建筑电气中供配电线路设计要点研究

李锦昊 太原富力城房地产开发有限公司

1 前言

在进行建筑电气设计中，发挥节能降耗理念的指导作用，使供配电线路系统设计更具合理性。具体的设计工作中要严格遵循供配电设计的原则展开，以获得良好的节能效果及使用体验。但是由于建筑结构复杂，设计中需要考虑各种影响因素，诸如电气系统有特殊的功能需求，或者在电气施工中需要多项专业交叉施工等等，对供配电线路不断完善，对各种设计问题有效解决，确保供配电线路设计的科学合理性，不仅节约能源、降低能耗，还可以保证工程质量。

2 建筑电气供配电线路设计中需要遵循的原则

在进行建筑电气供配电线路设计中，要满足实用性原则、安全性原则和经济性原则。

其一，实用性原则。建筑电气供配电线路的功能是否正常发挥是保证建筑电气正常运行的关键，所以，在线路设计中要发挥其实用价值，使用户的需求得到满足，保证电能高效稳定地传输[1]。

其二，安全性原则。建筑电气工程是建筑工程中的重要内容，其不仅覆盖范围广，而且内容非常复杂。供配电线路贯穿于整个的建筑工程全过程，对电气设备是否能够稳定运行、是否能够安全供电都起到了决定性的作用。

其三，经济性原则。建筑工程项目要提高经济效益，就要控制好工程成本。一些单位安装电气系统中过于强调经济利润，忽视了经济效益。电气设计中遵循经济性原则，合理利用节能设备是非常必要的。

3 建筑电气节约能源所涉及的关键技术

3.1 建筑电气系统应用变压器节能技术

在对变压器系统进行节能设计的过程中可以采用多种供电方案：如采用两台1000kVA的变压器对变电所集中设置，变电所与用电负荷之间的距离比较远，外部低压电缆很有多的出线回路，有很长的配电线路，而且资金投入量比较高，需要消耗很多的运行费用，高低压设备一次投资量不是很多；或是对两台大容量的变压器进行分解，使其成为多个为小容量较的变压器，以箱式变电站的型式进行电能供应，使变配电设施与负荷中心之间比较接近，这种方案高低压设备一次投资量比较大，供电有很高的可靠性，而且运行费用不是很高。其运行的时间比较长，节能效果就更加明显，但是只这种方案也存在不足之处，即箱变与用电负荷中心之间的距离比较近，布置不是很集中，不利于管理，而且占地面积很大[2]。在实际设计应用中，应依据建设条件，如地块面积，市政接驳点位置，当地供电局要求，及地方建设标准规范等，对于不同的供电方案进行比较，选择最优方案。

3.2 建筑电气系统应用供配电线路节能技术

工程建筑的供配电线路很长，且多种多样，在电能传输的时候消耗量非常大，要对线路节能设计，就要重点考虑导体的长度、使用的材料和导体截面积。将供电线路长度缩短，布置供电变压器的时候要围绕着负荷中心进行，且保证规范要求的供电半径，将线路距离缩短，这样可以满足实用性，也可以满足经济性，在选择铜导体的时候横截面积要大一些。在制定供配电方案的时候，要根据负荷性质和容量，按照安全、可靠、经济和便于管理的原则，将低压供电半径缩短，提高供电质量[3]。

4 当前供配电线路设计存在的不足

4.1 低压配电导体末端分支线路比较长

低压配电导体截面的导体载流量、电压损失、热稳定性和机械强度都要满足要求。在具体的设计中，设计人员对电压损失、热稳定性不够重视，特别是低压配电导体末端分支线路比较长的时候，很容易产生电压损失，而且还会超出允许值。如果情况比较严重，由于线路比较长，导线比较细，此时短路电流非常小，短路保护装置不能很好地发挥保护作用，就会导致整条故障配电回路导线以及与这个回路紧贴的配电回路导线的绝缘都受到影响，主要是由于高温熔化造成破损严重而报废，必然会有火灾隐患存在。

规范未规定低压配电导线末端分支线长度，技术措施要求控制在50m以内。C型小型断路器的瞬时动作电流值要达到长延时整定电流的5～10倍之间倍。通过计算可知，C型小型断路器保护2.5mm2铜芯导线的整定电流是16A。当线路长度不超过50m时，电压损失和短路保护灵敏度符合规范。

如果线路非常长的时候，就要验证电压损失和短路保护灵敏度。如果短路保护灵敏度不满足要求，则应降低小型断路器长延时整定电流的整定值，以降低短路保护的瞬时动作电流值。如果小型断路器长延时整定电流的整定值由于负荷电流受到限制不能降低的时候，可采用具有B型跳闸特性的小型断路器，其瞬时动作电流值与长延时整定电流相比较，仅仅为3～5倍之间。

