供配電系統設計論文范文

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第1篇

關鍵詞：工程設計；安全供電；節能降耗

中圖分類號：S611 文獻標識碼： A

引言：能源的短缺越來越引起發達和發展中國家的普遍關注。其中，電力能源的耗費和電力設計也引起了人們的高度重視。人們在追求智能樓宇、博物館建筑、住宅樓和校園建筑的舒適、安逸、安全和人性化的同時，也開始注重電氣自動化工程的節能設計，既要做到合理、達到用戶使用需求，又要兼顧到節能設計。

一、電氣工程設計原則

1、優化供配電設計。促進電能合理利用

在做水庫工程電氣設計時首先考慮的是適用性，就是要能為水工設備的運行提供必要的動力：為在水庫建筑物內創造良好的人工環境提供必要的能源；應該滿足用電設備對于負荷容量、電能質量與供電可靠性的要求；應能保證電氣設備對于控制方式的要求，從而使電氣設備的使用功能得到充分的發揮。做到供電系統高效、靈活、穩定、易控、多樣、便捷、暢通。其次考慮的是安全性，電氣線路應有足夠的絕緣距離、絕緣強度、負荷能力、熱穩定與動穩定的裕度；確保供電、配電與用電設各的安全運行：有可靠的防雷裝置：防雷擊技術措施；在水庫特殊功能的場合下還應有防靜電、防浪涌的技術措施；按水利建筑物的重要性與火災潛在危險程度設置相應必要的技術措施。在滿足水庫電氣工程的實用性和安全性的基礎上，利用先進的技術，優化供配電設計。促進電能合理利用。

2、提高設備運行效率。減少電能的直接或間接損耗

在滿足水工建筑物對使用功能的要求和確保安全的前提下，盡可能減少建設投資，最大限度的減少電能與各種資源的消耗。選用節能設備、均衡負荷、補償無功、減少線路損耗、降低運行與維護費用，提高電源的綜合利用率，提高設備運行效率、減少電能的間接或直接損耗。

3、合理調整負荷，選取合理的設計系數，提高負荷率和設備利用率在滿足水工建筑物對使用功能的要求和確保安全的前提下，設計時盡可能提高電能質量、合理調整負荷、選取合理的設計系數、在特殊用電的情況下選擇合理的節能措施，提高負荷率和設備利用率節約電能。

二、供電節能技術

1、減少電能傳輸的損耗

電路線路上必然會存在電阻，因此只要有電流通過線路就會產生有功功率能耗，對于這樣一種形式的能量損失，我們就需要根據其能耗的機理來進行設計處理，考慮到線路上的電流是不允許改變的，因此就只能夠在線路的電阻上做文章，也就是說，只要能夠在不影響線路正常運行的狀況下減小線路上的電阻，就能夠有效的起到節能的作用。我們更進一步的來探討，與線路電阻有關的是線路自身的電導、線路截面和線路的長度，相應的節能方式也就可以分為三個大類：一是選用電導率比較小的金屬材質來作為線路的輸電導線；二是盡可能的減少線路的長度，這一點可以通過線路少走彎路、不走回頭路來實現；三是適當的增大導線截面的面積。

2、變壓器的節能設計

變壓器是電力自動化工程中的重要設備，承擔著轉換電壓、電流和功率的重要作用。變壓器是耗能的大戶，當變壓器處于空載運行狀態時，低壓系統的能源損耗絕大部分是變壓器自身的運行損耗。因此，變壓器的節能設計是否合理是整個電力工程節能設計的關鍵環節。通常，變壓器的節能設計要從下面幾個環節來考慮：

（1）減少變壓器的型材損耗。例如，變壓器用的硅鋼片、鋼材、銅線和絕緣材料、絕緣子和變壓器油等都是正常變壓器所構成所必備的材料，這些材料的設計選擇如果不合理，要消耗供電系統的大量電能，若是本著厲行節約的理念，在滿足變壓器工作要求的前提下，周密合理地選擇材料和運行介質，可為電力工程間接地節約施工成本和節約電能。

