建筑电气中的供配电线路设计

摘要：电气在我们的生活中占有重要的地位，与我们的生活息息相关，并且提高了人们的生活水平。建筑电气中供配电线路的合理设计，能够在一定的程度上节能电力资源，并且使人们的生活更加方便，因此，加强对其的研究是至关重要的。本文作者结合多年来的工作经验，对建筑电气中的供配电线路设计进行了研究，具有重要的参考意义。

关键词：建筑；电气；供配电线路；设计

中图分类号：S611 文献标识码： A

一、前言

随着我国现代化建设事业的不断发展，我国的建筑行业发展迅速，建筑电气供配电线路设计是建筑装修的重点内容，也是基础内容之一，我们必须掌握相应的设计知识，使建筑电气供配电线路得到很好的设计。

二、建筑电气配电线路设计应遵循的原则

1、满足建筑物的功能要求

满足建筑物的功能要求主要有：满足建筑物不同场所的色温、显色指数以及照度的要求；满足舒适性空调对温度及新风量的要求； 满足医疗建筑、酒店、体育场馆以及餐饮娱乐场所等电气设施用电的要求以及多功能厅、 展厅等照明用电的要求。

2、考虑实际经济效益

不能因为追求节能而不考虑所消耗的投资，随意增加运行的费用。 节能要充分结合实际情况，对经济效益进行评估，经过比较分析，选用合理的节能材料和设备，尽量保证在较短的时间内能够收回在节能方面增加的投资。

3、节省无谓消耗的能量

减少能量的无谓消耗是节能的关键。在进行建筑电气设计时，首先应明确哪些能量的消耗是没有必要的无谓消耗，再结合实际情况选择合适的节能措施。 如消耗在电能传输线路上能量、变压器的功率耗能等都是无用的能量损耗；又如量大面广的照明容量，应通过先进的控制技术和调光技术降低其能量的损耗。 总之，节能设计一定要在满足功能要求、技术先进以及经济合理的原则下进行。

三、配电线路设计

本设计以实验楼为例，实验楼用电器一般有二类: 一类为照明电器, 一类为实验仪器。随着科技的发展, 实验仪器也在不断进步, 其中高、精、尖仪器比例不断增加, 这类仪器对电能质量要求较高, 如何才能满足不同电器的用电要求呢, 供配电线路的设计相当重要, 在设计过程中应注意以下几点。

1、区分负载性质, 采用分路供电及控制

实验楼供电母线一般采用埋地电缆进入, 楼负载较小时,可直接采用 380V/220V 低压母线供电; 负载较大, 则采用3000V-10000V 高压母线供电, 再通过变压器变压后配电。实验楼内负载种类多, 且各种负载对电源及接地要求各不相同,设计时应考虑分路供电。比如电子计算机等一些精密电子仪器, 对电源电压波动及高次谐波很敏感, 电源电压波动大或正弦性差, 都会造成电子设备不能运行或运行效能降低, 使实验不能进行或结果出现偏差。照明线路中的荧光灯等一些非线性负荷, 产生的谐波会影响电子设备的正常工作, 因此, 计算机房及精密电子设备的供电, 应设计独立的供电回路, 并且在回路内最好加设交流不间断电源, 以防意外停电对设备的影响。

2、合理计算负载, 保证三相负载平衡

三相负载不平衡, 会造成中性线电位偏移, 使单相电压出现较大偏差, 其上用电器不能正常工作, 这个问题也是电气设计过程中必须考虑的问题。在实验楼内, 由于单相用电设备较多, 设计时不注意, 往往会造成三相的不平衡。

3、布线合理, 避免相互干扰

实验楼内有多种布线系统, 包括有供电线路布线系统、通信自动化系统、火灾报警及消防联动系统、保安监控系统、办公自动化系统、闭路电视系统等。在其中, 有些是强电系统, 有些是弱电系统, 而弱电线路易受强电线路的电磁干扰, 造成信号模糊、噪声大, 甚至不能正确使用。因此, 在布线过程中应注意将信号线与电源线分开布设, 弱电线路采用屏蔽措施, 并与强电线路隔开一定距离布置。

4、导线的选用

导线的选用参数主要是材质与截面积二项。材质一般有铜和铝二种, 室内布线一般采用铜导线, 因为铜导线具有较高的过载余量, 虽然其价格比铝导线高, 但在安全用电方面, 铜导线具有绝对的优势。

