建筑供配电线路的节能设计

尹承民 石横特钢集团有限公司房产公司电气工程师

从能源发展和利用的角度来看，我国既是能源生产大国，也是能源消耗大国。改善供配电设计思路，注重节能设计，能很好地控制电能损耗，在保证用电安全和用电质量的基础上，更好地节约电能。

1 建筑供配电线路节能设计的重要性和原则

1.1 重要性

建筑行业一直是能耗大户，受到结构设计不合理、建筑供配电线路设计不规范等因素的影响，很多建筑企业开始应用节能设计，将节能设计理念融入建筑供配电线路设计中，通过高效率、低成本的设计理念提升能源的利用率。建筑供配电线路是建筑设计的重中之重，加强节能技术和节能设计理念的应用，契合时代发展要求，是实现建筑行业可持续发展的前提[1-2]。

1.2 原则

建筑供配电线路节能设计是一项非常复杂的工作，涉及的内容比较多，在具体设计中应当严格遵循以下原则。第一，满足建筑工程使用功能的基本要求。在建筑供配电线路节能设计中，要满足不同建筑对色温、显色指数以及照度的需求，满足智能化建筑工程对通信用电、消防用电、智能设备连续工作用电的需求。第二，满足技术先进、经济合理的要求。在建筑供配电线路节能设计中，要明确哪些能耗是没有必要的无故损耗，如变压器的功率耗能、消耗在电能传输线路上的能量等，都属于无故损耗的电能。第三，尽量选择节能效果好的设备和材料。在建筑供配电线路节能设计中，必须充分结合实际情况，立足经济效益，加大新技术、新材料、新工艺的应用力度，以便能够在最短的时间内获得更高的收益。

2 建筑供配电线路节能设计存在的问题

在我国城市化进程不断推进的背景下，为建筑行业持续发展提供了新契机，但能耗过大也成为限制建筑行业快速发展的主要阻碍。因此，发展建筑供配电线路节能设计已经迫在眉睫。在节能设计过程中也遇到了一些问题，具体如下：

2.1 相关人员对相关规范不甚了解

在《10 kV 及以下变电所设计规范》中有明确规定，变配电方不能设置在浴室、积水严重的地下室等位置，也不能和这些场所毗邻。但目前很多建筑供配电线路多设计在一层，或者楼上卫生间位置的局部夹层中，此种设计常因为屏蔽性比较差、降噪处理不达标而被楼上住户频繁投诉。我国在2011 年颁布并开始实施的《住宅建筑电气设计规范》中明确规定，如果配变电所设置在建筑内部，不能设置在住户的正上方或者正下方，也不能设置在住宅建筑下方的最底层，但在具体设计中仍然有设计单位违反相关规范和标准，既不利于提升节能水平，也不利于提高建筑供配电线路运行的安全性。

2.2 建筑供配电线路设计不符合相关规范

在《民用建筑电气设计规范》中明确指出，如果消防用电负荷为二级并采用交流电源供电时，要采取双回路树干式供电设计方法，同时按照防火分区合理设置自动切换应急照明配电箱。但在具体设计中，很多设计人员没有“吃透”相关规范和标准，存在理解偏差。设计人员经常在消防电梯的前室安装一个或者两个应急灯，从节能和经济性两个方面考虑，这样的设计方法非常浪费电能，会增加成本。如果在每个楼层的每个防火分区都配备应急照明配电箱，就更加不合理，不符合节能理念的要求，但在实际应用中这两种现象普遍存在，导致大量电能被无故浪费。

2.3 建筑供配电线路电缆和导体截面选择不合理

在建筑供配电线路设计中，选择合理的电缆和导体截面，既能保证用电的安全性，还能起到的节能效果。但在具体设计中，设计人员认为只要计算出的电流能确保建筑供配电线路安全运行即可，很少考虑用电设备的端电压。比如：在电梯、屋顶风机等设备的线路设计中，由于电能在传输时存在线路电压损失问题，在电能传输到用电设备端部时，如果不考虑端电压，就会导致设计电压无法满足电压偏差和电机启动的要求，会引发安全事故。

