基于民用建筑供配電設(shè)計的可靠性與經(jīng)濟性分析

曾凡超

（漢口學院，湖北 武漢 430212）

0 引 言

隨著民用建筑數(shù)量的不斷提升，建筑供配電的可靠性和經(jīng)濟性成為相關(guān)企業(yè)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。但是，在實際施工工作開展過程中，由于各種因素的影響，民用建筑供配電設(shè)計存在很多不合理之處。因此，相關(guān)企業(yè)工作人員需要了解民用建筑的具體設(shè)計要求，合理掌握可靠性和經(jīng)濟性指標，以此增加建筑物的保險系數(shù)，從而確保配電設(shè)備的正常運行。

1 民用建筑供配電的可靠性分析

1.1 滿足系統(tǒng)的可靠性要求

民用建筑以居住為主，人口密集。如果在供配電系統(tǒng)的設(shè)計過程中存在漏洞，很容易導致電路出現(xiàn)故障，嚴重時還會對用戶的生命和財產(chǎn)安全造成損害。為了避免發(fā)生安全事故，建筑供配電設(shè)計需要從可靠性設(shè)計角度入手，謹遵設(shè)計要點和設(shè)計要求，以此來提升民用建筑供配電設(shè)計的安全。另外，建筑系統(tǒng)設(shè)計結(jié)構(gòu)復雜，其中涉及很多高壓、低壓配電系統(tǒng)等，設(shè)計過程中需明確可靠性標準。隨著用電負荷的不斷變化，需要保證各項操作具有較高的連續(xù)性，并嚴格按照設(shè)計標準執(zhí)行設(shè)計工作。設(shè)計人員的設(shè)計能力與可靠性存在直接關(guān)系，只有設(shè)計能力得到提升，才能有效保證對建筑物的供電。

1.2 優(yōu)化電力負荷系統(tǒng)

設(shè)計工作開展前，設(shè)計人員需要深入了解建筑電力的負荷等級，并按照供配電設(shè)計要求來保證整個系統(tǒng)的可靠性。考慮系統(tǒng)設(shè)計形式要求，工作人員可以按照具體的劃分標準劃分和確定等級。例如，在一級、二級和三級負荷系統(tǒng)確定過程中，如果在某一情況下供電設(shè)備無法繼續(xù)運轉(zhuǎn)，則很容易導致人員損傷，甚至還會擾亂公共場所的運行秩序。在一級負荷中，設(shè)計人員可以設(shè)計兩個電源，以此保證設(shè)計過程中的獨立用電。除了主電源外，還需要對備用電源進行合理準備，并根據(jù)整個電網(wǎng)的運行要求確定供電時間段。除此之外，如今的系統(tǒng)設(shè)計形式極為特殊，包括很多獨立電源和蓄電池，一旦二級負荷系統(tǒng)停止通電，將會為相關(guān)企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟損失。此時，設(shè)計人員需要保證常態(tài)下的持續(xù)供電，優(yōu)化動力負荷系統(tǒng)的可靠性[1]。

1.3 可靠性分析方法

目前，在國內(nèi)民用建筑的供配電系統(tǒng)中，可以采取多種不同方法對系統(tǒng)內(nèi)部的可靠性進行分析，主要包括模擬法、解析法以及人工智能法。利用模擬法對民用建筑的可靠性進行分析時，還可以進一步細分為混合法和蒙特卡洛模擬法兩種不同的類型。模擬法主要是通過采用隨機設(shè)定過程的方法，將反復生成的時間序列進行統(tǒng)計量和估計量的參數(shù)計算。在進行系統(tǒng)分析研究后，統(tǒng)計各項參數(shù)的分布特征。在民用建筑領(lǐng)域應(yīng)用此種數(shù)據(jù)模擬計算方法，需要重視模擬次數(shù)所具有的隨機性特征。因為這一特征同系統(tǒng)本身的計算規(guī)模、結(jié)構(gòu)和大小等都不存在直接聯(lián)系，且收斂速度、問題維數(shù)等之間也不存在直接聯(lián)系。所以，該可靠性分析方法受到外界條件的干擾較少，統(tǒng)計和計算結(jié)果的可靠性突出。

