摘要：随着我国经济发展速度的持续提升，为各行各业的发展创造了机遇的同时，对于电能方面的需求逐渐提升，所以使得我国对于节能方面的设计有所重点关注。对于民用建筑而言，由于其与民众的日常生活与生产有着极为密切的联系，所以将节能设计在民用建筑供配电系统中加以应用将会极大的改善我国能源紧缺的问题，同时可以有助于节能理念更好的获得实现与应用。鉴于此，本文将重点对民用建筑供配电系统节能设计方面进行详尽的思考，以供参考。
关键词：民用建筑；供配电系统；节能设计
引言：为了满足我国城市化发展的要求，我国民用建筑的兴建规模与数量均有了大幅度的提升。其中，对于民用建筑来讲，其所需要用到的能耗已经占据全部能源消耗的显著位置，并且有着日益提升的态势，所以在民用建筑供配电系统进行节能设计就显得极为重要。与此同时，在建筑电气节能设计过程中，设计的重点便是如何能有效的对电能进行利用、降低损耗，从而使得节能技术更加合理的用到实处，对于民用建筑今后的发展同样有着极为重要的意义。
一、民用建筑供配电系统的节能分析
在供配电系统中，供配电线路与变压器是其中最为关键的两种节能系统。对于民用建筑而言，在设计其中的供配电系统图时，便需要对电能的消耗指标进行综合性的考虑。其中，为了确保供电系统节能可以实现，首先需要对民众的基本日常需要进行考虑的同时，对供配电设备的能耗进行考虑，以此来对系统的整体能源消耗进行控制。此外，在对供配电系统设计过程中，传统的节能设备利用是难以迎合节能要求的，所以需要对系统中的设备进行综合考虑，方可实现科学合理的供配电系统节能的目的。
为了不对环境造成影响，考虑到经济成本，设计出可行方案。线路以及变压器的损耗两者构成了系统的损耗。系统损耗依据损耗变化情况，就有固定以及可变损耗两种。固定损耗就是线路中的变压器的铁损以及电介质的损耗情况。由相关的报道所知，只要接通电源，就会存在固定，在总的损耗中，固定损耗只是占了其损耗的1/10-1/5而已。固定损耗的大小会与频率以及电压有关联，为了降低固定损耗，就要在设备选择上，选择节能设备。可变的损耗就是铜损，就是在变压器以及导体只要有电流通过，产生的损耗就是铜耗。
二、选择合理的接线方式
对于民用建筑来讲，供配电系统在其中电气系统中有着不可或缺的关键作用，所以在设计民用建筑电气系统时，不仅要求其具有简单的特点，同时要求供配电系统具有一定的可靠性。在设计中，同一个电压等级的供电系统的变配电不应超过两级，这样才可以减少由于变电级数过多而引起的电能损耗。而且，在民用建筑电气系统的设计中合理的选用供电电压能实现有效节能。在我国，对于普通用户，可供选择的供电电压有三档，10kV、380V以及220V。
对于10kV等级的供电用户，如需使用大功率的单台或单组设备，可考虑是否能够直接使用，即可免除由于变压带来的电能损耗，并能有效减少由于线路发热导致的电能损耗。而对于380V等级的供电用户，应尽量采用三相电路用电设备，如果不能选用三相设备也需尽可能将单相负载在三相电路中均匀分布，以减少中性点偏移，降低中性点电流，降低电热损耗并节约金属材料。在满足系统安全可靠的要求下，线路结构越简单，配电负荷越集中，越能满足减小多余的电能损耗的要求。近年来，许多民用建筑都采用单母线结构作为其电气主接线的主体结构，这样的结构较为简单，不需较多设备，可以有效减少投资，具有很好的经济性。10kV及以下电压等级的多回路电气系统一般都采用单母线分段式的配线形式，通过装设母线联络开关的方式在各段母线上实现负荷分配的功能。
三、提高供配电系统的功率因数
