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【摘 要】 随着我国国民经济的高速发展，城市化建设进程进入了高峰期，因此城市配电线路的规划设计及电气设计也逐渐引起重视。随着目前节能概念的发展，配电线路的电气节能设计也成为较新的研究课题。本文结合工程实际情况，针对配电线路电气设计的相关问题进行分析，并提出相应的有效节能设计措施。
【关键词】 电气设计；配电线路；节能原则；变压器节能
前言：
整个电力系统是由发电厂、供电局等多个机构组成的，而供电局配电系统则是最后一道关口，因为电力生产、供应是同步进行的，线路所受到的负荷较大，因此，保障配电线路的质量是工作的重点，以保证整个电力系统正常运行，保证企业的经济利益和人民财产人生安全不受到影响和威胁。
当前，作为世界新生第二大经济体的中国，资源相对匮乏，能源消费与日俱增，能源危机迫在眉睫，而作为能耗较大的建筑能耗已成为危及社会可持续发展的一个重大问题。在“坚持资源开发与节约并重，把节约放在首要位置的方针”政策下，建筑电气节能设计就如何降低能耗、高效利用、将节能技术合理应用到工程项目中，是衡量建筑工程配电线路节能设计的关键体现。
一、配电装置的选择
1.在选择裸导体和电器的时候，环境温度要符合要求，即最热月的平均最高温度为最热月日最高温度的月平均值，需取多年的平均值。在选择屋内裸导体和其他电器的时候，如果该处没有通风设计温度的资料，最高温的设定要在最热月的平均最高温的基础上加5℃。当温度低于仪表电器的最低允许温度时，要加强保温措施，防止冰雪事故的发生。另外隔离开关设置的破冰厚度要大于最大的覆冰厚度。
2.在选择导体和电器的相对湿度时，采用当地湿度最高月份的平均相对湿度。根据不同的地区选择不同的类型。在湿热地区要采用湿热带型电器产品，在亚湿热带地区可采用普通电器产品，实际运用中要根据当地运行经验采取防护措施。
3.配电装置的抗震设计要符合现行的国家标准，即《电力设施抗震设计规范》的规定。
4.在设计配电装置的最大风速时，采用离地10m高，30年一遇10min的平均最大风速。在这个最大风速超过35m/s的地区进行配置的时候，屋外的配置要采取降低电气设备的安装高度、加强设备与基础之间的固定等措施。
5.导体和电器的设计选用
5.1配电装置的绝缘水平要符合《电力装置的过电压保护设计规范》中的国家标准。
5.2所选用的电器承受的最高工作电压不得低于该回路的最高运行电压，设计需用的导体电器长期允许的电流不能小于该回路的最大持续工作电流，另外导体电器应考虑日照对其载流量的影响。
5.3在对导体和电器的动稳定、热稳定及电器开断电流多用短路电流的验算时，要按照设计规划进行计算，并考虑到电力系统的长远发展规划。计算时可按三相短路进行验算，在验算导体短路热效应时采取主保护时间加相应断路器全分闸时间。
6.路径的选择
送电线路设计的好坏，取决于路径选择。它反映在技术经济上是否合理，同时对以后运行维护、抢修是否方便有重要意义。因此，选择一条线路路径，必须到当地调查研究及现场勘察，现场人员必须有设计人员、测量人员、技经人员、当地政府及其他有关人员参加（不过大多时候技经人员没办法到现场，而是由设计人员在现场收资提供参数进行编制预算），以便碰到问题及时在图纸上修改。尽量做到线路路径合理，尽量避免施工单位在施工期间与当地村民摩擦，有利于线路可行施工、运行。
