对建筑电气中供配电线路设计的探讨

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  摘要
  随着人们生活水平的提高,电器设备的需求逐渐增多,建筑电气能耗越来越大。对建筑供配电线路设计进行探讨和分析,减少其中无谓能量的消耗,是低碳环保生活的另外一种反映,满足国家对提高资源利用率的要求。本文从分析供配电线路的能量损耗入手,并在供配电线路设计的基本原则的基础上,提出了建筑电气中供配电线路设计的基本要点,以期能够降低供配电线路的能量损耗,达到节能的目的。
  关键词建筑,供配电线路,设计,原则,要点
  前言
  随着我国建筑行业的快速发展,建筑能耗急剧增加,尤其在建筑电气供配电线路中还存在大量无谓能量的损耗,严重阻碍了我国可持续发展和低碳环保发展的道路。虽然,在建筑领域,对于墙结构的维护以及采用新型材料来减少能耗的措施已经较成功的应用于建筑节能方面,但是对电气节能还没有引起足够的重视;另外,随着人民生活水平的提高,对电器的需求量也越来越大,如果期待在不影响居民电器使用的情况下达到有效节能的目的,就需要对建筑电气中供配电线路损耗有所了解,并对其进行设计和优化,使之能够最大限度的节省材料、节约资源。
  一、 供配电线路损耗分析
  当电流通过电线路时,由于线路电阻的存在,会有部分电能以发热的形式损失掉。虽然电线路本身电阻一般均较小,在理论计算时一般都可以忽略,但是由于供配电线路上以热量损耗掉的能量不仅与供配电线路本身的材质、尺寸规格有关,还与电路设计直接相关,如在一个大型的工程项目中,由于线路一般都十分复杂,是各种串联、并联以及混合电路的组合,线路总长度长大数万米,在线路上产生的电功率损失将是不可忽略的,因此,在进行建筑电气中供配电线路设计时,要将供配电线路带来的能耗考虑在内,充分的估量各个环节可能产生的电功率损耗,力求在满足建筑用电的前提下,尽可能的减少电功率的耗损。
  二、 供配电线路设计的基本原则
  从节能和建筑要求的角度出发,在进行建筑电气供配电线路的设计工作时,应该按照以下原则进行设计。
  1.建筑要求。建筑供配电线路是为建筑的功能要求所服务的。因此在进行电线路节能优化设计时,首先要满足建筑的功能要求。建筑要求包括:①满足建筑的美观要求②满足建筑照明和相关家用电器的使用要求。如电视机,电冰箱③满足娱乐场所、医院等建筑的基本电器设施正常使用的要求。④满足电器安全使用的要求。因此,要保证线路有足够的绝缘距离,并安装有效的防雷设备,减少设备维修的费用。
  2.经济效益要求。节能是建筑供配电线路设计需要考虑的重要因素,但是不可只为追求节能而不考虑经济效益。要从长远方向来着手建筑供配电线路设计。结合具体建筑的结构特点,首先进行大致的评估,然后从材料选购、节能设备使用和线路规划等方面进行节能设计。
  3.高效运行。在建筑施工和建筑投入使用后,会存在大量无谓能量损耗的情况。减少建筑施工过程和投入过程中的建筑能耗是减少无谓能量消耗的重要环节。在建筑供配电线路设计时,首先要明确各个环节可能产生的无谓能耗。电能传输过程中消耗的能量属于无谓能耗,照明设备以及电器设施不正常使用、超量使用也会产生部分无谓能耗。因此,在设计时,应该充分利用现代科学技术,可以采用智能体系和自动控制系统对相关电器设备进行控制,一方面即可满足建筑功能要求和经济效益的要求还能大大减少无谓能耗,达到节能的目的。
  三、 供配电线路设计的要点
  1、 负荷的确定和计算
  供电设计的重要依据是电力负荷。在进行供电设计时,首先要准确计算出电力负荷。进行电力负荷的计算时,在不同阶段采取不同的计算方法。如在方案设计阶段一般采取单位指标法,而在施工阶段一般采取需要系数法来进行电力负荷的计算。电力负荷计算结果的正确性不仅影响电器设备的合理选择和恰当使用,还对高效节能有促进作用。
  2、 线路的设计和导线的选用
  建筑供配电线路的设计不仅会影响设备的正常运行,还会对建筑企业的经济效益产生影响。在进行电线路设计时,需要充分考虑电线路分布、走向以及导线的选择。用于建筑供配电线路的布线系统比较复杂,涉及通信自动化系统、供电线路布线系统以及监控系统等,由于强的电系统可能对弱的电系统产生较为严重的影响,可能会产生噪声等。因此需要合理进行线路分布。
  另外,为减少电力耗损,安装电线时,一方面要根据建筑要求和负荷要求选择合适的导线,同时还要充分考虑电线路的路径选择。由于配电线路产生的电路消耗与电线本身的性质直接相关。如选择电阻小电导率好的材质能够有效减少线路损耗。为此,根据常用电线如铝、铜等的性能和价格来确定线路中电线种类的使用以及相关规格的选择。在保证电线能够承受负荷的条件下,从经济效益和节能角度出发,选择符合本次设计要求的电线尺寸和材质;由于减少电线的有效长度能够有效减少线路能耗,在建筑供配电线路设计时,需要将变配电室尽可能的安装在电力负荷中心的位置,低压的电线路应该在200m的范围内.
