摘要：随着工业生产水平和人民生活水平的不断提高，能源的消耗在世界范围内持续增长，能源问题日益突出，并已经成为制约社会经济发展的一大难题，电能作为供不应求的局面也日益严重。在这样的形势和背景下，有必要在供配电设计中引入节能技术，从而在不影响人们生产生活的同时，尽可能地对电能的使用量进行有效控制，以达到促进经济和环境资源可持续发展的目的。
关键词：建筑电气；供配电系统；节能设计
1电力变压器优化选型设计
在高层建筑的配电变压器优化选型设计过程中，首先应该准确的统计建筑将来可达到的最大电气系统负荷，并且根据用电总量选择变压器的供电容量、供电电压和变配电所基址等。
结合相关电力负荷波动曲线进行计算分析，并应用优化设计技术手段，合理调配负荷和设计完善的经济调度方案，使电力负荷曲线尽量保持平稳，尽可能的减少闲置配电容量，使电能能够充分转换和利用，降低能耗和无谓电能资源浪费。
1.1 优选节能型变压器
在高层建筑供配电系统的节能中配电变压器种类选择显得尤为重要。变压器运行中的空载损耗（铁损）主要发生在变压器铁心叠片内部，是由于交变的磁力线经内部铁心产生磁滞及涡流进而产生损耗。优质的铁心材料能有效降低变压器空载损耗，当前节能型变压器的铁心材料为非晶合金铁。型号为S15、S13和S11的节能型电变压器，其卷铁心结构为S7、S9叠片式铁心结构，这很大程度上降低了磁阻，电流可以降低60%～80%，提高了变压器运行功率因数，改善了建筑供电电能的质量和供电的可靠性，使变压器空载损耗降低20%～35%。
1.2 合理选择配电变压器容量与台数
从损耗、投资费用等方面进行综合考虑，为了确保设计悬着的配电变压器在使用期内能够预留适当的容量，推荐变压器设计负载率在75%～85%较为适宜，这样不仅可以获得较为的技术经济性，同时又能确保变压器容量能够满足后期一定程度的扩容需求，增加其使用寿命和技术经济性。在配电变压器经济调度方案优化节能设计过程时，应结合负荷特性合理分配用电负荷、合理计算优选配电变压器容量与台数，即通过科学合理的调控设计方案，使配电变压器能够长时间运行在高效工况，有效降低变压器运行总损耗。为了降低供配电网络的电能损耗，达到最佳节能降耗效果，对于2台及以上配电变压器共同联合运行时，应根据系统负荷波动情况建立联合经济调度运行模式。2台及以上配电变压器损耗功率与负载波动间的关系为：当配电变压器负载小于或等于Sa时，则投运1台配电变压器较为节能经济；当负载大于Sa而小于Sb时，则投运2台配电变压器较为节能经济；当负载大于或等于Sb时，则投运3台配电变压器较为经济。也就是说在2台及以上配电变压器联合经济调度运行过程中，Sa、Sb等就称为系统经济调度运行的临界负荷。当配电负荷率低于30%时，应根据实际运行负荷需求切换到小容量变压器；当负荷率超过80%并通过设计计算不利于经济调度运行时，则在容量选择过程中需要考虑放大一级容量来进行节能设计。当建筑电气系统运行负荷功率较为稳定时，在合理分配负荷的情况下，应尽可能减少变压器的设计台数，应优选大容量、节能型配电变压器。如建筑电气系统计算负荷在2000kV.A左右时，宜优选2台1000kV.A的变压器，不宜选4台500kV.A的变压器，这样一方面便于两台变压器并联进行经济调度运行，另一方面，前者总运行损耗要比后者低，且其成本和运行经济效益较后者要优。
1.3 合理计算优选供配电电压等级
在建筑电气供配电系统设计的过程中，应该依据建筑实体用电量的大小需求，科学合理的计算和优选供配电电压等级。当建筑的总用电量在250kW及以上或变压器的供电容量在160kVA及以上时，可以采用10（6）kV的供电线路。像中央空调、给排水水泵等单台大容量用电设备设备系统的供电电压在节能选择时，根据建筑电气供电条件、电机起动控制方式以及电机起停过程对配电变压器的影响因素来合理确定，以350kW作为低高压的供电分界点。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在设计低压供电系统的过程中，对于照明负荷，当电流在40A及以下时，普遍采用220V单相进行供电，当电流大于40A时，则采用380/220V的三相供电模式。
2 供配电的设计措施
2.1 准确测算用电负荷
据相关资料显示，变压器损耗占全部电网损耗的28%，所以降低变压器损耗意义重大。
为了有效降低变压器的损耗，必须对变压器的容量进行合理确定，而这依赖于对用电负荷的准确测算。
需要系数法是目前最常见的一种用电负荷测算方法，该法较具有计算简单、求解精确度高的特点，因而得到了广泛的应用。实际中，需先将各用电设备分类，即将感性负荷与纯阻性负荷分类，然后依照3式进行计算。
Pjs=Kx∑Pe （3）
其中， Pjs是有功计算负荷；∑Pe为同类设备的总容量；Kx为设备的需要系数，它与用电设备的工作性质、使用效率、数量等因素有关。
2.2 选择低损耗的节能型变压器
作为一种电能传输设备，变压器可以将某一种电压等级的电能转换成另一种电压等级的电能，因而在电力系统中得到了广泛的应用。因此，选择低损的节能型变压器（如SIO、SI与SII等系列）来代替老产品，不仅能够有效节约能源，还能够大幅度降低变压器的生产成本，是企业提高经济效益的有效途径。
2.3 选择合适的电动机
在供配电设计中，可以通过正确合理地选择电动机来改善电网的电能质量、降低电动机的电量损耗，而降低电动机的电量损耗，关键在于增强电动机的功率因数与工作效率。异步电动机作为工业生产中最常用的一种电动机，在设计时如能正确的选择电动机的容量，使之尽可能地满负荷运行，将会大大提高自然功率因数。此外，在设计选型时，还应避免所选择的电动机“大马拉小车”，从而造成电能浪费。
2.4 改善电力系统功率因数
为了降低电网功率的损耗，达到节能的目的，可以通过一些方法提高电力系统的功率因数。具体而言，可以通过以下途径实现：
（1）降低用电无功设备的损耗，应优先选择功率因数较高的用电设备。
（2）设置静电电容器，补偿电能损耗。在电力系统中，部分用电设备如变压器、电动机等具有一定的电感性，可以设置静电电容器来补偿用电设备因滞后电流产生的损耗，提高功率因数。
3 结语
本文从电力变压器优化选型设计、计算优选供配电电压等级和供配电线路优化设计三个方面对建筑供配电系统节能优化设计进行了分析，并提出了方案实施的措施。
参考文献
[1]李华标.乡镇企业供配电系统节能改造措施的探讨[J].科技咨询导报，2007（9）：45-47.
[2]马晨鹏.铁路供配电系统节能设计[J].铁路通信信号工程技术，2011（1）：77-78.
论文作者:高广翔,朱海雅,陈纪元
论文发表刊物:《电力设备》2017年第31期
论文发表时间:2018/4/16
标签：变压器论文; 负荷论文; 电能论文; 供配电论文; 功率因数论文; 电动机论文; 容量论文; 《电力设备》2017年第31期论文;