摘要：電能在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用，已成為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的一大能源和動(dòng)力。電能供應(yīng)出現(xiàn)問(wèn)題會(huì)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)造成重要影響。因此,做好工廠供電設(shè)計(jì)對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展以及工業(yè)現(xiàn)代化的實(shí)現(xiàn)至關(guān)重要。本文論述了工廠供配電設(shè)計(jì)的四項(xiàng)原則，并對(duì)工廠配電設(shè)計(jì)的優(yōu)化措施如變電所高低壓設(shè)備選擇、繼電保護(hù)與自動(dòng)裝置設(shè)計(jì)、變配電所所址的選擇、防雷裝置設(shè)計(jì)以及節(jié)電節(jié)能措施等進(jìn)行了分析,以供同仁參考。

關(guān)鍵詞：工廠;供配電系統(tǒng);設(shè)計(jì);原則;優(yōu)化設(shè)計(jì)

引言：現(xiàn)代社會(huì)，電能的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。它可以通過(guò)風(fēng)能等其它形式的能量轉(zhuǎn)化過(guò)來(lái)，同樣也可以轉(zhuǎn)化成其它形式的能量。電能的輸送簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，便于控制調(diào)節(jié)和測(cè)量，已經(jīng)成為現(xiàn)代社會(huì)工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和核心動(dòng)力。因而，做好工廠配電設(shè)計(jì)，有利于生產(chǎn)自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)，對(duì)工廠的生產(chǎn)乃至整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展都起著重要作用。

一、 工廠供配電系統(tǒng)概述

所謂工廠供電就是指工廠所需電能的供應(yīng)和分配，也稱工廠配電。總的來(lái)說(shuō)，工廠供配電系統(tǒng)由降壓變電所、高壓配電線路、低壓配電線路以及用電設(shè)備等組成。工廠供配電系統(tǒng)先將電力系統(tǒng)的電能降壓之后，再將其分配到各個(gè)車間或廠房中去。隨著社會(huì)生產(chǎn)發(fā)展的需要，供配電系統(tǒng)發(fā)展也呈現(xiàn)一種新趨勢(shì)：

現(xiàn)階段，往往采用提高供電電壓的方式來(lái)解決大型城市配電距離長(zhǎng)的問(wèn)題;工業(yè)企業(yè)以及一些大型用電設(shè)備，往往通過(guò)提高電壓來(lái)增加輸電距離，從而提高輸電能力;通過(guò)減少變壓器的數(shù)量來(lái)簡(jiǎn)化配電系統(tǒng)，可以提高供電的可靠性。但是我國(guó)在設(shè)備上還未做到全面配套，所以有些尚未得以推廣。

除此之外，配電智能化系統(tǒng)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。通過(guò)借助計(jì)算機(jī)以及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行智能化管理，做到運(yùn)行管理的自動(dòng)化，很好的提高工作效率，有效增強(qiáng)了供配電系統(tǒng)的可靠性。

二、 工廠供電設(shè)計(jì)原則

工廠供配電設(shè)計(jì)是整個(gè)工廠設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要組成部分，它設(shè)計(jì)質(zhì)量的高低、優(yōu)劣，可以說(shuō)直接影響著工廠日后的生產(chǎn)與長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。因而，這就對(duì)工廠供電工作人員的素質(zhì)和技能提出了要求。在進(jìn)行工廠供配電設(shè)計(jì)時(shí)，必須要按照《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》、 《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》等國(guó)家相關(guān)規(guī)定的要求，遵循以下原則：

其一，遵守規(guī)程、執(zhí)行政策。必須遵守國(guó)家相關(guān)規(guī)定及標(biāo)準(zhǔn)，貫徹執(zhí)行國(guó)家節(jié)約能源，節(jié)約有色金屬等相關(guān)方針政策。

其二，安全可靠、先進(jìn)合理。進(jìn)行工廠供電設(shè)計(jì)首先必須要保障人身和設(shè)備的安全，保證供電的可靠性以及電能質(zhì)量合格，做到技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理，盡可能采用效率高、能耗低和性能好的電氣產(chǎn)品。

其三，近期為主、考慮發(fā)展。在設(shè)計(jì)時(shí)，要綜合考慮工廠的生產(chǎn)特點(diǎn)、規(guī)模以及長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展規(guī)劃，正確處理好近期建設(shè)與長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的關(guān)系。

其四，全局出發(fā)、統(tǒng)籌兼顧。所謂從全局出發(fā)、統(tǒng)籌兼顧，就是要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)設(shè)計(jì)供電方案，充分結(jié)合負(fù)荷性質(zhì)、用電容量、工程特點(diǎn)以及地區(qū)供電條件等因素。工廠供電設(shè)計(jì)是整個(gè)工廠設(shè)計(jì)中的重要組成部分。工廠供電設(shè)計(jì)的質(zhì)量直接影響到工廠的生產(chǎn)及發(fā)展。作為從事工廠供電工作的人員，有必要了解和掌握工廠供電設(shè)計(jì)的有關(guān)知識(shí)，以便適應(yīng)設(shè)計(jì)工作的需要。