3 建筑供配电线路节能设计的要点

3.1 合理选择变压器的类型

变压器是建筑供配电线路系统的主要组成部分，按照建筑供配电线路的实际需求，选择科学合理的变压器，能够大幅度提升节能效果。因此，在条件允许的情况下，要尽量选择节能型变压器，以达到降低建筑供配电线路损耗、提升工作效率的目的。在建筑供配电线路设计中，需要高度重视变压器的参数选型，以通过限制变压器的负载能力降低建筑供配电线路损耗，保证整个供配电系统运行的安全性和可靠性。此外，还要注重选择合理的变压器容量，以提升变压器的节能效果，在条件允许的前提下应尽量选择并联式变压器，按照建筑供配电线路的实际运行负荷合理确定变压器的数量，以便对变压器的能耗进行有效控制。在选择变压器的布设位置时，要尽量靠近负荷中心，以最大限度上降低供电距离引起的供电损耗。

3.2 合理设计建筑供配电线路路径

大量实例和研究结果表明，在建筑供配电线路节能设计中，供配电线路路径不同，电能的消耗量也不相同。所以，在建筑供配电线路节能设计中，需要高度重视线路路径的选择，严格按照建筑供配电线路设计的相关规范和标准设计线路路径，最大限度上保证线路的输电质量，同时还要合理提升线路的输电效率，以提升节能效果。

第一，按照建筑供配电线路的实际要求先对线路路径做出初步选择，确定好变电站的位置，然后再按照线路运行情况合理选择线路路径，并对设计方案进行全面审核，以提升其合理性和规范性。在保证建筑供配电满足实际需求的基础上，尽量缩短线路距离，且尽量直线输送，以减少线路拐弯次数。第二，当建筑供配电线路设计路径初步选好后，设计人员还要进行现场考察，保证所设计的线路能够符合实际运行需求。

3.3 合理设计电源点

在建筑供配电线路节能设计中，合理布设电源点能够大幅降低线路上的电能损耗。电能受到电阻的影响，在传输中必然会出现不必要的损耗，电阻是客观存在的无法规避，但传输距离可以通过合理设计的电源点来控制电能损耗。例如，可以让电源点尽量靠近负荷中心，尽量避免存在迂回现象，线路尽量走直线；也可以通过增大输电线路的横截面积减少导线电阻，以降低电能损耗。但在建筑供配电线路设计中，无论是缩短输送距离，还是增大导线的横截面积，都需要结合实际情况进行合理选择，在保证传输效果的基础上提升使用效率。输电导线应尽量选择铜芯材料，以便在保证节能效果的基础上确保企业获得更大的经济效益。

3.4 采用分路供电设计

建筑供配电线路的供电母线通常采用地埋电缆施工方法，这样线路负荷比较小，可选择380 V 或者220 V 的低压母线供电，如果负载比较大，则可以选择高压母线进行供电，但需要先用变压器进行变压后再进行配电。建筑供配电线路的负荷种类比较多，不同负荷种类对电源、接地的要求各不相同。因此，在节能设计中要选择分路供电，照明线路、火灾报警线路、消防联动系统等线路需要按照不同的使用功能，设置专用的供配电室，以便进行集中控制。供配电室的位置要尽量靠近最大的用电区域，以减少线路电能输送损耗。

3.5 保证线路布设的合理性

建筑供配电线路由家用电器布线系统、通信自动化系统、火灾报警及消防联动系统、安保监控系统、闭路电视系统共同组成。这些线路中既有强电系统，也有弱电系统。在实际运行中，强电系统会对弱电系统产生较大的干扰，如果情况严重甚至会导致弱电系统无法正常运行。因此，在建筑供配电线路布线设计中，要将强电系统和弱电系统隔离开来，做好屏蔽隔离措施，以提升各项电力系统运行的安全性和稳定性。

3.6 提升三相负荷的均衡性

目前，建筑供配电线路常用的形式为三相四线制，各相之间的均匀性负荷能够确保中性线电流具有零值特征，从而也就不存在电能损耗问题。简而言之，在建筑供配电线路节能设计中，中性线线路上的电流值越小，整个建筑供配电线路上的电能损耗量就越小。对于建筑供配电线路系统而言，照明负荷通常集中布置在一相上，插座负荷也集中在一相上，电荷负荷集中在一相上，此种现象是非常不合理的。建筑供配电线路设计人员应保证整个三相配电系统中的同类负荷均匀分布在各相上，以均衡电能分布。

4 结语

本文采用理论结合实践的方法，针对建筑供配电线路设计中存在的问题，提出应从合理选择变压器的类型、合理设计建筑供配电线路路径、合理设计电源点、保证线路布设的合理性、提升三相负荷的均衡性等方面入手，提升建筑供配电线路节能效果。