建筑电气的设计

摘 要：下文主要根据笔者多年的工作实践经验,针对建设设计的电气节能设计中的供配电系统、变压器等几个环节进行了阐述,仅供同行参考.

关 键 词：供配电系统；配电变压器；措施；照明

1.引言

伴随着现代化社会的发展,对能源的需求大幅增长,而能源却越来越短缺,怎样节约能源便成为摆在人们面前的严峻问题,然而,我国是能源消费大国,能源相对短缺,而能源浪费却相当严重.作为二次能源的电能供需矛盾近年来越来越突出,能源的缺乏已严重制约着国民经济的发展.如何合理地利用能源,降低能耗,提高经济效益,对促进国民经济发展具有十分重要的意义.

2.合理设计供配电系统

（1）根据负荷容量、供电距离及用电设备分布特点等因素,合理设计供配电系统和选择供电电压.供配电系统应尽量简单可靠.同一电压供电系统变配电级数不宜多于两级.（2）合理选择供电电压.根据负荷情况合理选择变压器容量、台数,其接线应能适应负荷变化时,按经济运行原则灵活投切变压器.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220/380V,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,可以选择10（6）kV的制冷设备.（3）变电所应靠近负荷中心,低压配电间应靠近电气竖井,合理分布供电网络,使低压供电半径控制在100m以内,供电线路的电压损失满足规范的允许值,减少线路电压损失,提高供电网络的供电质量及网络运行的经济效益.（4）配电设计时尽量使三相负荷达到平衡,最大相负荷不宜超过三相负荷平均值的115%,最小相负荷不小于平均值的85%.可采用移相平衡法或容抗平衡法来改善系统的平衡,以减少因不平衡带来的最大相的多余损耗.

3.配电变压器的节能措施

变压器节能的实质就是降低损耗、提高运行效率,具体有以下几项措施：

3.1合理选择变压器的容量和台数

选择变压器的容量和台数时,应根据负荷情况,综合考虑投资和年运行费用,对负荷进行合理分配,选取容量与电力负荷相适应的变压器,使其工作在高效区内.变压器效率与变压器负荷和损耗有关,也与负荷的功率因数有关.一般情况下负荷率在0.3-0.75时,是经济运行区；负荷率在0.5-0.6时,变压器效率最高.负载一定时,功率因数越高变压器效率亦越高.

3.2选用节能型变压器,更换或改造高能耗的变压器

新建或改建工程应选用SL7、S9、SC（B）9、SGB10、SGB11-R等节能型变压器.与老产品比,SL7无励磁调压变压器的空载损耗和短路损耗,10kV系列分别降低41.5%和13.9%；S9系列与SL7系列比,其空载损耗和短路损耗又分别降低5.9%和23.3%；SGB11-R系列卷铁芯干式变压器比SC（B）9系列产品空载损耗降低40%,空载电流降低70-85%；比SGB10系列变压器空载损耗降低24%,负载损耗降低11.7%.

3.3加强运行管理,实现变压器的经济运行

在企业负荷变化的情况下,如投运变压器台数和数量不变,其负荷率和运行效率都将发生变化,使其超出经济运行范围.因此要及时投入或切除部分变压器,以防止变压器轻载和空载运行.对长期轻载（负荷率在30%以下）的变压器,必要时应按实际负荷更换小容量变压器,以实现变压器节能的目的.

4.采取抑制谐波的技术措施

随着电气技术的飞速发展,大量照明用的气体放电灯及电子镇流器、生活日用电气频空调器、计算机等非线性设备以及变频水泵、变频风机等设备的广泛应用,均向电网输送了大量的高次谐波.谐波的产生会导致风机或水泵的电动机效率降低、发热增加,从而缩短其使用寿命；使变压器产生附加损耗,从而引起过热,使绝缘介质老化加速,导致绝缘损坏；谐波电流会引起电气设备及配电线路过载导致短路,甚至引发电气火灾.

谐波的抑制方法很多,常用的方法有增加换流装置的脉动数、加装交流滤波装置、改善三相不平衡度、在用户进线处加装串联电抗器、采用有源滤波器/无源滤波器等新型滤波措施.谐波抑制措施的选择要根据滤波达标的水平、效果、经济性和技术成熟度等综合比较后确定,从而抑制高次谐波造成的系统发热和损耗,实现电气系统的节能.

5.节电装置的应用

自动稳压型交流电源集中控制节电装置,采用“电磁平衡原理”节电技术,通过装在内部的LC无源滤波器抑制高次谐波造成的系统发热和损耗,吸收系统内部的失真电能并转化成为有用电能,通过装置本身的感抗和负荷系统的感抗形成互感,可提高负荷系统电能的利用率,即提高功率因数.节电装置串联接入电力系统中,对系统输入电能进行集中控制与多方位管理,改善电能质量,将供电参数调整到负荷设备最适合的工作状态.

6.合理选择照明方式和节电型产品

照明方式分为：一般照明、局部照明和混合照明.在满足标准照度的条件下为节约电力,应视具体情况适当选用一般照明、局部照明或混合照明方式.

6.1照明控制方式的选择

（1）根据照明使用频繁程度,可采取分区控制灯光或适当增加照明开关点.对病房、卧室、客厅等床点位置及餐厅、酒吧、舞厅,可考虑设置调光开关；旅店客房采用节电钥匙开关；公共场所及室外照明可采用程序控制式光电自控装置；路灯宜分组控制,推荐采用夜间节能控制方式；走道、楼梯、雨蓬、卫生间及其他人员停留时间较短可设置定时开关.（2）目前较常见的灯具定时开关有：触摸式延时开关、声光控延时开关、红外式延时开关等.①灯具控制开关控制的光源数量不宜少于2个（单灯具除外）,但控制控制的光源数量也不宜太多.②灯具按与侧窗平行分别控制.③对部分光源实施：声、光控制,或全夜、半夜控制.

6.2照明光源、灯具的选择

（1）根据光源的光效、色温、显色指数、寿命和选择高效节能型光源,即选择每瓦输出的光通量高的光源.如：T系列细管径直管荧光灯、紧凑型荧光灯（节能灯）、HID好（高强度气体放电灯）、LED灯（发光二极管）.（2）灯具附件的选择,主要是指镇流器的选择.《建筑照明设计标准》中规定：自镇流荧光灯应配电子镇流器；直管形荧光灯应配电子镇流器或节能型电感镇流器；高压钠灯、金属卤化物灯应配节能型电感镇流器；在电压偏差较大的场所.宜配恒功率镇流器；功率较小者可配电子镇流器.

7.结语

综上,人类生存与可持续发展的重要保障来自于能源.然而,节能降耗是我国的基本国策,由于建筑物的能源的消耗量巨大,所以,在建筑电气设计当中应当注重建筑节能的设计,推广以及实施国家的节能方针.在满足建筑物的基本功能的要求基础上,通过配置建筑物设备的合理性,对其进行有效的、科学的控制和管理,充分利用新能源,提高能源的利用率,减少能源的消耗量.