高层建筑供配电系统节能技术设计

高层建筑供配电系统节能技术设计
中图分类号：s210.4文献标识码：a 文章编号：
高层建筑物的结构比较复杂, 设施的内容及其功能要求也较为
全面, 因而其供配电系统的设计内容也相对较多，针对这种状况,对高层楼宇建筑供配电系统的节能优化设计就显得尤为重要；下面就分别对配电变压器的节能及经济优化选型设计、照明系统的节能优化设计、以及电机拖动系统的节能优化设计等节能设计技术的一些要点进行分析。

高层建筑（如大型的综合办公大楼、商场、购物中心、娱乐场所）等，其内部功能及结构都较为复杂，用电设备的种类及数量也都比较多，主要用电的设备内容有大量的机械动力设备（如：水泵、电梯、空调、风机等）、供配电电气设备（如：配电箱柜、配电开关等）、照明系统（如：工作照明灯具、备用照明灯具、应急照明灯具、照明控制系统等）、消防报警及安保系统（如：火灾报警系统、消火栓稳压及增压系统、雨雾喷淋系统、通风排烟系统，安全防范系统）等，这些系统在正常运行的过程当中，不仅对供配电系统电气性能要求较高，同时也是建筑电气系统中的一个重要用电大户，其能耗相当大，因此节能潜力非常大。

根据有关的文献资料与实践工作经验表明，在综合性高层楼宇建筑中中央空调和通风空调的能耗约占整个建筑电气能耗的35%，而照明系统能耗约占整个建筑电气能耗的33%以上。

因此，采取建筑供配电系统节能及降耗技术措施，已成为建筑节能的重点，尤其是建筑电气的内容，具有非常大
的工程实践应用价值。

1.高层建筑供配电系统节能设计主要内容
在高层楼宇建筑供配电系统节能设计过程中，其节能降耗设计的主要内容包括以下几个方面的内容：
1.1 供电系统节能优化设计（主要包括:楼宇建筑系统用电负荷详细统计计算、供配电系统无功功率动态补偿的设计、供配电系统谐波的综合治理设计、以及供配电系统中具体用电设备供电方案的优化节能设计等）；
1.2 照明系统节能优化设计（主要包括：照明供电系统的优化设计、照明灯具节能的优化选型设计、照明控制系统的优化设计、以及照明联动操作控制的节能控制系统的优化设计等）；
1.3 电气设备用电方案的优化节能设计（主要包括：电机拖动系统的优化节能设计、空调系统变频调速的优化节能设计、给排水系统用电设备的优化节能设计、以及深井电梯的回馈制能优化节能设计等）；
1.4 新能源综合利用的优化节能设计（主要包括：太阳能发电、风力发电、利用水源热泵、热电冷三联供系统等再生能源系统的节能设计）。

2.高层建筑供配电系统总体规划节能设计方案
在高层楼宇建筑物供配电系统总体规划设计过程中，首先要全面了解及统计建筑物内用电负荷的类型、容量等数据信息，根据电气设计手册及其他相关资料在对用电负荷等级划分和整理归纳后，充
分考虑整个供配电系统的整体供电方案以及供电距离等因素。

并且，在确定高层楼宇建筑物的供配电方案时，要求供电方案清晰明了、简单可靠、操作维护方便等方案进行设计。

总降压变配电所的布设位置选择首先应尽量靠近整个高层楼宇建筑物用电负荷的中
心部位或接近大负荷密集区域以缩短和降低供电系统的供电半径，达到降低供配电系统在运行过程中产生的线路损耗目的，提高供配电系统供电可靠性、供电质量、以及节能降耗水平。

最后，要结合用电负荷的总量、供配电方案等对变压器容量、台数、型号，以及供电线路型号、截面、敷设方式等进行详细的优化选型设计，设计出能够随季节性负荷变化而动态调节的供配电方案，有效降低变压器运行能耗、空载能耗，有效提高配电变压器的节能经济运行水平，提高供电线路的供电功率因素，以达到节能降耗的目的。