线路进行定位的原则如下：①应少占农田，方便施工、方便运行维护、交通条件方便地段，路径短，曲折系数小，做到经济、安全、合理。②选择路径要避开不良地质、地形及石场、油库、机场，军用仓库，风水（坟）等。③出线段采用十二、十六、二十四线电缆沟。减少重复施工操作。④光缆随10kV架空线路走，光缆配备一般1～2km为宜，太长不便于施工和维修，太短的话接头就多，信号的衰减大，信号不好。⑤路径经过的地形高差尽量要小，档距适当在50～60米左右。在选择杆塔尽量使导、地线弧垂均匀平滑，使它的受力均匀，才不会受到不平衡张力而发生铁塔扭转。
二、高压配电线路电气设计节能措施
1、选用最新的节能型变压器，减少变压器的有功损耗
变压器的损耗是输变电线路电气设计环节中最为重要的控制环节，如果能够有效减少变压器的有功损耗，就可以达到事半功倍的节能效果。因此在进行变压器各种参数选择时，必须根据建筑物的能耗情况进行结算，选用厂家最新的节能型变压器，采用阻值较小的绕组。在装机容量较大需要布置多台变压器时，应尽可能选用大容量的变压器以减少变压器的数量。比如装机容量为2000kVA的配电，选用2台1000kVA变压器比4台500kVA变压器可以节能3%左右。
2、选用电导率较小的材质导线减少输电线路的能量损耗
由于配电电气线路存在电阻，使用过程中就会产生有功功率损耗。其有功功率损耗公式为：
△p=，式中为相电流，，为功率因素，R为线电阻。通过上述公式可知，在进行配电设计时，选用电导率小的导线，则可以达到节能效果。一般而言，选用铜芯线效果最佳，但是由于銅芯导线价格较为昂贵，因此必须充分考虑导线压降、损耗和供电距离与价格的关系，根据负荷选取最为适宜的导线及截面。在工程建设中，一般在一类建筑中采用铜质导线，而一些负荷较大的二类建筑也可以采用铜导线。
3、合理布置线路路径，减少导线长度进而减少电能损耗
在进行配电线路设计时，需要进行实际踏勘，选择合理的线路路径，减少导线的布置长度，进而减少导线过长带来的电能损耗。配电线路路径需要配合城市道路建设，甚至部分采用地下电缆进行埋设，因此必须对相应的区域负荷情况及规划建设情况进行资料收集，在详尽的资料收集的基础上才能做出较为完善的配电线路路径方案。 三、低压配电线路电气设计节能措施
1、配电线路电气设计以满足建筑基本使用功能为主旨，杜绝高耗及浪费
设计人员在电气设计中务必严格依据设计规范进行设计，首先要满足现代建筑的使用功能，即照明的亮度、色温、显色指数等，满足室内的舒适卫生、通道畅通以及一些特殊场所电气设施的用电和特殊工艺等；其次要考虑建筑的实际效益，在节能与经济方面做到统筹兼顾。对建筑中的耗能因素及能耗的必要性进行分析，减少不必要的能耗，有区别的进行节能方案设计。
2、合理设置变配电室位置，减少低压配电线路能耗损耗
在建筑中，变压器尽量接近负荷中心，以减少低压配电线路的供电距离。当建筑物面积在10000㎡/层左右时，至少要设置2个变配电室，才能有效减少低压配电线路的长度，降低线路损耗。
3、配电线路应避免回头线，减少回头线路的电能损耗
低压配電室与竖井位置在布局上应使线路尽可能减少回头输送电能的支线，以减少回头线路的电能损耗。在高层建筑中，低压配电室应靠近竖井，并给每个竖井提供干线，这样才不至于产生支线沿着干线倒送的现象，最大程度的规避回头线路的情况。
4、合理选择低压配电线路的线芯截面，兼顾技术性与经济性
导线截面的选择的主要依据有两个，一是成本问题；二是用户需求问题。一般情况下对导线进行选择时，应采用比规范等级高一级的导线截面，其后采取逐段计算的方式计算节能，以达到节约有用功率的目的。同时，在更换导线的前后，都应考虑到电抗值的变化，从而降低线损。当输送负荷不变时，导线截面的增加，可以降低线损，更换导线之后功率降低的损耗百分率如下式：，式中是更换前导线电阻，单位Ω；是输配电线路的导线更换之后电阻，单位Ω。下表为不同型号导线更换前后的功耗降低百分比：