5、保护元件的选用

实验楼电气保护主要有过载保护、短路保护及漏电保护。因楼内各室负荷大小不一, 仪器设备过载能力不一, 所需的保护要求不一, 为了起可靠的保护, 应采用上下级的电气保护系统, 即在配电室、 各楼层、各室均装设保护元件。为了便于维护,在各室只要装设带漏电保护的微型断路器即可, 发生脱扣时, 一般人员就可恢复, 如采用熔断器, 烧毁时要由专业电工进行更换; 但在各楼层、配电室及有大功率用电器的实验室, 因负载大, 电流大, 当发生大电流短路时, 微型断路器分断能力往往不够, 必须采用塑壳断路器才能可靠分断, 而且选择断路器时应注意其分断能力应大于线路的最大短路电流。保护元件在选用上除额定电压、额定电流应与所保护电路匹配外, 动作时间也要满足被保护电路或设备的要求。

四、供配电线路节能要点

1、负荷计算必须准确

电力负荷是供电设计的依据参数。计算准确与否,对合理选择设备及安全可靠与经济运行,均起决定性作用。用电负荷计算方法选择得当,会达到节约有色金属、节约能源的目的,若选择不当,会给用户带来不必要的投资和能源浪费。用电负荷计算方法宜按下列原则选取:在方案设计阶段可采用单位指标法;在初步设计阶段及施工图设计阶段,宜采用需要系数法。

2、合理选择供电电压

同等情况下,电压越高,损耗越小。民用建筑用电设备电压等级大部分为220/380 V,但一些大型或特大型的民用建筑的空调主机为了达到节能目的,经方案比较,可以选择10(6)kV的制冷设备。

3、合理选择线路路径以减小导线长度

变配电室及配电箱应尽量靠近负荷中心,以缩短线路供电距离,减少线路损失。低压线路的供电半径一般不超过250m,当建筑物每层面积不少于10000 m2时,至少要设2个变配电所,以减少干线的长度。在高层建筑中,低压配电室应靠近强电竖井,而且由低压配电室提供给每个竖井的干线,不应产生“支线沿着干线倒送电能”的现象,线路尽可能走直线,少走弯路,以减少导线长度。

4、均衡三相负荷

采用三相四线制配电线路,在各相负荷均衡的情况下,中性线的电流为零,当然,中性线上就没有能耗,也没有电压降,所以,中性线上电流越小,能耗就越少。三相配电系统的住宅或办公楼,其同类负荷应均匀地分配于各相上,避免如L1相均为照明负荷,L2相均为插座负荷,L3相均为电热负荷的情况出现。单相供电的住宅,应将各种户型的负荷均匀地分配到各相序。

5、选用电阻率较小的材质作导线

铜芯最佳,但又要贯彻节约用铜的原则。因此,在负荷较大的一类、二类建筑中采用铜导线,在三类或负荷量较小的建筑中,可采用铝芯导线。

6、合理选择电缆、导线截面

在满足允许载流量、运行电压损失、机械强度、动热稳定等各种技术指标前提下,应按经济电流密度合理选择导线截面,并应从降低电能损耗、减少投资和节约有色金属等方面综合衡量。但是,经济电流密度的确定很复杂。目前,我国按最大负荷利用小时数Tm ax查经济电流密度选择导线、电缆截面。然而,该经济电流密度是有缺陷的,它没有考虑负荷的功率因数对经济电流密度的影响,且线路的投资、年运行费是变化的。

7、合理地提高供配电系统的功率因数

若系统自然功率因数达不到接入电网要求时,应进行无功补偿,提高功率因数,减少能量损耗。具体方法如下。

(1)在设计中,尽可能采用功率因数高的用电设备,减少用电设备无功损耗,提高用电设备的自然功率因数。

(2)安装无功补偿装置。目前,民用建筑设计中,绝大部分采用变压器低压侧集中补偿,这种作法仅减少了区域变电站至用户处的高压线路上的无功传输,提高了用户处的功率因数,可以不受或少受电业局的罚款。而对用户,无功仍由变压器低压母线经传输线路输送到各用户点,低压线路上的无功传输并没有减少,那么,无功补偿也就达不到节能的目的。

五、结束语

随着经济和科技的快速发展，建筑行业在不断更新和发展。现代建筑电气的供配电线路已不单单是照明工程和动力工程，还能够火灾自动报警和联系消防系统、综合布线、计算机网络等电气设备。建筑物的用电设备负荷相对较大，而用电设备的性质较复杂，建筑电气的供配线路系统的安全可靠性是保证建筑物安全运行的重要保障和基础，所以合理的供配电系统设计是建筑电气设计的重中之重，必须精心设计。所以在我们要大力发展建筑电气业的同时要时刻对供配电系统设计的更新和发展，给人民生活提供更好的生存坏境，使人民生活更加美好、更加舒适。

参考文献

[1]刘爱平.对建筑电气中供配电线路设计的探讨［J］.广东科技，2007.

[2]刘昌明.建筑供配电线路的节能设计［J］.四川建筑科学研究，2011.