（2）為降低變壓器的電能損耗，配電線路和配電柜，應盡量選擇銅材并且采用換位導線措施，基于降低變壓器的空載損耗考慮，應降低磁密并應盡量的選取冷軋用的高質硅鋼片，在滿足設備運行要求的條件下，盡量采用較薄的硅鋼片，達到節能的目的。

（3）選用節能方式的變壓器。目前，S11和S10都是為節能的設計要求而“量身打造”這種變壓器不僅繼承了原有變壓器的優點，還具有高效的節能特性，從生產長期運行來看，節能效果比較顯著，可作為節能設計的首選變壓器。同時，設計時，要注意選擇合理的變壓器接線方式，合理的接線方式對節能的影響也十分重要，同時，在變壓器的生產運行期間，不應讓變壓器長期過載運行，使得變壓器處于超溫運行狀態，這樣不僅加速變壓器的老化，同時也增加了變壓器的電能損耗。

（4）在工廠車間或大型智能樓宇，由于生產負荷率很大，變壓器按設計規范要求通常都放置在電力負荷的中心位置，盡量地與冰凍機、空壓機、大型引風機、離心機等大的生產負荷放置在一起，這樣便于生產管理，更重要的是可以減少現場電纜的長度、減少輸配電線路的事故率，降低線路的電壓降和電能的損失，同時提高了系統的功率因數和電能的質量。具體的放置位置要根據生產現場工藝設備的分布和實際情況來布局。對于大型的智能高層建筑，為了經濟考慮，應盡量放地下層，因為智能高層用電量大的電氣設備多數在低層。

3、供配電系統的設計

通過供配電系統的合理設計來實現節能無疑是最為直接也最為有效的方式之一，具體來說可以從以下三個方面來著手進行：一是盡可能的減少配電的級別，這樣能夠有效的提高供配電系統的穩定性和可靠性；二是要要結合實際的用電狀況來對供配電的狀況進行確定，盡可能的保證變壓器處于負荷的中心位置，這樣就能夠最大程度的降低供電半徑，從而實現電力節能，并且，這樣一種節能方式還能夠一定程度上提高供電的質量。

4、照明節能

在電氣自動化的節能設計中，還可以通過照明節能來實現，具體來說同樣是有兩種方式，一種就是直接利用高效光源，傳統的白熾燈雖然簡單便宜，但是其發光的效率比較低；另一種就是充分的利用自然光，這就需要對構筑物的門窗進行擴大，或者是對建筑物或者是構筑物選擇一個較好的朝向。

結束語：

電氣系統也隨著社會的發展在不斷的進步，而對于電氣自動化中的節能技術而占也正處于發展階段。現在的節能技術能夠達到節能的效果，而今后研究的節能技術將會朝著更好的方向發展。而現在要做好電氣自動化的節能設計則應該從導線的選擇到最后安裝的完成都應該做到最好，并且還要讓節能技術在電氣系統中發揮到最好的效果。

參考文獻：

[1]劉江，淺析220 kV變電電氣自動化[期刊論文]-中國科技博覽2010(26)

[2]劉沫然，發電廠電氣自動化技術分析[期刊論文]-科學時代（上半月）2010(4)

第2篇

關鍵詞：建筑電氣；供配電系統；設計

中圖分類號：TU2 文獻標識碼:A

就目前而言，在滿足相應設計規范，實現預定功能的前提下，電氣設計師對同一或同類建筑可能做出多種配電方案。各方案的特點會有所不同。在很多具體工程中，因受到多方面因素的限制，配電方案的合理性、靈活性、實用性等優點不可能同時兼備，但我們可以在設計工作中認真總結，廣泛交流，統籌兼顧，揚長避短，力求做到最優。建筑供配電系統設計的目的，就是要采用一切可能的、恰當的技術手段，在數量上、質量上滿足各種用電設備在正常事故狀況下的不同用電要求，保證供電的安全和可靠，同時考慮技術與經濟的統一。

