关键词 ：建筑电气；供配电线路；
引言：节能环保是亘古不变的世界议题。据国家能源局发布的数据显示，2019年我国全社会用电量达72255亿千瓦时，并且呈逐年递增的趋势。节能环保在降低电能损耗这方面大有文章可做。从电能输送的角度入手，优化供配电线路设计将很大程度上减少电能传输损耗，节约电能，达到节能环保的目的。因此，供配电线路设计除满足可靠性、稳定性的基本要求外，还应契合时代发展趋势，追求高效节能。以下将对建筑电气中供配电线路的设计原则进行分类阐述，并以满足设计原则为核心，从设备分类、保护元件、供电路由三个方面提出关于供配电线路设计的优化思考。希望有助于电气工程师们谨记设计原则，启发设计思考。
1、建筑电气中供配电线路的设计原则
1.1保证供配电线路稳定可靠
由于传统公共及民用建筑大都采用380/220V三相电压，对于人体而言并非安全电压，供配电线路一旦因设计不合理而发生绝缘或过热损坏，将会危及用户的人身安全，甚至引发电气火灾事故。据数据统计，我国每年的火灾事故中因供配电线路出现问题而引发的电气火灾事故占了很大一部分比重。由此可见，确保供配电线路的可靠性是最基本、最重要的要求。而供配电线路若出现供电路由过长而导致用电设备末端电压不足甚至线路断电等情况，不仅会影响设备的正常运行和使用寿命，削弱用户的体验感和信任度，推而广之，更会影响社会各产业的正常生产需求。因此，确保供配电线路的稳定性也是电气设计师应该考虑和满足的一项重要工作。
要保证供配电线路的稳定可靠，从设计角度出发，供配电线路必须满足承载能力足够、电线电缆选型正确、供电路由简短直接、线路保护设备匹配等条件，设计师在进行供配电线路设计时应避免按照经验数据简单估算线路电流，而应该遵循实事求是的原则，依据用电设备的实际功率和功率因数等计算真实的线路电流，并选择载流量符合要求的导线截面，根据设备负荷等级准确选择线缆型号及阻燃级别等，并且应根据线缆敷设方式、敷设根数和环境温度等修正因素校验供电距离较长的线缆电压降是否在规范允许范围内，当线缆采用线槽敷设时也应尽量选择电缆有一定间距或一层并排敷设的方式，目的就是为了减少电缆热堆积和线路电压降。电压降因线缆的供电距离增加而增大，因此供电线缆应尽可能地采用最短敷设路径，既能减少材料费用，又能减小电压降，保证末端设备电压稳定，运行可靠。
1.2追求供配电线路高效节能
低碳经济是我国当前社会市场经济的主要发展方式，相应的，节能环保在当下是包括建筑电气在内的各行业追求的发展新方向。建筑电气的节能可从电源输送过程中的各个环节入手，如减少变压器的有功损耗、提高供配电系统的功率因数、选用高效节能的电气设备等等，而供配电线路作为建筑电气中覆盖范围最广、体量最大且必不可少的组成部分，如果没有经过科学合理的设计，就会在无形之中造成不必要的电能耗损，浪费电能资源，因此在节能方面扮演着重要的角色。
线路的有功损耗归根结底取决于线路电阻，电阻越大，线路的有功损耗就越大。线路的电阻公式为R=PxL/S ，其中P为电导率，L为线缆长度，S为线缆截面积。 因此，减少线路的有功损耗可从相关的三个方面人手。首先，除特殊场所需要选用铝芯导线外，一般建筑工程应选用电导率更低的铜芯导线，不仅有助于降低线损，其强度高和寿命长等其他优点也更加突出。其次，变配电房及配电总箱应设于负荷中心，并尽可能贴近水泵、风机等大功率设备，供电线路尽可能采用最短敷设路径，减小导线特别是大截面线缆的供电距离，一方面能降低电能传输损耗，一方面能大面积减少线材用量，降低建设成本。最后，合理选用线缆截面积。虽然加大线缆截面能有效减小线路电阻，但是相对的会增加成本投入，笔者曾就此做过验算，供电距离在200m时其线路电压降已临近规范允许范围，因此建议供电距离较长的线路在按照满足载流量、热稳定等条件下选定的截面积的基础上再加一级，以降低线路损耗及电压损失。
2、建筑电气中供配电线路的优化思考
2.1用电设备有效分类
随着社会的不断发展和科技的不断进步，新型的用电设备不断涌现，各产业对于建筑电气的需求和供电质量的要求也将越来越高。由于不同设备的电能参数及负荷等级不同，如果将不符合要求的供配电线路设计方案应用在设备上，不仅会增加设备的耗能，缩减设备使用寿命，甚至会造成线路过载、设备烧毁等电气事故，降低整个电气系统的稳定性和工作效率。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因此,为了能提供高质高效的电气服务，对电气设备进行科学合理的分类，根据不同的设备特性匹配合理的配电线路和保护元件，是进行供配电线路设计的首要前提。