根据上表可以看出，选择一个合适的导线，对于输配电线路的节能降损具有重要作用。此外，合适的导线的使用，还有利于提高导线的使用寿命，减少维修，从而降低供电成本。
一般而言，选择配电线路导线截面时，如果是业主自用的办公室等，则应按照技术性优先来进行选择，在满足技术要求的情况下，尽量选择电缆截面大于载流量的截面线芯，最大程度的减少电能损耗，节约运行过程的用电总费用。而一般的房地产项目，由于采用一户一表，电表后的配电线路损耗由客户自行承担，因此建设单位一般会按照载流量进行截面选取。但是总体而言，选择电缆截面大的导线，其增加的初期投资一般仅需2～4年即可收回，属于利在千秋的节能措施，具有较好的经济效应及社会效益，应当作为优化要求列入节能设计措施之中。
5、利用非长期负荷的输电线路给长期用户作供电线路使用以减少线路损耗
在工程实例中，经常会将空调风机、风机盘管与照明、电开水等计费相同的负载集中在一起，采用同一干线供电，这样既可便于用一个火警命令切除非消防用电，又可在春秋两季不用空调时，使用同样大的干线截面传输较小的电流，进而减少线路损耗。
6、提高系统的功率因数，减少无功功率在输电线路上的传输，以达到节能的目的
系统中的用电设备，如电动机、变压机、线路、气体放电灯中的整流器都会产生滞后的无功功率，需要从系统中引入超前的无功相抵消，超前的无功功率会在线路上产生有功损耗。减少这部分损耗的措施主要有以下几种：①提高设备的自然功率因数，以减少对超前无功功率的需求。②采用电容器补偿由于感抗产生的是滞后的无功功率。③就地安装无功补偿装置，减少线路无功传输。
四、结束语
综上所述，要想有效的降低供电成本就需要输配电网的经济运行。随着科技的快速发展，配电路线从空中转到了地下，使得高压电输送量越来越大，而工程进行的难度也随之增高，应当注意在配电线路质量的保障前提下，需提高配电线路节能降耗设计要求，在有效的降低线路损耗的前提下延长输电设备的使用年限，从而满足用户的需求，实现企业的经济效益。
【关键词】 电气设计；配电线路；节能原则；变压器节能
前言：
整个电力系统是由发电厂、供电局等多个机构组成的，而供电局配电系统则是最后一道关口，因为电力生产、供应是同步进行的，线路所受到的负荷较大，因此，保障配电线路的质量是工作的重点，以保证整个电力系统正常运行，保证企业的经济利益和人民财产人生安全不受到影响和威胁。
当前，作为世界新生第二大经济体的中国，资源相对匮乏，能源消费与日俱增，能源危机迫在眉睫，而作为能耗较大的建筑能耗已成为危及社会可持续发展的一个重大问题。在“坚持资源开发与节约并重，把节约放在首要位置的方针”政策下，建筑电气节能设计就如何降低能耗、高效利用、将节能技术合理应用到工程项目中，是衡量建筑工程配电线路节能设计的关键体现。
一、配电装置的选择
1.在选择裸导体和电器的时候，环境温度要符合要求，即最热月的平均最高温度为最热月日最高温度的月平均值，需取多年的平均值。在选择屋内裸导体和其他电器的时候，如果该处没有通风设计温度的资料，最高温的设定要在最热月的平均最高温的基础上加5℃。当温度低于仪表电器的最低允许温度时，要加强保温措施，防止冰雪事故的发生。另外隔离开关设置的破冰厚度要大于最大的覆冰厚度。
2.在选择导体和电器的相对湿度时，采用当地湿度最高月份的平均相对湿度。根据不同的地区选择不同的类型。在湿热地区要采用湿热带型电器产品，在亚湿热带地区可采用普通电器产品，实际运用中要根据当地运行经验采取防护措施。
3.配电装置的抗震设计要符合现行的国家标准，即《电力设施抗震设计规范》的规定。