一、供配電系統設計的規范要點

供配電系統設計應貫徹執行國家的經濟技術指標，做到保障人身安全，供電可靠，技術先進和經濟合理。在設計中，必須從全局出發，統籌兼顧，按負荷性質、用電容量、工程特點，以及地區供電特點，合理確定設計方案。還應注意近遠期結合，以近期為主。設計中盡量采用符合國家現行有關標準的效率高、能耗低、性能先進的電氣產品。

1.負荷分級及供電要求

電力負荷應根據對供電可靠性的要求及中斷供電在政治、經濟上所造成的損失及影響的程度分為一級、二級、三級負荷。獨立于正常電源的發電機組，供電網絡中獨立于正常的專用饋電線路，以及蓄電池和干電池可作為應急電源。二級負荷的供電系統，應由兩線路供電。必要時采用不間斷電源（UPS）。

一級負荷：一級負荷為中斷供電將造成人身傷亡者；或將在政治上，經濟上造成重

大損失者；或中斷將影響有重大政治經濟意義的用電單位的正常工作者。

1.2 二級負荷：二級負荷為中斷供電將在政治上，經濟上產生較大損失的負荷，如主要設備損壞，大量產品報廢等；或中斷供電將影響重要的用電單位正常的工作負荷，如交通樞紐、通信樞紐等；或中斷供電將造成秩序混亂的負荷等。

1.3 三級負荷：三級負荷為不屬于前兩級負荷者。對供電無特殊要求。

2.電源及供電系統

供配電系統的設計，除一級負荷別重要的負荷外，不應按一個電源系統檢修或者故障的同時另外一個電源又發生故障的情況進行設計。需要兩回電源線路的用電單位，應采用同級電壓供電；但根據各級負荷的不同需要及地區供電的條件，也可以采用不同的電壓供電。供電系統應簡單可靠，同一電壓供電系統的變配電級數不應多于兩級。高壓配電系統應采用放射式。根據負荷的容量和分布，配變電所應靠近負荷中心。

3.電壓選擇和電能質量

用電單位的供電電壓應根據用電容量，用電設備的特性，供電距離，供電線路的回路數，當地公共電網的現狀及其發展規劃等因素，經濟技術比較確定。

二、建筑供配電系統設計原則

建筑供配電自動化系統應遵循穩定可靠性原則、規范性原則、分層分布式原則、獨立原則、分散和靈活開放性原則等。要保證供配電的穩定，宜選用技術成熟且通過國家檢測檢驗機構認定的，經過現場運行考驗的綜合保護與測量于一體的自動化系統；供配電自動化系統的設計應執行國家和行業制定的相關標準、規范、規定等；系統的各種接口規約應逐步采用國家或行業標準執行，對特殊的通訊規約應具備詳盡的規約文本，并通盤考慮直流系統及計量系統的建設；分層分布顧名思義即按不同的建筑樓層進行分布，以充分應用現場總線等通訊技術樓層內數據交換問題；由于供配電系統的特殊性，自動化系統保護功能也相應獨立，不能依賴于其他的控制設備，而應設置專門裝置；單元之間的裝置需要較高的可靠性和抗干擾能力，能向全分散全下放化過渡，結構平臺應靈活方便系統擴展且具備與建筑自動化其他系統集成的能力。

三、高層建筑供電系統的設計

1.負荷等級的計算。負荷等級的確定應按有關規范進行，一般情況下，高層建筑負荷等級也可按以下確定：一級負荷包括疏散樓梯、消防電梯前室及地下室的應急照明、消防水泵、排煙風機、消防電梯等；二級負荷包括部分客梯電力、生活泵電力；三級負荷包括一、二級負荷以外的其他用電負荷。

