工業(yè)企業(yè)供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法分析

桂騰躍

[摘 要]工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)中，對于電能的需求是非常巨大的，做好工業(yè)企業(yè)供電系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)，確保系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，關(guān)系著生產(chǎn)的持續(xù)穩(wěn)定進(jìn)行，同時(shí)也影響著企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和生產(chǎn)安全。與民用建筑和商業(yè)建筑相比，工業(yè)廠房的供電系統(tǒng)更加復(fù)雜，在設(shè)計(jì)時(shí)必須綜合考慮各方面的影響因素。本文針對工業(yè)企業(yè)供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了簡要分析和探討。

[關(guān)鍵詞]工業(yè)企業(yè) 供電系統(tǒng) 設(shè)計(jì)

中圖分類號：TM72 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）15-0019-01

前言：在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的帶動(dòng)下，我國的工業(yè)化進(jìn)程不斷加快，對于電能的需求也呈現(xiàn)出了不斷增長的趨勢。工業(yè)企業(yè)供電系統(tǒng)直接關(guān)系著企業(yè)生產(chǎn)的順利進(jìn)行，同時(shí)也是保障企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和生產(chǎn)安全的關(guān)鍵所在，必須結(jié)合工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際情況，選擇恰當(dāng)?shù)南到y(tǒng)設(shè)計(jì)方案，保證供電系統(tǒng)的可靠性、安全性和經(jīng)濟(jì)性。

1 工業(yè)企業(yè)供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則

工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)中，對于電力的需求較大，而供電系統(tǒng)本身的質(zhì)量決定了企業(yè)的生產(chǎn)效果。因此，在針對工業(yè)企業(yè)供電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，必須堅(jiān)持幾個(gè)基本的設(shè)計(jì)原則，一是安全性，在供電系統(tǒng)中，電力的分配和使用都必須將安全問題放在首位，切實(shí)保證設(shè)備以及人員的安全；二是可靠性，主要是利用可靠性較高的電氣設(shè)備以及電力產(chǎn)品，確保供電系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性；三是高質(zhì)量，在供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，必須確保供電的質(zhì)量能夠滿足工業(yè)設(shè)備對于電壓、電流、頻率等的要求，保證良好的供電質(zhì)量；四是經(jīng)濟(jì)性，在充分滿足上述要求的基礎(chǔ)上，盡可能保證供電系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)，減少系統(tǒng)投資以及運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用，減少不必要的電能消耗。只有遵循上述設(shè)計(jì)原則，才能夠真正滿足工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)中對于電力的需求，促進(jìn)企業(yè)生產(chǎn)效益的提高。

2 工業(yè)企業(yè)供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法

2.1 線纜選擇

從供電系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性方面考慮，應(yīng)該做好系統(tǒng)線纜的選擇工作，立足供電系統(tǒng)的電壓等級、載流量、發(fā)熱條件等，確定導(dǎo)線電纜的機(jī)械強(qiáng)度、截面積等參數(shù)。一般情況下，對于10kV及以下的高壓線路以及所有的低壓動(dòng)力線路，都必須結(jié)合負(fù)載大小，對截面進(jìn)行選擇，在確定截面后，再去考慮導(dǎo)線的機(jī)械強(qiáng)度和電壓損耗；而對于部分低壓線路，可以按照電損和負(fù)載來確定大致的范圍，然后依照機(jī)械強(qiáng)度和發(fā)熱條件，確定導(dǎo)線和電纜的最終類型，明確線纜的敷設(shè)條件，保證線纜能夠滿足供電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的需求。

2.2 高低壓分配

供電系統(tǒng)包括了高壓系統(tǒng)和低壓系統(tǒng)，在進(jìn)行高壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)前，需要依照負(fù)荷情況，對電壓等級進(jìn)行明確，考慮配電室和負(fù)荷的分布狀況，設(shè)計(jì)出多套具備可行性的系統(tǒng)方案，經(jīng)過對比分析，選擇可靠性和經(jīng)濟(jì)效益相對較高的方案，進(jìn)行深入的優(yōu)化，確保供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能夠真正滿足用電需求。而對于低壓系統(tǒng)，可以采用TN-C-S的系統(tǒng)架構(gòu)，待進(jìn)入廠房后，根據(jù)設(shè)備的分布，選擇樹干式、放射式或者混合式供電。

2.3 負(fù)荷分級

在供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，必須針對工業(yè)企業(yè)內(nèi)部的用電需求，進(jìn)行負(fù)荷分級。通常可以根據(jù)電力負(fù)荷事故可能產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)、社會影響，將負(fù)荷等級劃分為1-3級，事故可能引發(fā)的損失和影響越大，則對于供電系統(tǒng)的要求也就越高。1級負(fù)荷是要求最為嚴(yán)格，必須配備雙電源，確保在電源出現(xiàn)故障時(shí)能夠自動(dòng)投切，避免供電的中斷，同時(shí)還需要配備相應(yīng)的應(yīng)急電源，即使其中一個(gè)電源回路故障對另一個(gè)電源回路造成了影響，也能夠通過應(yīng)急電源保證穩(wěn)定供電；2級負(fù)荷的要求主要是在線路出現(xiàn)故障時(shí)，可以避免出現(xiàn)供電中斷問題，或者將斷電的時(shí)間壓縮到最短；3級負(fù)荷的要求最低，只需要保證設(shè)備的正常供電即可。不僅如此，在一些特殊的工業(yè)企業(yè)，如煤炭企業(yè)、冶金企業(yè)等，對于電能的需求量巨大，必須結(jié)合不同的設(shè)備和工藝，進(jìn)行費(fèi)用的計(jì)算，以電價(jià)區(qū)分負(fù)荷，方便后期的分類管理。