4.2 低压配电柜出线电缆截面非常小

许多设计人员仅根据电压损失和允许载流容量选择低压配电导线截面，而对于小容量配电回路，则选择非常小的导线截面，不考虑低压配电导线截面必须满足热稳定性要求。特别是当系统高压侧短路容量较大，变压器容量也较大时，变压器低压侧短路电流较大。短路故障时，小截面电缆因不满足热稳定性要求而烧毁。因此，变配电所低压配电柜的出线截面积除满足过载保护和电压损失的要求外，还必须验证电缆截面积小的时候电缆热稳定性。

5 供配电线路设计不足的解决措施

5.1 应用BIM设计供配电线路

在供配电线路设计之前需要到工程现场做好测绘工作，设计人员要全面了解甲方的需求，明确建筑结构。在进行供配电线路设计的时候，将甲方的需求作为设计出发点，还要确保供配电线路设计与建筑结构的实际情况相符合，有很好的合理性，且具有很强的适应性。在进行供配电线路设计中，要供配电设备布设位置详细分析，将铺设主要管道线路的方案确定下来。按照传统的设计方式，仅仅是在CAD二维图纸上描绘，用简单的线条表达平面设计方案，明确供配电设备的布设情况，表达管线的铺设情况，会存在严重的精度不足问题，不能将电气专业设计内容与其他专业设计内容的三维建设关系充分反映出来。应用BIM软件进行设计，可以对测量以及布局准确控制，确保建筑供配电线路细部能够精确展示，方便后期核算专业精准计算施工量。设计人员对于供配电线路设计的各个部位精确把握，使得供配电线路设计有较高的精准度[4]。

5.2 在设计的过程中要合理应用数据库

应用BIM技术可以绘制二维三维图样。在BIM设计中，与建筑供配电线路有关的数据量并不是很丰富。为了更好地满足建筑供配电线路设计要求，将相应的设计族库建立起来是非常必要的，使得数据信息得到保护，提高其真实、可靠性，且保证数据信息全面，为后续的设计工作创造良好的条件。在建筑供配电线路设中，其大范围覆盖，而且有很高的要求，有关工作人员需要按照规范标准将族库建立起来，保证电气设备的型号、规格的理想化，以此为参考展开后续的设计工作，确保设计内容合理。建立建筑供配电线路族库的时候，对于上游与下游传输的数据的需求明确，保证信息及时传递，且信息安全，分析更加精准[5]。

6 供配电线路设计要点

6.1 对供配电线路合理分类

建筑供配电线路设计中，强化节能效应，就要针对不同的建筑形式做好分类工作[6]。高压供配电线路是指将超高压或高压经过的变配电设备按照一定的接线方式连接起来的线路，其主要作用是将发电厂输出的高压电进行传输、分配和降压后输出，并使其作为各种低压供配电线路的电能来源[6]。低压供配电线路是指对380V/220V低压电进行传输和分配的线路，其通常可直接作为各用电设备或用电场所的电源使用。建筑的功能不同、用途不同，在设计供配电线路的时候要明确设计原则以及所要实现的目标，合理设计线路。设计人员需要对电气系统所发挥的功能明确，对于功能需求深入了解，明确电气的规模以及所属类型，优化供配电线路设计，并在线路敷设和连接技术上进行改良，以更好地发挥其功能，且获得节能效果。

6.2 合理选择导线

在设计供配电线路的时候，要合理选择导线。供配电线路的导线选择中，要求导线允许载流量大于负荷计算电流，导线规格不得小于规范规定的最小规格，如果为地埋电缆，就必须使用铠装的、室外露天就必须使用耐候型，电缆的额定电压与系统电压相匹配[7]。在设计供配电线路的时候，要采取必要的安全保护措施。对于民用建筑和商用建筑，在选用导线的时候要有所区别。选择电缆的时候，比较常用的是铝材料和铜材料的电缆，在选择之前，要对横截面相同情况下不同材质导线的差别认真观察并详细分析。

6.3 注重线路保护装置设计

建筑内部的空间结构不同，对于仪器设备的保护要求也存在差异，有必要对配电室设置保护元件。保护装置主要用于配电线路的短路保护,要求在被保护线路的末端发生单相接地短路以及两相短路时,其短路电流值应大于或等于熔断器熔体额定电流的4倍；如用断路器保护,则应大于或等于断路器过电流脱扣器整定电流的1.5倍，确保供配电设备正常运行，电能使用效率提高，且获得能源节约的效果[8]。

7 结束语

通过上面的研究可以明确，当前设计单位改革不断深入，在激烈的市场环境中，设计单位需要做好准备迎接各种挑战。在进行供配电线路设计的过程中，要严格遵循原则，面对当前所存在的各种问题要采取有效措施解决，掌握供配电线路设计要点，以保证工程质量。