工廠供電工程設(shè)計原則和方法分析

華劍

云南迪慶礦業(yè)開發(fā)有限責任公司 云南迪慶 674507

1 工廠供電工程設(shè)計意義

電能是重要的社會能源之一，可直接影響到社會經(jīng)濟增長水平。就目前來看，我國自動化、機械化技術(shù)日漸成熟，工業(yè)發(fā)展速率不斷加快，對電能的供給提出了更高要求[1]。為確保工業(yè)供電安全、靈活、經(jīng)濟，需要不斷完善工廠供電工程結(jié)構(gòu)，確保供電工程能夠充分發(fā)揮出應(yīng)有的積極作用，幫助工廠實現(xiàn)生產(chǎn)智能化目標，切實增強生產(chǎn)質(zhì)量及效率，控制工人勞動強度。由此可見，設(shè)計日漸完善的工廠供電結(jié)構(gòu)對推動我國工業(yè)發(fā)展具有重要意義。

2 工廠供電工程設(shè)計原則

就目前來看，在工廠供電工程設(shè)計過程中，相關(guān)工作人員需要遵守以下原則：

整體性原則。要求工廠供電設(shè)計工作需滿足當?shù)仉娋W(wǎng)建設(shè)與改造要求，不影響地區(qū)正常供電水平；

專業(yè)性原則。要求工廠供電設(shè)計文件與施工文件應(yīng)當在設(shè)計完成后交給當?shù)毓╇娖髽I(yè)進行嚴格審核，在企業(yè)對圖紙中的專業(yè)性給予肯定后，才能夠正式投入施工之中；

規(guī)范性原則。工廠供電工程設(shè)計、施工、試運行等環(huán)節(jié)遵循嚴格遵循國家及有關(guān)部門頒布的相關(guān)規(guī)定，確保供電工程更加規(guī)范；

動態(tài)監(jiān)管原則[2]。對工廠供電工程的設(shè)計與施工環(huán)節(jié)進行動態(tài)監(jiān)管，要求設(shè)計內(nèi)容與施工流程均應(yīng)受到供電企業(yè)的嚴格監(jiān)管，依照供電企業(yè)提出的書面形式修改意見，對供電工程設(shè)計內(nèi)容進行不斷完善與優(yōu)化，保障供電工程運行質(zhì)量；

統(tǒng)籌兼顧原則。在供電工程設(shè)計與建設(shè)期間，工作人員還需嚴格遵循統(tǒng)籌兼顧原則，切實分析地區(qū)供電條件、工程特征、用電容量等細節(jié)，對供電工程設(shè)計方案進行細致優(yōu)化，確保方案內(nèi)容可為供電工程后期施工及運行作出重要指導(dǎo)。

3 工廠供電工程設(shè)計內(nèi)容

3.1 負荷計算與無功補償設(shè)計

為確保工廠供電工程能夠安全可靠運行，需要選擇更加適宜的供電系統(tǒng)內(nèi)部元器件，如電力變壓器、開關(guān)裝置、導(dǎo)線電纜等。要求元器件應(yīng)當滿足供電系統(tǒng)運行期間的電壓與頻率特征，對系統(tǒng)內(nèi)各環(huán)節(jié)電力負荷值進行統(tǒng)籌計算。通常情況下，工廠供電系統(tǒng)載流導(dǎo)體通電30 分鐘后可進入穩(wěn)定升溫狀態(tài)，因此需要將30 分鐘作為發(fā)熱條件選擇適宜電氣元件[3]。注重確定用電設(shè)備組件復(fù)合數(shù)值，依照工廠供電系統(tǒng)實際運行要求，選擇系數(shù)法或二次系數(shù)法作為計算方式。其中，系數(shù)法應(yīng)用范圍較為廣泛，被經(jīng)常用于計算電力負荷；二項式系數(shù)計算時的局限性較大，通常只適用于機械加工企業(yè)。

由于工廠供電工程內(nèi)部用電設(shè)備數(shù)量較多，每臺設(shè)備所需的電力容量存在較大差異，因此僅利用系數(shù)法無法獲得精準的電力負荷值，需要將不同系數(shù)法融合使用，正確判別用電設(shè)施種類以及設(shè)施運行性質(zhì)。