三、 工廠供配電設(shè)計(jì)要點(diǎn)

一般情況下，在進(jìn)行工廠總降壓變電所及配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，要綜合考慮各個(gè)車間的負(fù)荷數(shù)量和性質(zhì)、生產(chǎn)工藝對(duì)負(fù)荷的要求、負(fù)荷布局以及國(guó)家供電情況等多重因素，從而提高電能的可靠性，做到經(jīng)濟(jì)、有效地分配電能。

一)、負(fù)荷計(jì)算。

工廠全廠總降壓變電所的負(fù)荷計(jì)算是在車間負(fù)荷計(jì)算的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。因此，在進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算時(shí)，必須要考慮到車間變電所變壓器的功率損耗，從而求出全廠總降壓變電所高壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷以及總功率因數(shù)。并且要列出負(fù)荷計(jì)算表、表達(dá)計(jì)算成果。

二)、在工廠總降壓變電所的位置、主變壓器的臺(tái)數(shù)和容量選擇上，要考慮到電源進(jìn)線方向，綜合考慮設(shè)置總降壓變電所的有關(guān)因素，并要結(jié)合全廠計(jì)算負(fù)荷及擴(kuò)建和備用的需要，與工藝、土建有關(guān)方面進(jìn)行協(xié)商與確定，合理確定變壓器的臺(tái)數(shù)和容量。

三)、對(duì)工廠總降壓變電所主結(jié)線設(shè)計(jì)，需要根據(jù)變電所配電回路數(shù)、負(fù)荷要求的可靠性級(jí)別以及計(jì)算負(fù)荷數(shù)綜合主變壓器臺(tái)數(shù)來(lái)確定變電所的接線方式。對(duì)它的安裝要做到安裝容易、安全可靠、靈活經(jīng)濟(jì)的同時(shí)，還要考慮到日后維修的方便。

四)、在對(duì)廠區(qū)高壓配電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要在滿足技術(shù)以及經(jīng)濟(jì)要求的前提下，考慮廠內(nèi)負(fù)荷的具體情況，確定廠區(qū)配電電壓。綜合考慮負(fù)荷布局以及總降壓變電所的位置等因素，通過(guò)對(duì)幾種可行的高壓配電網(wǎng)布置方案的比較分析，對(duì)不同方案的可靠性、電壓損失、投資等技術(shù)、經(jīng)濟(jì)條件進(jìn)行綜合比較，最后擇優(yōu)選用。

五)、短路電流計(jì)算的目的是為了正確選擇和校驗(yàn)電氣設(shè)備，以及進(jìn)行繼電保護(hù)裝置的整定計(jì)算。在對(duì)工廠供配電系統(tǒng)短路電流計(jì)算時(shí)，皆可按無(wú)限容量系統(tǒng)供電進(jìn)行短路計(jì)算，由系統(tǒng)不同運(yùn)行方式下的短路參數(shù)，求出不同運(yùn)行方式下各點(diǎn)的三相及兩相短路電流。

六)、改善功率因數(shù)裝置設(shè)計(jì)

根據(jù)負(fù)荷的具體情況計(jì)算出總降壓變電所的功率因數(shù)，通過(guò)查表計(jì)算出達(dá)到供電部門要求數(shù)值所需補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功率。如果工廠內(nèi)有大型同步電動(dòng)機(jī)，還可以通過(guò)采用控制電機(jī)勵(lì)磁電流方式提供無(wú)功功率，改善功率因數(shù)。

七)、變電所高、低壓側(cè)設(shè)備選擇。

參照短路電流計(jì)算數(shù)據(jù)、各回路計(jì)算負(fù)荷以及對(duì)應(yīng)的額定值，選擇變電所高、低壓側(cè)電器設(shè)備，如斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、絕緣子、母線、電纜、互感器、避雷器、開(kāi)關(guān)柜等設(shè)備。并根據(jù)需要對(duì)其進(jìn)行熱穩(wěn)定以及力穩(wěn)定檢驗(yàn)。最后用總降壓變電所主結(jié)線圖，設(shè)備材料表和投資概算表達(dá)設(shè)計(jì)成果。

八)、工廠供配電系統(tǒng)的繼電保護(hù)與自動(dòng)裝置設(shè)計(jì)

當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí)，有些工頻電氣量參數(shù)會(huì)在某些方面發(fā)生變化，不同于正常運(yùn)行時(shí)的工作狀態(tài)，利用這些差別可以構(gòu)成各種不同原理的繼電保護(hù)。如果反應(yīng)電流增大，動(dòng)作的保護(hù)為過(guò)電流保護(hù);反應(yīng)電壓降低而動(dòng)作的保護(hù)為低電壓保護(hù)。

九)、做好防雷工作

1、架空線路防雷措施：

架設(shè)避雷線是防雷的有效措施，但造價(jià)較高，只有在66KV及以上的架空線才沿全線裝設(shè)。對(duì)于10KV及以下的架空線路來(lái)說(shuō)，一般是采用木橫擔(dān)、瓷橫擔(dān)或者是高一級(jí)的絕緣子等提高線路本身的絕緣水平，從而提升線路的防雷水平。

