民用建筑供配电系统节能设计

程彬（大庆油田工程有限公司北京分公司）

随着城市建设的快速发展和能源消耗的急剧增加，一般民用建筑总能耗中电气能耗约占80%。民用建筑业的用电需求量直线上升，减少供配电系统的电气能耗也越来越重视，建筑电气设计的焦点是如何高效利用电能、降低损耗，将节能技术合理应用。

1 系统分析

供配电系统的节能是电气节能的一个重要途径，该系统主要包括变压器和供配电线路。在民用建筑施工图供配电系统的设计中，电能消耗指标是最重要的组成部分。在满足供配电设备使用功能的前提下，使供配电系统节能，就必须尽量减少供配电设备本身和系统的能源消耗，在对供配电系统进行设计中，只考虑采用节能设备是不够的，并尽量减少供配电系统中设备的能源消耗，认真考虑整个供配电系统的合理性。所以，应在经济合理、保护环境、系统低损耗的原则下设计有效方案。其中系统损耗是由变压器损耗和线路损耗组成。按损耗的变化情况，还可以将系统损耗分为两部分，即可变损耗和固定损耗。可变损耗，也称为铜损，是导体和变压器在电流通过时所产生的损耗；固定损耗是指线路上电器介质的损耗和变压器的铁损。据有关研究报道，在整个损耗中固定损耗仅占总损耗的10%～20%，固定损耗的大小不仅和电压有关，还和频率有关，只要在接通电源的情况下，固定损耗就会存在，降低固定损耗主要是要靠合理选用节能设备实现。

2 主要措施

目前民用建筑物的用电量都比较大，供配电系统的节能设计应从变压器能耗和供配电线路能耗两个方面进行考虑，应尽量使电路的高压靠近负荷中心，这样可以缩短线路的配电半径，是一种有效的节能措施。

2.1 确定用电负荷

用电负荷是供配电设计的基础数据和依据，在民用建筑物中可以根据用电负荷情况合理选择变压器台数和容量，使变压器的负载率达到0.7～0.85。用电负荷的合理确定，能提高变压器的技术经济效益，达到节约能源的目的，减少系统的固定损耗。可采用单位指标法进行方案设计，根据负荷计算的结果来确定变压器容量和所能容纳的最多台数，按经济运行原则灵活投切变压器，各种民用建筑物的变压器装置和用电指标[1]范围，见表1。

表1 各类变压器的用电和装置指标

在民用建筑供配电设计中，一般采用需用系数法在施工图设计阶段进行负荷计算。各类建筑物都有各自的运行方式和特点，民用建筑中用电设备有很多种，主要包括空调、电梯、照明、风机、水泵等。在一般情况下，可以参照表2中的用电设备范围[1]取值。

表2 用电设备组的需用系数及功率因数

2.2 正确选择变压器

通过负荷计算，确定变压器容量，力求三相负荷平衡，要合理选择变压器的台数和容量，同时综合考虑变压器的投资和年运行费用，确保系统安全和可靠。使用的变压器必须是低损耗、节能型的，选用高导磁冷轧晶粒硅钢片，使铁芯的涡流损耗和漏磁损耗降到最低。在节电和降低运行费用两个方面，有着非常显著的效果。

2.3 降低线路的损耗

照明电源线路一般采用三相四线制进行配电，在网络中产生功率损耗，尽量使三相照明的负荷对称，提高电网的功率因数，以缩短线路供电距离，减少电能损失。线路的参数和负荷值的大小密切相关，只有减少负荷值的大小，才能使电阻和电网功率的无用功率降到最低，需做到以下几点：

1）使用电器具额定电压达到最高，线损越小，配线方式不同，线损也不同。在供配电系统中，照明器要尽量采用高电压等级。若线损减小，就会在一定程度上增加线路的投资。

2）在供配电系统中，合理确定变压器、低压配电室的位置，减小低压线路的供电半径。可根据建筑物的面积大小设立变配电所的数量，尽量减少线的长度。

3）要尽量使用低损耗镇流器和功率因数较高的照明器具，以减少线路中能量的损失。

4）变压器的设置、低压配电室要尽量靠近负荷中心，以最大限度减少配电线路的长度。

5）对于功率因数较低的用电负荷尽量就地进行补偿电容，以提高功率因数。

3 结论

民用建筑供配电节能设计的问题，要根据实际情况制定出科学合理的解决方案，优化选型的节能配电变压器、优化设计的供配电线路，采取集中和分散的电容器补偿方式提高用电设备的功率因数，以提高供配电系统能源综合利用率和效益。

[1]住房和城乡建设部工程质量安全监管司.全国民用建筑工程设计技术措施(电气)[M].北京:中国建筑标准设计研究院,2009.