2.供電電源。供配電系統設計中，為保證供電系統的合理性，要求根據負荷等級采取相應的供電措施。各級負荷的供電電源應滿足設計規范的相關規定。對高層建筑來說，一般沒有特別重要負荷，且一級負荷容量較小，因此采用兩路市政電源供電或一路市政電源加應急發電機組供電均可滿足要求，后者在工程應用中較為常見。供電電源采用一路獨立的l0KV 高壓電源，由市政區域變配電站引入至小區首層開關房.低壓配電電壓采用380/220V。設置柴油發電機，以確保消防設備用電。

3.變配電所的設置。一般應根據負荷容量、負荷分布以及建筑物功能分區的實際情況，與相關專業協調確定變配電所的位置以及數量。變壓器容量應根據計算容量選擇，變壓器的負荷率一般取70%～85%。低壓線路的供電半徑一般不宜超過200m，當供電容量超過500KW，供電距離超過200m時，宜考慮增設變配電所。只要條件許可，變配電所的位置應盡量靠近負荷中心，從而簡化了配電系統，有利于增強系統的穩定性與安全性，同時也減少了線纜的使用量，降低因線路造成的電能損耗.由于首層空間的商業價值比較高，一般高層建筑的變配電所設于負一層，便于通過地下停車庫的車道運輸變配電設備。

4.高低壓供電系統結線型式及運行方式。對于高層建筑，其高低壓供電系統結線型式及運行方式一般做如下設計：高壓系統采用一路l0kV 高壓進線，結線型式采用單母線運行方式；變壓器低壓側采用單母線分段結線型式，每臺變壓器對應接一段母線，母線段之間采用母聯開關聯絡，正常情況下各段母線分列單獨運行，母聯開關打開，當其中一臺變壓器故障退出運行時，母聯開關手動合上，由同組的另一臺變壓器保證部分重要負荷的供電，當故障的變壓器恢復供電后，母聯開關自動打開，恢復正常運行方式。母聯開關與進線開關應具有電氣聯鎖功能并加機械聯鎖，以防止電源倒送。變壓器低壓側設置應急母線段，由正常電源與備用柴油發電機電源經雙電源切換開關向該母線段供電，以保證應急情況下一級負荷的供電，雙電源切換開關設有電氣和機械聯鎖，防止發生向市電反供，消防負荷均采用雙回路供電，在末端配電箱切換。

5.電能計量裝置。商業用電采用高壓計量，居民用電采用低壓計量到戶。商業高壓10kV 進線側裝設專用計量柜，安裝有功電度表、無功電度表；變壓器低壓側不同用戶的供電回路分別裝設有功電度表，監視儀表根據供電部門及建設方要求設置。為了方便管理，一般商鋪分戶電表集中設于每層電表間或配電間，住宅用戶采用一戶一表，九層以下(包括九層)的住宅樓，電表箱可集中設于首層電表間內；九層以上的住宅樓，電表箱分設于每層的電井內，為方便管理可設置遠程抄表系統，梯燈及電梯用電單獨計量，由住戶分攤。

6.備用電源和應急電源。自備柴油發電機組的容量按照需供電的最大穩定負荷，計算時分別考慮消防情況和非消防情況下必須保證的電源容量，取其較大者。 當市電中斷時，柴油發電機組應立即啟動，并在15s內投入正常帶負荷運行；當市電恢復時，機組自動退出工作并延時停機。

四、結束語

總之，高層建筑供配電系統就應該貫徹經濟、合理、技術和材料先進的原則，仔細斟酌具體的設計細節，保證在建造時可以合理分配各個部件安裝到位盡量減少誤差達到安全的標準，設備的選擇要按地點和位置來進行最佳的配置。在現在高層建筑供配電系統中最主要的是在建造完成后使用時的安全。因此，在對高層建筑供配電系統進行設計時，其負荷容量計算是否準確，供電電源選擇及變配電所布置是否合理，供配電系統是否經濟，運行是否能保持穩定、安全等方面，將決定其最終成果的優劣。