在應(yīng)用解析法對民用建筑的可靠性進行分析的過程中，可以通過對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和不同系統(tǒng)功能的實際聯(lián)系進行分析，掌握系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和不同系統(tǒng)功能之間的數(shù)學模型關(guān)系。之后通過對數(shù)學模型進行求解和分析，從而得出該模型對于系統(tǒng)可靠性指標分析所能提供的數(shù)據(jù)和信息支持。

除上述兩種方法外，在進行民用建筑可靠性分析的過程中，還可以利用先進的人工智能方法手段，提升分析工作的精準度。一般來說，人工智能方法主要是借助生物處理模式進行仿真模擬分析的方法。在民用建筑的供配電系統(tǒng)中對其進行合理應(yīng)用，將較為復雜的供配電過程轉(zhuǎn)化為更加簡單、便捷的方法。這一過程中，人工智能方法能夠有效提升供配點系統(tǒng)的運行和檢測效率。綜合運用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、遺傳算法等，可進一步提升人工智能方法的具體應(yīng)用效果。

2 民用建筑供配電設(shè)計的經(jīng)濟性分析

2.1 減少低壓柜出線回路的方法

在民用建筑工程供配電設(shè)計過程中，工作人員首先要明確負荷的種類，將同一區(qū)域中的相同性質(zhì)負荷進行規(guī)整，利用低壓母線反饋一個新的供電回路。同一區(qū)域主要代表同一層，也指不同樓層的相同軸線位置，這樣便可以降低低壓柜的出線回路，有效降低低壓柜裝置設(shè)計數(shù)量，降低相關(guān)企業(yè)在供配電線路設(shè)計中的成本。但是，這樣同樣存在很多劣勢。例如，如果出線端存在故障，很容易引起大范圍斷電。又如，實際生活中，如果民用建筑一年以上沒有出現(xiàn)過斷電情況，則該建筑的電源進線功率一般較大，電氣設(shè)備的性能也會越來越好。一般情況下，如果沒有出現(xiàn)電氣故障，整條線路可以不采取檢修措施。因此，對回路出線進行大容量設(shè)計的方式是可行的，也是保持民用建筑供配電線路設(shè)計經(jīng)濟性的有效措施之一。

2.2 合理選擇各項需求的系數(shù)

各項需求系數(shù)的合理選擇對建筑電氣設(shè)備的投資具有重要影響。尤其是在功率因數(shù)的選擇上，可對計算電流存在直接影響，最終影響電纜等重要部分的設(shè)計。另外，需求系數(shù)的選擇情況也可以影響電流的計算結(jié)果，對各個系數(shù)的取值也能決定著變壓器的大小選擇。如果取值偏大，變壓器的容量也會得到提升，此時在變壓器運行過程中將會消耗大量電能。因此，在實際供配電線路設(shè)計時，應(yīng)該對同類設(shè)備在運行過程中的實際情況進行調(diào)查，從而做到對計算系數(shù)的合理選用。此外，設(shè)計工作與相關(guān)企業(yè)的發(fā)展前景存在直接關(guān)系，隨著節(jié)能技術(shù)的進一步發(fā)展，很多產(chǎn)品的經(jīng)濟性都能通過計算機來實現(xiàn)。所以，在工作中應(yīng)盡量保證系數(shù)的最低設(shè)計[2]。

2.3 電氣系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計

整體來看，民用建筑的供配電設(shè)計需要充分體現(xiàn)節(jié)能性，還要與國家發(fā)展對能源節(jié)約的要求相符。例如，在民用建筑電氣系統(tǒng)設(shè)計過程中，人們需要對用電消耗指標進行合理確定，之后按照具體的要求和方案，選擇配電方案。具體地，可利用效率較高的變壓器、節(jié)能燈具等，最大程度地降低電能的損耗量，實現(xiàn)節(jié)約用電。節(jié)能設(shè)計是經(jīng)濟性指標中的重要標準，如果電氣設(shè)備的使用數(shù)量過多，勢必會造成企業(yè)投資成本的大幅提升。此時，設(shè)計人員應(yīng)該深入分析事故出現(xiàn)的原因，在保證經(jīng)濟性的同時，精確計算電氣設(shè)備的供電參數(shù)，并將實際的電氣產(chǎn)品作為計算依據(jù)，避免因為型號問題增加企業(yè)的經(jīng)濟損失。