3.高层楼宇建筑供配电系统节能优化设计技术要点
3.1 配电变压器的节能优化选型设计
变压器的节能经济运行需要考虑综合投资和年耗电量等多个因素，从大量相关资料及实践工作经验可知，较为经济合理的配电变压器节能优化选型设计，是根据配电变压器的投资回收年限来确定配电变压器的型号，其可以用配电变压器的投资费用价差与年耗电的电费价差来获得。

在进行配电变压器经济节能优化选型设计时，其节能经济回收年限应严格，根据各省、地方《节约能源条例》中相关技术规定要求。

通常配电变压器经济节能优化设计过程中，其计算投资回收年限应
不超过5年，而其最大投资回收服役年限也不得超过7年。

在配电变压器节能优化选型设计时，应根据高层楼宇建筑实际用电负荷需求，按照略高于配电变压器最佳负荷率来进行配电变压器容量选择，通常应设置配电变压器负荷率在65%左右较为节能经济合理。

在配电变压器型号选择过程中，应优选空载损耗、负载损耗等均较小的节能性变压器。

有资料表明对于容量均在315kva的10kv配电变压器，s13节能型配电变压器与常规s7配电变压器相比，其负载损耗由s7的4812w有效降低到3638w；空载损耗则从771w降低到339w。

在配电变压器优化选型设计中，应优先选用三角形立体卷铁芯高效节能经济型配电变压器来代替常规插片式高能耗配电变压器，不仅可以有效提高建筑供配电系统的电能转换效率、降低配电变压器的运行能耗，同时还可以降低配电变压器空载电流，延长配电变压器的综合使用寿命。

3.2 建筑照明系统的优化节能设计
荧光灯、高强度气体放电灯等灯具型号优化选型设计时，其灯具效率应满足gb 50034-2004《建筑照明设计标准》中第3.3.2条中的相关技术要求，同时还应严格控制照明系统方案的节能降耗技术指标。

智能化自动化建筑照明控制系统的合理采用，是高层楼宇建筑照明系统工程节能降耗的主要技术措施，将智能自动化优化调控技术与建筑照明性能有机结合起来，一方面可以大幅度提高建筑照明系统的照明质量水平，提高建筑照明的人性化智能自动化服务水平；另一方面，智能照明控制系统可以根据照明场所的温度、湿度、
光照等条件，进行系统智能分析，从而制定高效节能经济的照明调控方案策略，使建筑照明系统调控更为精确合理，有效提高建筑照明系统电能转换效率，同时还必须充分利用自然光源、高效节能新型灯具，从而达到节能优化设计的目的。

3.3 电机拖动系统的优化节能设计
电机拖动系统能耗约占整个建筑电气能耗的80%左右，同时大多数电机拖动系统中其电能转换利用效率普遍较低，存在着非常大的节能降耗优化设计的潜力。

因此，在电机拖动系统优化节能设计过程中，对于200kw以下功率的电机从投资经济性角度出发应优选低压电机；对于355kw及以上功率的电机只有高压电机序列，只能选择高压电机；而对于200~355kw范围内的电机而言，应从技术可行性、投资经济性、运行节能经济性等多个角度进行综合分析，以优选出节能经济的电机功率。

应结合建筑电机拖动系统的实际情况，合理选用变频调速器、软启动器等先进控制方案对电机拖动系统控制模式进行优化设计，以达到电机拖动系统调节运行高效节能经济的目的，从而可大大降低变压器视在功率。

4.总结
鉴于高层建筑物结构比较复杂, 线路和电器设备品种及数量很多,进行电气节能化设计是很有必要的。

可以主要从以下几个角度考虑:
4.1 合理的设计方案, 从设计角度出发经过精确的计算, 对整个电气系统做恰当的估算, 在满足使用的前提下, 对发展的余量
应明确并适当预留设计。

4.2 利用新工艺、新技术, 在对电气系统的各个部分评估初始投资和运行期的损耗与维修费用时, 应尽可能采用新的、成熟的技术, 最终达到节能的目的。

4.3 利用新能源、新材料, 如灯具可采用太阳能灯具(特别是室
外照明或者利用蓄电池白天利用太阳能存储, 晚上用于室内等照明) , 电源采用太阳能光伏系统。