參考文獻：

第3篇

【關鍵詞】民用建筑；供配電系統；設計問題

目前，隨著我國社會主義市場經濟的不斷發展與人民生活水平的不斷提高，民用建筑中居民用電量越來越高，我國目前的狀況還無法與國外發達國家相比，因此，供配電設計人員應該意識到其中的差距，有責任將設計做到更加經濟、合理、實用，讓有限的資金充分發揮出其應有的作用。多年來，由于在民用建筑小區供配電設計中存在的不合理性，導致國家電能出現大量的消耗與浪費現象，同時更使得居民的電器設備使用年限縮短。當然，困擾我國民用建筑用電問題的還包括由于我國工業水平的提升與國民經濟水平的增長而導致的能源匱乏。在民用建筑供配電設計中還應注意節能策略的研究。

1 民用建筑供配電設計中常見的問題

近年來，由于很多很多民用建筑供配電的設計者缺乏對設計原則的理解，以及在一些規范條文理解上存在的差異，導致設計非常不合理，最終出現過分浪費、投資消耗過高、給居民帶來安全隱患、使用不方便等問題。在民用建筑供配電設計中主要會遇到如下問題。

1）缺乏對相關規范的了解。我國《10kV及以下變電所涉及規范》中明確做出規定：變配電房不能設置在浴室、經常積水的地下室、廁所等地方，并且也不能與這些場所相毗鄰。一般而言，民用建筑小區住宅樓在設計時通常將電配電房設計在一層，樓上的衛生間位置設置局部夾層。但是這種設計通常會由于屏蔽性能差、降噪處理措施不到位等原因而導致樓上住戶的頻繁投訴。我國于2011年最新頒布并實施的《住宅建筑電氣設計規范》中明確規定：當配變電所設在住宅建筑內時，配變電所不應設在住戶的正上方、正下方、貼鄰和住宅建筑疏散出口的兩側，不應該設置在住宅建筑低下的最底層。這些規定都比較明確的要求住宅樓下不能設置變配電房。

2）供電設備的設置不符合規范。根據我國《民用建筑電氣設計規范》中規定：當消防用電負荷為二級并采用交流電源供電時，宜采用雙回路樹干式供電，并按防火分區設置自動切換應急照明配電箱。當采用集中蓄電池或燈具內附電池組時，可由單回線路樹干式供電，并按防火分區設置應急照明配電箱。但是，在實際設計中，由存在著在理解上的偏差，民用建筑供配電設計人員、民用建筑的審查人員、校對人員經常會要求在住宅樓消防電梯前室的一兩個應急燈也要求單獨設置雙電源切換箱。從設計的經濟性考慮，這樣做很明顯比較浪費。如果在民用建筑的每一層的每個防火分區都設置應急照明配電箱，那就更不合理了。

3）選擇電纜及導體截面時考慮欠周全。在民用建筑供配電設計中，很多設計人員在對電纜及導體的截面積選擇進行設計時，通常只對負荷計算出的電流滿足要求即可，根本不考慮用電設備的端電壓，遠距離供電。例如：在高層民用建筑中的電梯、建筑屋頂的小風機等設備。由于電能在傳輸過程中存在線路的電壓損失問題，當電能傳輸到用電設備端時，此時的電壓已經無法滿足電壓的偏差與電機啟動的要求。我國《供配電系統設計規范》中明確規定：對用電設備端電壓的偏差允許值的要求為：電動機為±5%，一般工作場所的照明為±5%，而對于那些遠離變電所的小面積一般工作場所的照明、應急照明、道路照明、警衛照明等為+5%、-10%。而對于其他用電設備而言，如果沒有特殊的規定，則應為±5%。

