浅析学校低压供配电系统的节能设计

浅析学校低压供配电系统的节能设计

蒋小云

湖南云东建设工程有限公司

摘要：学校低压供配电系统的节能设计是当前教育机构可持续发展的重要方向之一。随着能源资源的日益紧缺和环境保护意识的增强，如何通过优化供配电系统的设计和运行，实现能源的高效利用和节约成为迫切需求。本文旨在对学校低压供配电系统的节能设计进行浅析

关键词：学校；低压供配电系统；节能设计

引言

学校低压供配电系统的节能设计包括合理选择电气设备、优化线路布置、采用节能控制策略等措施，以减少能源消耗和提高供电效率，实现节能目标。

1介绍节能设计的背景和意义

节能设计是在全球能源紧缺和环境保护的背景下，为了实现可持续发展而提出的重要概念。节能设计旨在通过优化建筑、设备和系统的设计与运行，最大限度地减少能源消耗，降低碳排放，提高能源利用效率。在电力领域，节能设计尤为重要，因为电力供应是各行各业的基础，电力消耗对能源消耗和环境影响有着重要影响。学校作为教育机构，低压供配电系统是其电力供应和用电管理的重要组成部分。学校低压供配电系统具有以下几个特点：

1.1多样化负荷需求

学校内部包括教室、实验室、图书馆、宿舍等多个区域，每个区域的负荷需求各不相同。例如，教室需要供电给照明、投影仪和教学设备，而实验室则需要供电给实验设备和通风系统。因此，学校低压供配电系统需要灵活满足不同负荷需求。

1.2峰谷负荷差异大

学校的用电负荷存在明显的峰谷差异。白天上课时间段是负荷高峰，而晚上和节假日则是负荷低谷。因此，学校低压供配电系统需要能够合理调整供电能力，以满足负荷峰谷变化。

1.3安全可靠性要求高

学校低压供配电系统对安全和可靠性的要求较高。学校是人员密集场所，供电中断或故障可能会对教学活动和学生生活造成严重影响。因此，学校低压供配电系统需要具备良好的故障保护机制和备用电源。

1.4管理与控制要求精细

学校低压供配电系统需要进行精细的管理与控制。学校通常拥有多个独立建筑和区域，需要对每个区域的用电情况进行监测和控制。此外，学校还需要对能源消耗进行统计和分析，以便进行能源管理和优化。

2、供配电系统节能设计的影响因素

2.1电压等级

供电设施和配电设备中或多或少存在阻抗，只要有电流通过，就会产生电能损耗，并以热能和电晕的形式流失。在设计供配电系统时，需要根据供电距离和负荷容量，合理地设计供电系统电压等级，特别在向远距离的用户端输送电能时。在输送容量不变的情况下，电压越高，电流越小，线路上的损耗越小，这也是我国电能远距离输送多采用220kV和110kV高压系统进行电能输送的原因。

2.2配电线路的设计规范度较低

在建筑设计中,由于现代建筑设计的导电性弱(存在延迟和设计概念不符合现代需求),建筑的实用取向受到很大限制。此外,现阶段施工单位仍会将成本控制作为建筑的重中之重,各种建筑设计本身规格的滞后使施工单位有机化。在一些特殊的建筑设计中,没有对建筑物的特性进行特殊的优化,导致部分建筑物的火灾问题难以控制。在大多数情况下,电源的节能设计与成本控制之间存在明显的冲突,程序审核员更喜欢成本控制以增加公司的利润。