國家及有關(guān)部門針對供電營業(yè)方式頒布了明文規(guī)定，要求用電用戶需要采用科學方式提高用電自然功率因數(shù)，規(guī)范設(shè)計與安裝無功功率補償設(shè)備，控制電力負荷與電壓變動，防止出現(xiàn)無功電力倒送問題。因此在工廠供電系統(tǒng)的無功補償設(shè)計期間，還需要增設(shè)人工補償裝置，保障電力供給的安全與平穩(wěn)性。

3.2 選擇適宜的降壓變電所主變壓裝置

在工廠供電工程設(shè)計過程中，主變壓器數(shù)量與容量的選擇可直接影響到供電系統(tǒng)運行水平，需要設(shè)計人員能夠細致分析當?shù)毓╇姉l件、負荷性質(zhì)、用電容量以及電力運行方式等綜合條件。具體來說，在一、二級復(fù)合變電所中，適宜安裝兩臺主變壓器。在技術(shù)與經(jīng)濟條件適宜的情況下，可以安置兩臺以上主變壓器，確保在一臺主變壓器出現(xiàn)故障后，其余變壓器能夠接替使用。

在選擇主變壓器型號期間，應(yīng)當細致分析變電系統(tǒng)運行環(huán)境特征。在環(huán)境正常的情況下，可選用油浸式變壓器。在環(huán)境中多灰塵或腐蝕性氣體的情況下，需要選擇功能性更強的密封式變壓器。

在選擇變壓器連接組件時，需要變壓器三相負荷基本平衡，確保低壓中性線流不可超過低壓繞組額定電流的25%。

3.3 完善主接線方式

在工廠變電工程中的主接線需要依據(jù)電力網(wǎng)中的地位、出線回路數(shù)、設(shè)備特征與負荷性質(zhì)等條件，滿足供電可靠、運行靈活等要求，保供電系統(tǒng)后期運維便捷，節(jié)省供電工程建設(shè)與維護成本。在滿足供電系統(tǒng)運行要求時，主接線不需使用斷路器；在35-110KV 線路中，可采用橋形或線型變壓器組成分支接線結(jié)構(gòu)，保障供電水平。

3.4 計算供電工程短路電流

為確保設(shè)計出的工廠供電系統(tǒng)能夠滿足安全可靠、運行目標，還需要相關(guān)設(shè)計人員認真計算出供電工程短路電流數(shù)值。通常情況下，發(fā)生故障的電力系統(tǒng)短路電流巨大，在通過導(dǎo)體與各類設(shè)備期間，會產(chǎn)生巨大的電動效應(yīng)與熱效應(yīng)，對系統(tǒng)正常運行造成極大威脅。因此應(yīng)細致分析短路電流數(shù)值，對供電系統(tǒng)內(nèi)部保護設(shè)施進行不斷完善。

在短路電流計算過程中，需要繪制出計算電路圖，在電路圖中考慮系統(tǒng)各元件額定參數(shù)，并將原件一起標號。用短路計算點獲得短路校驗時最有可能通過短路電流的元件種類，將等效電路進行簡化，使供電系統(tǒng)內(nèi)容更加優(yōu)化。

4 工廠供電工程設(shè)計實例

本文以某工廠供電工程設(shè)計工作為例，該工廠內(nèi)有5 個生產(chǎn)車間與4 個附屬建筑，全年工作時間小時數(shù)為7200 小時，最大負荷利用小時數(shù)為6400 小時，允許使用35KV 或10KV 電壓向工廠供電。通過對供電方案的經(jīng)濟實用性與技術(shù)可行性進行深入分析，擬選用10KV 供電結(jié)構(gòu)特征。該種供電工程設(shè)計方案不需要投資建設(shè)工廠總降壓變電所，占地面積較小。但經(jīng)過實際測算發(fā)現(xiàn)，電壓損耗值較大，需要對工廠內(nèi)部元器件進行合理選擇，配合使用低壓配電系統(tǒng)接線方式，保障供電系統(tǒng)運行的可靠性與經(jīng)濟性，最大限度節(jié)約供電工廠投資數(shù)額，確保工廠供電工程能夠更好實現(xiàn)高效節(jié)能運行目標。

5 結(jié)語

總而言之，為確保工業(yè)供電工程建設(shè)與后期運營工作能夠順利開展，需要把握工程設(shè)計原則，不斷完善工程內(nèi)部功能，增強供電工程運行可靠性。