2.4 協(xié)調(diào)電力負荷

電力負荷的協(xié)調(diào)工作需要根據(jù)實際民用建筑發(fā)展過程中可能對國家建設(shè)和社會發(fā)展造成的經(jīng)濟和政治影響進行系統(tǒng)劃分。具體可以細分為，一級、二級以及三級負荷。其中，一級負荷若出現(xiàn)供電中斷等問題時，會對國家經(jīng)濟、政治以及公共安全等方面造成嚴重威脅。不僅如此，一級負荷無法正常供電，還會對居民的人身和財產(chǎn)安全等造成嚴重危害。通常情況下，一級負荷需要有兩個相互獨立的電源進行供電，以保證其中一個電源發(fā)生配電故障時，另一個電源仍能保持穩(wěn)定供電。此外，為了進一步強化一級電源在供配電環(huán)節(jié)中的穩(wěn)定性，還可以通過增設(shè)備用應(yīng)急電源的方法，根據(jù)實際電源負荷以及具體應(yīng)用條件，安裝相應(yīng)的獨立發(fā)電機組，配合蓄電池、第三方獨立電源等不間斷電源裝置，有效提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在對二級負荷和三級負荷進行優(yōu)化設(shè)計的過程中，可以采用變壓器線路或者線路故障不間斷供電的方法對線路進行優(yōu)化設(shè)計。因為三級負荷對于供電設(shè)備和線路質(zhì)量沒有明顯的特殊性要求，所以只需要保持線路暢通和供電系統(tǒng)穩(wěn)定，即可維護其正常用電。

2.5 優(yōu)化配電所設(shè)施

除了上述幾種增強經(jīng)濟性的措施和方法外，在進行建設(shè)和管理的過程中，還可以通過優(yōu)化配電所的選址、設(shè)施等方法，增強民用建筑線路設(shè)計的經(jīng)濟效益和社會效益。例如，通過對配電所的配置進行科學系統(tǒng)規(guī)劃，有利于在現(xiàn)代建設(shè)過程中，進一步擴大配電所對民用建筑的積極影響。一般來說，配電所主要由高壓配電室、變壓配電室、電容器室、材料工具室、控制室、夜班休息室以及檢修場地等不同環(huán)節(jié)組成。實際建設(shè)時，工作人員可以根據(jù)不同地區(qū)的具體發(fā)展情況，選擇更加合理的配置方法，從而提升不同科室之間的配合效率，達到優(yōu)化建設(shè)需求和提升發(fā)展水平的效果。其中，需要重點關(guān)注的是，在對變壓配電室、電容器室以及控制室等進行設(shè)計時，要對房屋和門窗的封閉性進行優(yōu)化處理，避免因為動物、風雪等因素對室內(nèi)的控制設(shè)備造成不必要的損害。

3 結(jié) 論

綜上所述，民用建筑供電設(shè)計方案的設(shè)計情況，與建筑成本建設(shè)和居民日常用電情況息息相關(guān)，同時會對電網(wǎng)的各個供電環(huán)節(jié)產(chǎn)生影響。因此，在供配電設(shè)計工作開展過程中，工作人員需要對設(shè)計方案的可靠性和經(jīng)濟性進行深入分析，在滿足居民用電要求的同時，做到民用建筑使用的因地制宜，確保民用建筑供配電線路保持穩(wěn)定運行。

[1] 江 峰，楊蕾蕾，張 健.淺談數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)設(shè)計與民用建筑的幾點區(qū)別[J].智能建筑電氣技術(shù)，2017，11（2）：17-20.

[2] 陳全樂.高層民用建筑供配電系統(tǒng)的電氣防火技術(shù)探究[J].科技與創(chuàng)新，2015，（11）：132-133.