  2.1导体选择的一般原则和规定
  2.1.1导体材料选择:电缆电线可选用铜线或铝线;民用建筑宜采用铜芯电缆或电线。
  2.1.2导体的类型应按敷设方式及环境条件选择。
  1)在室内正常条件下敷设,可选用聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套的电缆或聚氯乙烯绝缘电线;条件许可时可选用允许温升高,载流量大的交联聚乙烯绝缘电力电缆;
  2)消防设备供电线路的选用及敷设保护措施应符合防火要求;
  3)对消防要求高的建筑,如一类防火建筑、重要的公共场所以及人员集中的地下层的非消防线路宜采用阻燃低烟无卤或阻燃无烟无卤电力电缆。
  2.1.3 绝缘导体还应符合工作电压的要求。
  2.1.4导体截面的选择,应符合下列要求:
  1)按敷设方式、环境条件确定的导体截面其导体载流量不应小于计算电流;   2)线路电压损失不应超过允许值;
  3)导体应满足动稳定与热稳定的要求;
  4)导体最小截面应满足机械强度的要求,
  2.2导体敷设的环境温度与载流量应根据敷设条件和工作制运行状态给予校正.
  3.分路供电及其控制
  随着现代科学技术的快速发展,建筑负载的电器越来越多样化。不同种类的电器负载对接地以及电源的要求可能均有所不同,这对电路的长期使用提出了较高的要求。因此,电路设计者要充分考虑负载电器对电路可能造成的影响,采用分路供电的方式进行电路设计。如照明电路,由于使用过程中,部分荧光灯可能会产生谐波而严重影响其他电器设备的工作;另外,对于拥有重要数据库的电器设备,如计算机由于断电或者电压不稳等可能会导致严重的经济损失,需要对此类电器设备设计独立的供电系统,并且还需要设计一个备用的供电系统以此来应对突然断电或者其他突发状况可能造成的损失。同时,为实现更好的建筑内用电的实时监控,电路需要集中进行控制,以此及时、高效的找出并解决在使用过程中而出现的电路故障问题。
  4.电气设备的选择和接地系统的安装
  常用设备电气装置的配电设计,应采用效率高、能耗低、性能先进的电气产品.对于部分自然功率因数低而无法达到接入电网要求的系统,需要采取相关措施来提高电器的自然功率因数,降低无谓能耗。首先,在建筑电气供配电线路设计时,为了使用电设备自然功率因数有所提高,降低用电设备使用过程中产生的无谓能耗,需要通过选用自然功率因数较高的用电设备来达到降低能耗的效果。其次,通过安装无功补偿装置也是降低能耗的有效方式。目前,在民用建筑领域广泛使用的无功补偿装置是变压器低压集中补偿。这种方法是通过减少区域电站与居民之间的高压线路上的无谓能耗来提高功率因数,但是,对低压路线上的无功传输的减少效果并不理想,并不能满足节能的要求。
  另外,电器的安全使用和供电系统的安全不仅影响整个建筑供配电线路的整个设计过程,还对经济效益影响深远。因此,在电路设计时,必须考虑接地系统。
  结束语
  我国建筑行业发展快速,建筑能耗大,因此,在建筑领域中,微小的节能措施运用于其中,便能实现较大能量的节省。通过以上对建筑电气中供配电线路设
  计进行探讨和分析,对供配电线路损耗进行分析、遵循供配电线路设计原则,把握设计的要点有助于发现建筑电气中供配电线路中存在的问题,并可以此为依据,分析并找到降低能耗节约能源的方法。
  参考文献
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