2.4 變配電室

變配電室的位置應(yīng)該盡可能靠近負(fù)荷中心，將供電半徑控制在250mm？以內(nèi)，最大不能超過300mm？，減少電能在傳輸過程中的損耗。如果資金和技術(shù)條件允許，應(yīng)該在變配電室設(shè)置綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，集成測量、通信、控制和保護(hù)等功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、傳輸和存儲，保證系統(tǒng)運(yùn)行安全。如果工業(yè)廠房對于供電質(zhì)量要求較高，則可以在變配電室設(shè)置遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺，實(shí)現(xiàn)對供電系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制，提升供電系統(tǒng)的信息化和綜合自動(dòng)化水平，盡可能減少和消除電力安全事故。

2.5 保護(hù)接地

保護(hù)接地是確保電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要措施，也是必須重視的內(nèi)容。一般情況下，可以直接將保護(hù)接地裝置連接在埋設(shè)在大地中的各種金屬構(gòu)件或者鋼筋混凝土基礎(chǔ)上，可以在保證良好接地效果的同時(shí)，減少成本投入。不過，在現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)中，存在著大量的電氣設(shè)備，必須設(shè)置相對完善的保護(hù)接地系統(tǒng)，確保系統(tǒng)的接地電阻不超過4Ω。對于一些比較精密的儀器設(shè)備，從其性能和精準(zhǔn)度等方面分析，接地電阻應(yīng)該在3Ω以下，零地電壓不超過4V。

2.6 功率因數(shù)改善

供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，需要首先以負(fù)荷對配電室的功率因數(shù)進(jìn)行計(jì)算，然后結(jié)合設(shè)計(jì)手冊的相關(guān)要求，計(jì)算需要補(bǔ)償?shù)臒o功功率。如果工業(yè)企業(yè)中設(shè)置有大型同步電機(jī)，則可以通過控制電機(jī)勵(lì)磁電流的方法，對功率因數(shù)進(jìn)行改善。在實(shí)際操作中，需要結(jié)合設(shè)計(jì)手冊，對電容器組和電源模塊進(jìn)行合理選擇，提升相應(yīng)的功率因數(shù)，而在高壓系統(tǒng)中，可以引入SVG動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償技術(shù)。另外，需要結(jié)合實(shí)際負(fù)載，通過串聯(lián)電抗器、提高脈沖數(shù)等方式，對存在大容量變頻電器的供電系統(tǒng)的諧波進(jìn)行治理。

2.7 防雷裝置

雷電對于供電系統(tǒng)的危害是非常巨大的，因此在工業(yè)企業(yè)供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，必須做好防雷設(shè)計(jì)，配備完善的防雷裝置，如避雷線、避雷網(wǎng)等，保證供電系統(tǒng)的運(yùn)行安全?？紤]到防雷裝置的成本問題，通常只在一些重要線路以及35kV以上的架空線路中進(jìn)行布設(shè)。同時(shí)，為了確保良好的防雷效果，應(yīng)該在線路桿塔上設(shè)置避雷針，對于已經(jīng)具備防雷措施的建筑，可以根據(jù)實(shí)際情況選擇是否進(jìn)行防雷措施的重復(fù)設(shè)計(jì)。為了保護(hù)供電系統(tǒng)中的一些關(guān)鍵設(shè)備，如主變等，需要在高壓側(cè)裝設(shè)相應(yīng)的浪涌保護(hù)器，這種保護(hù)設(shè)備可以用于額定電壓220-380V，交流50/60Hz的供電系統(tǒng)或者通信系統(tǒng)，可以針對直擊雷、侵入雷或者瞬時(shí)過壓等進(jìn)行防護(hù)，具有多種不同的保護(hù)模式，能夠滿足工業(yè)領(lǐng)域的電涌保護(hù)需求。對于設(shè)置在戶外的變壓器設(shè)備，可以在高壓饋出柜中，設(shè)置氧化鋅避雷器，減小雷電造成的影響。

3 結(jié)語

總而言之，工業(yè)企業(yè)供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)非常繁瑣的工作，涉及的內(nèi)容眾多，要求也相對較高，對于設(shè)計(jì)人員而言，必須立足工業(yè)企業(yè)的具體情況，做好負(fù)荷分析，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)用新的技術(shù)和設(shè)備，對配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)效果進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)，保證系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性、可靠性、安全性和經(jīng)濟(jì)性，滿足工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)對于電力的需求。

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