功率，分为有功功率（符号为P，单位W、kW）、无功功率（符号为Q，单位Var、kVar）与视在功率（符号为S，单位VA、kVA）。在人们平时所说的功率概念中，对于用电设备，主要是指有功功率，如电灯、电视等；而对于电动机、变压器等的容量则是指视在功率。功率因数（cosφ），是用来衡量用电设备的用电效率的数据，它反映了用电设备的有功功率对于视在功率所占的比例。提高用电设备的功率因数即是减小线路中的无功功率损耗，提高系统的用电质量与电网的输电效率，改善系统内设备的运行条件，使系统在保证安全稳定的工作条件下达到节能的目的。
提高功率因数，主要的方法有以下几点：（1）通过减小用电设备的无功损耗来提高用电设备的功率因数。我们在对系统进行设计时可以尽量采用一些功率因数较高的用电设备，例如同步电动机等。提高系统中各个用电设备的功率因数即可有效的减小无功损耗，提高有功功率，达到节能目的。（2）通过使用调相机或电路电容补偿装置等设备来减少电力损失，改变功率因数。例如选择适当的电容器并联在感性负载上，此时，电容器的无功功率将会补偿感性负载的无功功率，从而减少或消除感性负载与电源之间存在的能量交换。对于交流电路，纯电阻电路中负载的电流和电压相位相同，纯电感电路中负载的电流比电压滞后90度，纯电容电路中负载的电流比电压超前90度。纯电容与纯电感的电流相位差为180度，可以互相抵消，而民用建筑电力系统中的负载绝大多数都是感性元件，所以总电流比电压滞后，如图1所示：
图 1 并联电容器补偿原理图
并联电容器，原称移相电容器。主要用于补偿电力系统中感性负荷的无功功率，以提高功率因数，改善电压质量，降低线路损耗。根据具体的补偿方法不同有三种补偿方式，即集中补偿、个别补偿和分组补偿，这三种补偿方式的目的都是为了提高用电设备功率因数，一般可将用电设备的功率因数稳定在0.9～1.0。
a.集中补偿法：这种方法是将电容器组接在变配电所的低压侧或高压母线上，其优点是电容器组的利用率较高，缺点是不能减少用户内部配电网络的无功负荷引起的损耗。其原理如图2（a）所示。
b.个别补偿法：这种方法是将电容器组直接接在用户设备附近，与用电设备共用一套开关。这种补偿方法一般用于低压网络，适用于对连续运行的用电设备需要较大的无功功率容量补偿的时候。其优点是补偿效果好，缺点是电容器利用率低。其原理如图2（b）所示。
c.分组补偿法：这种方法是将电容器组分别安装在各车间配电盘的母线上。其优点是电容器组利用率高，且需要的容量比个别补偿方式需要的少。其原理如图2（c）所示。
图 2 补偿法原理
四、供配电线路优化设计
供配电线路的设计方案对整个系统的能耗有很大影响。在设计供配电线路时，应根据各线路用电情况、负荷分配情况、供电线距离以及供电半径和用电设备的容量等因素进行综合考虑设计，以达到节能目的。在民用建筑供配电系统的设计中，应遵循安全、简单、可靠、方便、节能等原则，尽量减少线路上的电能损耗。如在大负荷的配线过程中尽量使用铜芯导线，小负荷配电尽量采用铝芯导线，并在线路设计中尽量减少导线长度，来满足节能需求。
五、结束语
综上所述，对于社会而言，其发展的基础便是充足的能源，然而，随着社会发展的迅速，能源短缺问题日益凸显，而民用建筑的能耗逐渐提升，所以对民用建筑供配电系统节能设计已经成为社会所关注的焦点。因此，为了科学合理的完成民用建筑供配电系统节能设计，应积极对配电系统节能设计中各个环节综合的考虑，以此来实现节能的目的，对于未来民用建筑供配电系统节能设计水平的提升有着重要意义。
参考文献：
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[3] 朱锦锋.建筑电气节能设计技术要点探讨[J].工程建设与设计.2012（08）
论文作者:张振国,刘小川
论文发表刊物:《电力设备》2018年第17期
论文发表时间:2018/10/18
标签：民用建筑论文; 节能论文; 系统论文; 设备论文; 功率因数论文; 供配电论文; 功率论文; 《电力设备》2018年第17期论文;