3、学校低压供配电系统的节能设计

3.1合理选择节能变压器

变压器作为供配电系统的重要组成部分，对于降低电能损耗和提高节能效率至关重要。在新安装变压器时，应优先考虑选取具有较优技术指标的变压器，例如SH系列的非晶合金变压器。非晶合金变压器的铁芯由不间断的非晶合金带材卷绕而成，没有间隙，因此具有极小的铁损。此外，非晶合金材料是一种各向同性的软磁材料，不存在晶体结构，磁化功率小，不会阻碍磁畴壁的移动。这样的特性使得非晶合金变压器能够减少空载时的负载损耗、漏磁损耗和铁损，同时也能减少绕组产生的损耗。对于现有的高能耗变压器，可以采取节能改造的措施。常见的改造方法主要包括两种：一是降容改造：通过增加变压器线圈匝数，减少铁芯磁通密度，从而降低变压器的单位损耗。二是保容改造：主要有以下四种方式：(1)同时更换变压器的绕组和铁芯，减小变压器的铁损和铜损。(2)将变压器绕组中的铝线全部更换成铜线，并增加绕组的匝数，以降低匝电势和磁通密度。(3)更换铁芯中的硅钢片，将原来的热轧硅钢片全部替换为冷轧硅钢片。(4)更换芯体，按照低损耗变压器标准技术要求重新设计铁芯和绕组。通过以上改造措施，可以有效降低变压器的能耗和损耗，提高节能效率。但在进行节能改造时，需注意变压器的额定容量、负载情况和可行性分析，并确保改造后的变压器仍满足安全和可靠性要求。

3.2负荷分析及设计要点

(1)负荷运行特征分析：在学校低压供配电系统的设计中，需要考虑学生的停留时间以及校园内居住区和教学区之间的负载中心迁移。这就要求对负载的变化规律进行分析和规定，在变压器的设置中，除了通常设置在负载中心外，还需要合理地将负载分配到不同的时间段，以避免出现负载峰值过高的问题。(2)低压供配电系统设计要点：a）电压深入负荷中心：这是一个重要的设计原则。然而，在实际项目中，变电站通常位于建筑物的角落或远离需要供电的建筑物，这会带来一些问题。B）供电质量下降：当使用380V低压线路时，电源过载时会造成较大的电压偏差，可能影响设备的正常运行。因此，低压电源的半径一般不应超过250m。c）增加线路的电力消耗：高电压和低电压导致更大的电流。线路的电流损耗与电阻、电流的平方和线路长度成正比。如果电流确定，电源距离越远，线路的电流损耗就越大。

3.3降低输电线路损耗

为了降低输电线路损耗，可以从以下方面着手：1）合理选择变配电所位置：将变配电所设置在接近负荷中心的地方，以缩短供电半径和减少供电线路的长度。这样可以减少电能输送过程中的损耗。通过优化变配电所的布局，使其更接近负荷集中区域，减少输电距离，从而减少线路损耗。2）提高负荷率：通过增加负荷率来降低损耗。负荷率越低，负荷曲线波动越大，导致输电线路的损耗增加。相反，当负荷率提高时，负荷曲线趋于平直线，损耗减少。因此，通过合理调整负荷分配和优化负荷管理，提高负荷率，可以有效降低输电线路的损耗。3）加大导线截面积：在输送负荷不变的情况下，尽可能选择截面积较大的导线。导线的横截面积越大，导电性能越好，电阻越小，电能通过电线进行远距离传输时产生的能耗越少。因此，选择截面积较大的导线可以节约电能，提高经济效益。

3.4采用符合节能要求的照明设备

照明系统的设计在学校建筑中起着重要的作用，不仅是建筑效果的重要体现，也是节能设计的关键部分。对于学校建筑的电气节能设计而言，照明质量是学校工程质量的重要标志，也是提高用电效率和保护环境的关键所在。实现照明设备的节能需要在特定应用中进行。根据学校建筑的整体效率管理和规划，必须选择适合的照明设备，以节约电力资源。因此，在学校建筑的照明系统设计中，应注重选择高效节能的照明设备，并结合建筑的功能和需求，采用科学的照明布局和控制策略，以实现节能和提升照明质量的双重目标。

结束语

在国家节能减排政策逐步深入人心的背景下，校园建筑的负荷特点分析对于实现高效节能设计至关重要。电气工程师可以以节能技术应用需求为基本切入点进行配电设计，通过合理规划和优化供配电系统，实现能源的高效利用和节约。这是一项非常有意义的工作，既能满足学校建筑的用电需求，又能为环境保护和可持续发展作出积极贡献。

参考文献

[1]毛宗磊.浅析学校低压供配电系统的节能设计[J].居舍,2018

[2]陈二彪,乔波.企业高低压配电网电气节能系统设计[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2018

[3]李树庭,陈勇.低压配电系统保护的节能设计[J].智能建筑电气技术,2018

[4]李泽平.浅议供配电系统设计节能[J].智能建筑电气技术,2018

[5]盘惠良.节电技术在低压供配电系统中的设计应用[J].科技创新导报,2018