浅述电力传输的发展及在建筑电气方面的应用

朱志祥

摘 要：现阶段，我国有两个电网，即国家电网和南方电网。电网的全面覆盖对电力传输的安全性、经济性、美观性提出了更高的科研要求。本文先简述电力传输的技术发展，重点叙述现阶段电力传输和在建筑电气方面的技术应用。

关键词：照明;配电系统;电气的发展;电网;电力传输

引 言

爱迪生发明电灯泡的故事可谓家喻户晓，更长寿命的灯泡的发明为电气进入建筑打下了坚实的基础。利用蒸汽机推动线圈在磁场旋转产生电流而发明了发电机。若在技术上能够将电能传输到千家万户的问题，工厂和住宅就有了动力的来源。经过多次实验，世界上第一家供电公司诞生于1879年美国的旧金山，一座实验电厂向周边的用户出售了电能。

用户在接受到电能后，在小区内部如何进行配电系统的设计？当国家的电网规模越来越广泛，电力传输在技术更新上有哪些现阶段和未来的发展呢？本文将一一阐述：

一、用户端的配电系统

下图是国内某用户低压配电系统的具体型式：

此图为某小区变电所的典型案例。即通常所说的“两进线一母联”。两条高压线路同时供电，非消防电源的单电源设备仅仅从其中一台变压器侧低压出线柜引出;而电梯、消防泵等消防电源以及其他重要一、二级负荷的用电，接自两台变压器的出线柜。若当1#变压器停电或故障，双电源设备将在末端切换，使用另一臺变压器的电能，请情况下双电源的重要负荷设备仍然有电运行，以确保安全。此时，1#变压器的三级负荷处于停电状态，以确保一、二级负荷的正常运行。

中间的低压母联柜，正常情况下处于分闸状态。火灾发生时，同时其中一台变压器停电或故障时，母联柜合闸，且同时故障变压器出线开关自动分闸联锁。

二、电力联网

供电系统的一个特点或弊端——发出的电能必须与消耗的电能相等。时至今日，人们依然无法对大量电能进行有效存储，比如抽水储能、蓄电池储能、制冰储能、烧开水储能……均不能很好解决这个问题。为此建立多台发电机组——水力、风力、火力、太阳能、核电……联结成电网，火力、风力等发电作为补充电能，更加经济与高效。

因此，在某些时候供电公司直接购买电力比自己直接发电更加经济。以我国为例，三峡发电站为用户提供了绝大部分的电能，在水资源匮乏的季节，供电公司可以购买风力、太阳能等小发电厂的电能。

三、电力传输及安全保护

电力联网也带来了新的问题——系统短路故障的可能性增加，需要准确及时的大容量的断路器切断局部故障电流，否则如同多米诺骨牌效应，会波及到整个电网，导致大面积停电的事故。

通过导线进行的电力传输的任何一个故障都会导致电流值的变化。高压架空线路的故障方面，我国在35万kV以上高压线路加装避雷线保护，雷电高发地区即便10kV线路也加装了避雷线。通过变压器、发电机中性点低阻抗对地连接将部分故障电流接入大地，断路器的动作能够在故障时隔离其余部分的电流。在电力传输方面的很多经验证明，高速而技术先进的断路器能够消除大部分故障电流。因此，断路器的研发依然是今后持续研究的重点课题。

随着新的熔断器、绝缘子、接地装置等保护设备的技术进步，灭弧技术的不断改进，交流电机的廉价性，利用变压器很方便的升压降压，等等优点逐步被大多数人承认。

如下图：

高压电的传输方面，100年前发明了可以承受较大机械强度的悬垂式绝缘子。各类高压保护开关的不断发明和技术进步，也使得高压线路更加安全。

低压系统方面，陆续研制出了各类断路器和测量保护设备，使得“断电保护”成为了建筑电气的一门专业学科。住宅类建筑电气的低压配电系统型式大多采用三相五线制的TN-S、TN-C以及两者的结合，在工厂设备配电保护方面采用设备金属外壳直接就地接地的IT型式，均是对人生安全方面的保护的技术。

即便技术的不断改进使得用电安全性极大的提高，但包括欧美等发达国家在内近年来也出现过数次大面积停电的事故，经济损失巨大。而触电身亡的人身事故每年不计其数，更是触目惊心。因此，人类在利用电能的同时依然在进一步地研究用电的安全性技术。

结束语

早期的建筑电气仅仅是照明。而现代建筑则包括照明、动力用电、消防联动、智能化、数字信息等等内容。地球面积有限，人类活动场所的扩大使得建筑物必然向高空发展，电梯技术的进步使得无数的摩天大楼出现;防盗、防火、防雷的要求使得建筑电气系统的智能化及联动技术越来越完善;在人类使用建筑电气的终端，包括空调、电视、冰箱在内的家用电器、办公生活所用的电脑、手机等等建筑电气范畴的产品均改变着我们的生活。总之，人类的生活离不开建筑和电气，建筑电气技术的进步又不断改善着我们的生活。

参考文献

[1] 《供配电系统设计规范》 GB5002-2009

[2] 《建筑照明设计标准》  GB50034-2013

[3] 《建筑供配电》   中国建筑工业出版社1999

[4] 《工业与民用建筑配电手册》 水利电力出版社 1994