2供配電系統設計中的疑難問題

2.1防雷與接地

防雷與接地問題是供配電系統設計中的一大重點，也是難點。當下，主要的防雷設備有：接閃器和避雷器，其中，前者直接接受雷擊，避雷針是接閃器上接受雷擊的金屬，如果是金屬線接受雷擊，則被稱之為避雷線；如果是金屬帶接受雷擊，則被稱之為避雷帶。后者在實現防雷功能時需要與相應的被保護設備并聯，裝設在設備的電源側。在雷雨天氣，線路上出現雷擊過電壓時，避雷器的火花間隙將會被擊穿，過電壓通過避雷器對大地進行放電，有效的保護了各種電氣設備，閥式和排氣式是兩種主要的避雷器型式。架設避雷線是主要的防雷措施之一，但存在造價高的缺點，對于35kV的架空線路來說，通常只在變配電所的進出段架設避雷線。而對于10kV及以下的線路來說，裝設避雷線的成本太高，通常不予架設。室外配電裝置的防雷一般都是通過裝設避雷針來實現的。另外，如果變配電所所處位置附近存在較高的建筑物，建筑物上的防雷設施能夠對變配電所實施保護，就無需再單獨為變配電所設置防雷保護。在高壓側裝設必要的避雷器，其主要目的是為了保護主變壓器，防止雷電沖擊波入侵到變配電所中。對于接地來說，當設備和裝置正常運行時，接地線中是沒有電流流過的。當設備發生故障時，接地線中會流過接地故障電流。接地線與接地體一起構成了接地裝置。

2.2供配電系統的抗干擾設計

工業工程中供配電系統不斷實施自動化，計算機系統、PLC系統等的使用會對電力系統造成了干擾，其中的電氣功能模塊有可能無法正常工作，最終導致整個系統的故障。另外，這些干擾信號還會通過感應、傳導等方式進入到二次設備中，一旦干擾水平超過了電子設備的耐受能力，這些設備將會出現不正常動作。由于干擾信號的產生和對系統造成的干擾都十分復雜，因此解決起來也十分困難。

首先，對于變配電所系統來說，在干擾作用下，各類開關設備和測量系統的安全可靠性都會受到影響。變配電所系統中的常見干擾有：電源干擾、線路干擾以及電磁干擾等。頻率和電壓的干擾是電源引入產生的干擾，解決電源干擾的主要措施有：變壓和穩壓，整流和濾波等，這樣不僅能夠降低集中供電的危險，公共阻抗與公共電源間的耦合也會得到緩解，有利于電源的散熱。

同時，對于交流電的引入線，應該采用通導率較大的粗導線，采用雙絞線作為直流輸出線，合理設置配線的長度。需要對電源設置相應的監視電路，其功能是對電源電壓的瞬時短路和瞬間壓降以及各種干擾進行監視。在變壓器的進線側需要安裝避雷器，另外還需要利用避雷針和避雷線形成避雷網。對傳輸線路的干擾來說，在長線傳輸過程中發生單相接地故障、或是外界干擾線號的侵入、不合理的中性點設置等都會產生干擾信號。對傳輸過程中出現的干擾進行抑制，首先是選擇合適的傳輸線，一般選擇同軸電纜及雙絞線，其中，前者的組成

包括一根空心的圓柱導體以及內導線，并且兩者與外界之間需要通過絕緣材料隔離開來。這種電纜的優點在于具有較強的抗干擾能力和穩定的數據傳輸特性，并且價格較便宜。后者被封裝于絕緣外套中，形成一種傳輸介質，其構成的環路改變了電磁感應的方向，能夠抵抗電磁干擾。其次是采用在線監測技術抗干擾。將各種保護，如：過電流保護、零序電流保護等裝設在檢測設備上，對線路的絕緣狀況進行檢測。在抑制電磁干擾上，可以采用屏蔽和接地抗干擾兩種措施。良好的接地保護能夠實現電流經過地線阻抗時產生的感應電壓的消除，防止磁場和電位差造成的影響。對于干擾的抑制來說，接地是最為重要的方法，另外，與屏蔽相結合能夠抵抗大部分的電磁干擾問題。

3 總結

總之，隨著民用建筑的不斷完善與發展，供配電設計作為其中的一項重要內容必須引起設計人員的高度重視，設計必須規范，考慮電氣未來飛速發展的趨勢，努力實現民用建筑供配電設計的經濟性、穩定性、可靠性、安全性。

參考文獻