另外，對(duì)于個(gè)別絕緣薄弱地點(diǎn)(分支桿、轉(zhuǎn)角桿、帶拉線桿等)可以采用加裝避雷器的方法提升線路防雷水平。

2、變配電所防雷措施

接閃器和避雷器是防雷的主要設(shè)備。在進(jìn)行設(shè)計(jì)安裝過(guò)程中，避雷器要與被保護(hù)設(shè)備進(jìn)行并聯(lián)，裝在被保護(hù)設(shè)備的電源側(cè)。一但線路上出現(xiàn)危及設(shè)備絕緣的雷電過(guò)電壓時(shí)，避雷器的火花間隙就被擊穿，或是由高阻變?yōu)榈妥�，從而使過(guò)電壓對(duì)大地放電，對(duì)設(shè)備的絕緣進(jìn)行很好地保護(hù)。

十)、合理選擇變配電所所址

在變配電所所址的選擇是，一般要遵循以下原則，并經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較后確定。

1、盡量接近負(fù)荷中心，從而達(dá)到降低配電系統(tǒng)的電能損耗、電壓損耗和有色金屬消耗量的目的。

2、保證進(jìn)出線方便，尤其是要便于架空進(jìn)出線。

3、考慮企業(yè)的發(fā)展以及擴(kuò)建的可能。

4、盡可能做到接近電源側(cè)，工廠的總降壓變電所和高壓配電所尤為如此。

5、保證電力變壓器和高低壓成套配電裝置的等設(shè)備運(yùn)輸方便。

6、盡量避開(kāi)有劇烈震動(dòng)或高溫的場(chǎng)所，以及多塵或有腐蝕性氣體的場(chǎng)所。

7、不應(yīng)設(shè)在廁所、浴室等經(jīng)常積水場(chǎng)所的正下方或者與其相鄰。

8、不宜設(shè)在有爆炸危險(xiǎn)以及火災(zāi)危險(xiǎn)的環(huán)境的正上方或正下方。

9、盡量避免地勢(shì)低洼以及可能積水的場(chǎng)所。

十一)、采取措施進(jìn)行節(jié)電節(jié)能

第一，通過(guò)電力無(wú)功補(bǔ)償做好工廠用電的節(jié)能增效。可以采用移相電容器，宜安裝在靠近用電設(shè)備的分廠、車間變電所低壓母線側(cè)。變壓器的選擇要根據(jù)工廠實(shí)際的生產(chǎn)情況來(lái)進(jìn)行，確定合理的容量，確保變壓器運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，防止變壓器容量過(guò)大造成的負(fù)荷不足，造成浪費(fèi)。另外，可以使用同步電機(jī)獲得無(wú)功補(bǔ)償。

第二，變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行節(jié)電技術(shù)

采用性能較好的變壓器，將性能較差的變壓器留作備用。對(duì)于需要采用并列運(yùn)行的變壓器，必須要確保其組合的經(jīng)濟(jì)性以確保變壓器運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。此外，根據(jù)工廠用電負(fù)載的實(shí)際情況來(lái)確定變壓器的數(shù)量，在滿足工廠最大的負(fù)載的前提下，要盡可能少的采用變壓器數(shù)量。

第三，采取措施減小線路輸電損失

在輸電線路的施工設(shè)計(jì)中，配電箱以及低壓箱的輸出線應(yīng)盡量走直線，另外要合理控制線路的供電半徑，并且根據(jù)供電半徑調(diào)整輸電線路的長(zhǎng)度，從而實(shí)現(xiàn)供電輸電線路最優(yōu)化。在載流量穩(wěn)定、輸電線路較長(zhǎng)的情況下，可以通過(guò)增加導(dǎo)線截面的方法來(lái)進(jìn)行電網(wǎng)設(shè)計(jì)，雖然這種方法在短期內(nèi)增加了資金投入，但從長(zhǎng)期來(lái)看，可以節(jié)約電能。

此外，考慮到工礦企業(yè)用電的特殊性，可以將用電負(fù)荷進(jìn)行歸類，將空調(diào)、冰箱、照明等常規(guī)設(shè)備的負(fù)荷改用一條線路供電，對(duì)企業(yè)用電負(fù)荷較大的機(jī)器用電，用另外一條線路供電。此外還要根據(jù)工廠用電需求，合理選擇導(dǎo)線截面和電線長(zhǎng)度，從而控制輸送電量，節(jié)約用電，保障工業(yè)用電的可靠性。

結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，電能已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的一大能源和動(dòng)力，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)乃至整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)生活中起著不可替代的作用。工廠的供配電設(shè)計(jì)對(duì)現(xiàn)代的工廠的生產(chǎn)中起著至關(guān)重要的作用，所以，需要對(duì)其進(jìn)行不斷的優(yōu)化和完善。通過(guò)對(duì)供配電系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，盡可能的提高電能的有效性，并要采取有效措施節(jié)約用電。

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