量選擇低壓配電導(dǎo)線截面，而對(duì)于小容量配電回路，則選擇非常小的導(dǎo)線截面，不考慮低壓配電導(dǎo)線截面必須滿足熱穩(wěn)定性要求。特別是當(dāng)系統(tǒng)高壓側(cè)短路容量較大，變壓器容量也較大時(shí)，變壓器低壓側(cè)短路電流較大。短路故障時(shí)，小截面電纜因不滿足熱穩(wěn)定性要求而燒毀。因此，變配電所低壓配電柜的出線截面積除滿足過(guò)載保護(hù)和電壓損失的要求外，還必須驗(yàn)證電纜截面積小的時(shí)候電纜熱穩(wěn)定性。

5 供配電線路設(shè)計(jì)不足的解決措施

5.1 應(yīng)用BIM設(shè)計(jì)供配電線路

在供配電線路設(shè)計(jì)之前需要到工程現(xiàn)場(chǎng)做好測(cè)繪工作，設(shè)計(jì)人員要全面了解甲方的需求，明確建筑結(jié)構(gòu)。在進(jìn)行供配電線路設(shè)計(jì)的時(shí)候，將甲方的需求作為設(shè)計(jì)出發(fā)點(diǎn)，還要確保供配電線路設(shè)計(jì)與建筑結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況相符合，有很好的合理性，且具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。在進(jìn)行供配電線路設(shè)計(jì)中，要供配電設(shè)備布設(shè)位置詳細(xì)分析，將鋪設(shè)主要管道線路的方案確定下來(lái)。按照傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式，僅僅是在CAD二維圖紙上描繪，用簡(jiǎn)單的線條表達(dá)平面設(shè)計(jì)方案，明確供配電設(shè)備的布設(shè)情況，表達(dá)管線的鋪設(shè)情況，會(huì)存在嚴(yán)重的精度不足問(wèn)題，不能將電氣專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容與其他專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容的三維建設(shè)關(guān)系充分反映出來(lái)。應(yīng)用BIM軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以對(duì)測(cè)量以及布局準(zhǔn)確控制，確保建筑供配電線路細(xì)部能夠精確展示，方便后期核算專(zhuān)業(yè)精準(zhǔn)計(jì)算施工量。設(shè)計(jì)人員對(duì)于供配電線路設(shè)計(jì)的各個(gè)部位精確把握，使得供配電線路設(shè)計(jì)有較高的精準(zhǔn)度[4]。

5.2 在設(shè)計(jì)的過(guò)程中要合理應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)

應(yīng)用BIM技術(shù)可以繪制二維三維圖樣。在BIM設(shè)計(jì)中，與建筑供配電線路有關(guān)的數(shù)據(jù)量并不是很豐富。為了更好地滿足建筑供配電線路設(shè)計(jì)要求，將相應(yīng)的設(shè)計(jì)族庫(kù)建立起來(lái)是非常必要的，使得數(shù)據(jù)信息得到保護(hù)，提高其真實(shí)、可靠性，且保證數(shù)據(jù)信息全面，為后續(xù)的設(shè)計(jì)工作創(chuàng)造良好的條件。在建筑供配電線路設(shè)中，其大范圍覆蓋，而且有很高的要求，有關(guān)工作人員需要按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)將族庫(kù)建立起來(lái)，保證電氣設(shè)備的型號(hào)、規(guī)格的理想化，以此為參考展開(kāi)后續(xù)的設(shè)計(jì)工作，確保設(shè)計(jì)內(nèi)容合理。建立建筑供配電線路族庫(kù)的時(shí)候，對(duì)于上游與下游傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的需求明確，保證信息及時(shí)傳遞，且信息安全，分析更加精準(zhǔn)[5]。

6 供配電線路設(shè)計(jì)要點(diǎn)

6.1 對(duì)供配電線路合理分類(lèi)

建筑供配電線路設(shè)計(jì)中，強(qiáng)化節(jié)能效應(yīng)，就要針對(duì)不同的建筑形式做好分類(lèi)工作[6]。高壓供配電線路是指將超高壓或高壓經(jīng)過(guò)的變配電設(shè)備按照一定的接線方式連接起來(lái)的線路，其主要作用是將發(fā)電廠輸出的高壓電進(jìn)行傳輸、分配和降壓后輸出，并使其作為各種低壓供配電線路的電能來(lái)源[6]。低壓供配電線路是指對(duì)380V/220V低壓電進(jìn)行傳輸和分配的線路，其通?？芍苯幼鳛楦饔秒娫O(shè)備或用電場(chǎng)所的電源使用。建筑的功能不同、用途不同，在設(shè)計(jì)供配電線路的時(shí)候要明確設(shè)計(jì)原則以及所要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，合理設(shè)計(jì)線路。設(shè)計(jì)人員需要對(duì)電氣系統(tǒng)所發(fā)揮的功能明確，對(duì)于功能需求深入了解，明確電氣的規(guī)模以及所屬類(lèi)型，優(yōu)化供配電線路設(shè)計(jì)，并在線路敷設(shè)和連接技術(shù)上進(jìn)行改良，以更好地發(fā)揮其功能，且獲得節(jié)能效果。

6.2 合理選擇導(dǎo)線

在設(shè)計(jì)供配電線路的時(shí)候，要合理選擇導(dǎo)線。供配電線路的導(dǎo)線選擇中，要求導(dǎo)線允許載流量大于負(fù)荷計(jì)算電流，導(dǎo)線規(guī)格不得小于規(guī)范規(guī)定的最小規(guī)格，如果為地埋電纜，就必須使用鎧裝的、室外露天就必須使用耐候型，電纜的額定電壓與系統(tǒng)電壓相匹配[7]。在設(shè)計(jì)供配電線路的時(shí)候，要采取必要的安全保護(hù)措施。對(duì)于民用建筑和商用建筑，在選用導(dǎo)線的時(shí)候要有所區(qū)別。選擇電纜的時(shí)候，比較常用的是鋁材料和銅材料的電纜，在選擇之前，要對(duì)橫截面相同情況下不同材質(zhì)導(dǎo)線的差別認(rèn)真觀察并詳細(xì)分析。

6.3 注重線路保護(hù)裝置設(shè)計(jì)

建筑內(nèi)部的空間結(jié)構(gòu)不同，對(duì)于儀器設(shè)備的保護(hù)要求也存在差異，有必要對(duì)配電室設(shè)置保護(hù)元件。保護(hù)裝置主要用于配電線路的短路保護(hù),要求在被保護(hù)線路的末端發(fā)生單相接地短路以及兩相短路時(shí),其短路電流值應(yīng)大于或等于熔斷器熔體額定電流的4倍；如用斷路器保護(hù),則應(yīng)大于或等于斷路器過(guò)電流脫扣器整定電流的1.5倍，確保供配電設(shè)備正常運(yùn)行，電能使用效率提高，且獲得能源節(jié)約的效果[8]。

7 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)上面的研究可以明確，當(dāng)前設(shè)計(jì)單位改革不斷深入，在激烈的市場(chǎng)環(huán)境中，設(shè)計(jì)單位需要做好準(zhǔn)備迎接各種挑戰(zhàn)。在進(jìn)行供配電線路設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要嚴(yán)格遵循原則，面對(duì)當(dāng)前所存在的各種問(wèn)題要采取有效措施解決，掌握供配電線路設(shè)計(jì)要點(diǎn)，以保證工程質(zhì)量。