4.在设计配电装置的最大风速时，采用离地10m高，30年一遇10min的平均最大风速。在这个最大风速超过35m/s的地区进行配置的时候，屋外的配置要采取降低电气设备的安装高度、加强设备与基础之间的固定等措施。
5.导体和电器的设计选用
5.1配电装置的绝缘水平要符合《电力装置的过电压保护设计规范》中的国家标准。
5.2所选用的电器承受的最高工作电压不得低于该回路的最高运行电压，设计需用的导体电器长期允许的电流不能小于该回路的最大持续工作电流，另外导体电器应考虑日照对其载流量的影响。
5.3在对导体和电器的动稳定、热稳定及电器开断电流多用短路电流的验算时，要按照设计规划进行计算，并考虑到电力系统的长远发展规划。计算时可按三相短路进行验算，在验算导体短路热效应时采取主保护时间加相应断路器全分闸时间。
6.路径的选择
送电线路设计的好坏，取决于路径选择。它反映在技术经济上是否合理，同时对以后运行维护、抢修是否方便有重要意义。因此，选择一条线路路径，必须到当地调查研究及现场勘察，现场人员必须有设计人员、测量人员、技经人员、当地政府及其他有关人员参加（不过大多时候技经人员没办法到现场，而是由设计人员在现场收资提供参数进行编制预算），以便碰到问题及时在图纸上修改。尽量做到线路路径合理，尽量避免施工单位在施工期间与当地村民摩擦，有利于线路可行施工、运行。
线路进行定位的原则如下：①应少占农田，方便施工、方便运行维护、交通条件方便地段，路径短，曲折系数小，做到经济、安全、合理。②选择路径要避开不良地质、地形及石场、油库、机场，军用仓库，风水（坟）等。③出线段采用十二、十六、二十四线电缆沟。减少重复施工操作。④光缆随10kV架空线路走，光缆配备一般1～2km为宜，太长不便于施工和维修，太短的话接头就多，信号的衰减大，信号不好。⑤路径经过的地形高差尽量要小，档距适当在50～60米左右。在选择杆塔尽量使导、地线弧垂均匀平滑，使它的受力均匀，才不会受到不平衡张力而发生铁塔扭转。
二、高压配电线路电气设计节能措施
1、选用最新的节能型变压器，减少变压器的有功损耗
变压器的损耗是输变电线路电气设计环节中最为重要的控制环节，如果能够有效减少变压器的有功损耗，就可以达到事半功倍的节能效果。因此在进行变压器各种参数选择时，必须根据建筑物的能耗情况进行结算，选用厂家最新的节能型变压器，采用阻值较小的绕组。在装机容量较大需要布置多台变压器时，应尽可能选用大容量的变压器以减少变压器的数量。比如装机容量为2000kVA的配电，选用2台1000kVA变压器比4台500kVA变压器可以节能3%左右。
2、选用电导率较小的材质导线减少输电线路的能量损耗
由于配电电气线路存在电阻，使用过程中就会产生有功功率损耗。其有功功率损耗公式为：
△p=，式中为相电流，，为功率因素，R为线电阻。通过上述公式可知，在进行配电设计时，选用电导率小的导线，则可以达到节能效果。一般而言，选用铜芯线效果最佳，但是由于銅芯导线价格较为昂贵，因此必须充分考虑导线压降、损耗和供电距离与价格的关系，根据负荷选取最为适宜的导线及截面。在工程建设中，一般在一类建筑中采用铜质导线，而一些负荷较大的二类建筑也可以采用铜导线。
3、合理布置线路路径，减少导线长度进而减少电能损耗
在进行配电线路设计时，需要进行实际踏勘，选择合理的线路路径，减少导线的布置长度，进而减少导线过长带来的电能损耗。配电线路路径需要配合城市道路建设，甚至部分采用地下电缆进行埋设，因此必须对相应的区域负荷情况及规划建设情况进行资料收集，在详尽的资料收集的基础上才能做出较为完善的配电线路路径方案。 三、低压配电线路电气设计节能措施