用电设备可按照从大到小的树干分支式方法分类，譬如从大的方面讲，用电设备可分为三级、二级、一级及特级负荷，每类之下又可细分消防、普通及弱电设备等，以此类推逐层细分，譬如一级消防负荷中的动力设备，就应选用双电源阻燃耐火级别及以上的线缆供电，配以D级曲线的断路器加以保护，若线缆必须和普通负荷线缆共电井敷设时，还应选用耐火性能更出色的矿物绝缘线缆。可见，只有明确电气设备的分类及对应的供配电要求，才能选择准确的供配电线路及保护元件。而一些对供配电线路有修正及辅助作用的电气设备也应加以重视并善于应用。比如，有源滤波器就是其中的一种，其被广泛应用在电梯、变频器、家用电器等设备上，这些设备在运行过程中会产生大量的谐波电流，导致电路系统中的电压波形发生扭曲，进而影响电压稳定及设备正常运转。有源滤波器此时就可以派上用场，它能够在10ms内动态过滤2到20次的谐波，修正紊乱的电压波形，提高供配电线路的稳定性。
2.2合理选用线路保护元件
供配电线路上的电气保护元件是供配电系统的组成部分，在线路过载、短路等情况下能有效保护导线及用电设备，提高系统对于隐藏风险的自主防范能力，确保供配电线路的安全可靠。因此合理选用电气保护元件也是确保供配电线路可靠稳定不可或缺的工作。
供配电线路上的电气保护元件主要有过载保护、短路保护和漏电保护三大功能，部分元件又能配以励磁脱扣、失压脱扣等附件。设计师应根据用电设备的实际需求选择匹配的电气保护元件及附件。比如，断路器的额定电流是根据供配电线路的实际电流值选取的，通常按计算电流的1.1~1.3倍选取，取值过小会造成经常跳闸，影响设备正常运行，取值过大又会降低保护元件灵敏度，使过载等情况无法得到迅速有效的反应，甚至无法正常跳闸造成线路热量堆积致使线路烧毁。当工程建设已经完工并投入使用后，一般需要对各用电设备的运行状态进行检测，以确保供电连续稳定。此时对供配电线路及保护元件的监控及检修仍然不可掉以轻心，技术人员可以将每次的供配电线路检测参数统一记录下来，进行多次重复检测，这样就可以分析出线路当前运行参数的均值，保证线路在安全稳定运行的状态。当出现线路持续过热的问题而保护元件却无动作时，应及时对整个供电线路进行系统的检查，分析原因，或加大线缆截面，或跟换线路保护元件，以杜绝发生电气事故的隐患。
2.3供电路由的设计
在进行供配电线路设计时应始终遵循供电路由简短直接的原则，其效果是立竿见影的。一方面能降低线路损耗和电压损失，使供电质量得到保障，另一方面，能节省线材，降低工程建设成本。供电路由设计需考量的最重要的方面，除了变配电室应在建筑负荷中心和贴近水泵等大功率设备之间进行位置权衡外，配电总箱的设置位置也应综合考虑总进线和分支线路的敷设距离问题，尽可能使综合敷设路径最短化。
遗憾的是，最基本的事往往也是最容易忽略的。供配电线路最突出最常见的问题莫过于地下室的线槽线缆集中敷设。部分设计人员没有考虑线缆的最短敷设路由，而从减少线槽使用量，为地下室上部区域腾出空间的角度出发，将多跟线缆笼统地于同一线槽敷设，造成部分线缆敷设路径迂回曲折。其实，过多的线缆于同一线槽敷设，不仅需增加原线槽的尺寸大小和线缆用量，节省线槽用量和建设成本一说也就无从考证了，同时会造成线缆叠加敷设，其后果就是增加线缆热堆积，增大电压损失，降低供电质量，其结果往往得不偿失。因此笔者认为，供电线缆特别是大电缆的敷设，应尽可能按供电路由最短化的原则分范围分线槽敷设，以保证供电稳定可靠。从小的方面看，线路密集区域的管线敷设也有引起注意和值得改善的地方。和地下室不同，供配电线路在住户内时往往是采用地面走管线的方式铺设。此时若供电线路较多，管线交叉的问题往往难以避免，而有些施工人员在对地面进行装修施工时，因地面管线缺乏一定措施的保护，而在装修过程中对其造成一定程度的损伤，从而增加室内电路系统短路故障的风险。因此，设计人员在进行室内等线路密集区域的供电路由设计时，应结合墙面、地面或天花顶板等多种敷设方式，避免管线多重交叉。
结束语
建筑电气中的供配电线路对于我国城市居民生活而言，是日常生活基础用电的重要保证。并且，随着我国未来城镇化的推进和城市人口数量的持续增加，城市居民和企业单位的用电需求将会不断增加，建筑电气包括供配电线路的设计越发承担着重要的职责。因此，电气工程师需要加强对供配电线路设计的认识和学习，通过科学合理的设计，满足供配电线路可靠性、稳定性和节能性等基本要求，促进电气产业的健康可持续发展。
参考文献：
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论文作者:陈超航
论文发表刊物:《城镇建设》2020年4期
论文发表时间:2020/4/13
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