1、配电线路电气设计以满足建筑基本使用功能为主旨，杜绝高耗及浪费
设计人员在电气设计中务必严格依据设计规范进行设计，首先要满足现代建筑的使用功能，即照明的亮度、色温、显色指数等，满足室内的舒适卫生、通道畅通以及一些特殊场所电气设施的用电和特殊工艺等；其次要考虑建筑的实际效益，在节能与经济方面做到统筹兼顾。对建筑中的耗能因素及能耗的必要性进行分析，减少不必要的能耗，有区别的进行节能方案设计。
2、合理设置变配电室位置，减少低压配电线路能耗损耗
在建筑中，变压器尽量接近负荷中心，以减少低压配电线路的供电距离。当建筑物面积在10000㎡/层左右时，至少要设置2个变配电室，才能有效减少低压配电线路的长度，降低线路损耗。
3、配电线路应避免回头线，减少回头线路的电能损耗
低压配電室与竖井位置在布局上应使线路尽可能减少回头输送电能的支线，以减少回头线路的电能损耗。在高层建筑中，低压配电室应靠近竖井，并给每个竖井提供干线，这样才不至于产生支线沿着干线倒送的现象，最大程度的规避回头线路的情况。
4、合理选择低压配电线路的线芯截面，兼顾技术性与经济性
导线截面的选择的主要依据有两个，一是成本问题；二是用户需求问题。一般情况下对导线进行选择时，应采用比规范等级高一级的导线截面，其后采取逐段计算的方式计算节能，以达到节约有用功率的目的。同时，在更换导线的前后，都应考虑到电抗值的变化，从而降低线损。当输送负荷不变时，导线截面的增加，可以降低线损，更换导线之后功率降低的损耗百分率如下式：，式中是更换前导线电阻，单位Ω；是输配电线路的导线更换之后电阻，单位Ω。下表为不同型号导线更换前后的功耗降低百分比：
根据上表可以看出，选择一个合适的导线，对于输配电线路的节能降损具有重要作用。此外，合适的导线的使用，还有利于提高导线的使用寿命，减少维修，从而降低供电成本。
一般而言，选择配电线路导线截面时，如果是业主自用的办公室等，则应按照技术性优先来进行选择，在满足技术要求的情况下，尽量选择电缆截面大于载流量的截面线芯，最大程度的减少电能损耗，节约运行过程的用电总费用。而一般的房地产项目，由于采用一户一表，电表后的配电线路损耗由客户自行承担，因此建设单位一般会按照载流量进行截面选取。但是总体而言，选择电缆截面大的导线，其增加的初期投资一般仅需2～4年即可收回，属于利在千秋的节能措施，具有较好的经济效应及社会效益，应当作为优化要求列入节能设计措施之中。
5、利用非长期负荷的输电线路给长期用户作供电线路使用以减少线路损耗
在工程实例中，经常会将空调风机、风机盘管与照明、电开水等计费相同的负载集中在一起，采用同一干线供电，这样既可便于用一个火警命令切除非消防用电，又可在春秋两季不用空调时，使用同样大的干线截面传输较小的电流，进而减少线路损耗。
6、提高系统的功率因数，减少无功功率在输电线路上的传输，以达到节能的目的
系统中的用电设备，如电动机、变压机、线路、气体放电灯中的整流器都会产生滞后的无功功率，需要从系统中引入超前的无功相抵消，超前的无功功率会在线路上产生有功损耗。减少这部分损耗的措施主要有以下几种：①提高设备的自然功率因数，以减少对超前无功功率的需求。②采用电容器补偿由于感抗产生的是滞后的无功功率。③就地安装无功补偿装置，减少线路无功传输。
四、结束语
综上所述，要想有效的降低供电成本就需要输配电网的经济运行。随着科技的快速发展，配电路线从空中转到了地下，使得高压电输送量越来越大，而工程进行的难度也随之增高，应当注意在配电线路质量的保障前提下，需提高配电线路节能降耗设计要求，在有效的降低线路损耗的前提下延长输电设备的使用年限，从而满足用户的需求，实现企业的经济效益。