淺析工業(yè)廠房供配電設(shè)計(jì)

鄭國(guó)琪

摘要：目前，電能仍是我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)中的重要能源，工業(yè)廠房電能的合理利用，是工業(yè)生產(chǎn)順利經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的主要因素。因此，如何做好工業(yè)廠房的供配電設(shè)計(jì)是現(xiàn)今人們關(guān)注的主要問(wèn)題，本文就工業(yè)廠房供配電設(shè)計(jì)進(jìn)行了相應(yīng)的探討。

關(guān)鍵詞：工業(yè)廠房;供配電設(shè)計(jì);原則;問(wèn)題

1.工業(yè)廠房供電設(shè)計(jì)的一般原則

按照國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)如GB50054《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》，GB50053《10kv 及以下設(shè)計(jì)規(guī)范》，GB50052《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》等的規(guī)定，在進(jìn)行工業(yè)廠房供配電設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循以下原則：（1）先進(jìn)合理，安全可靠的原則;在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)做到保證電能質(zhì)量合格，供電可靠，確保設(shè)備和使用人員的安全，并采用高效率，低能耗，經(jīng)濟(jì)合理，技術(shù)和性能先進(jìn)的電氣產(chǎn)品。

（2）執(zhí)行政策，遵守規(guī)程的原則;在進(jìn)行供配電設(shè)計(jì)時(shí)必須遵守國(guó)家和地方的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定，落實(shí)相關(guān)的政策、方針以及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，包括能源和材料節(jié)約等方面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策。

（3）統(tǒng)籌兼顧，全局出發(fā)的原則;在供配電設(shè)計(jì)工程中我們要根據(jù)工程特點(diǎn)，地區(qū)供電條件，用電容量，負(fù)荷性質(zhì)等因素，全面考慮，確定合理的設(shè)計(jì)方案。工業(yè)廠房的供配電設(shè)質(zhì)量直接影響到工廠的生產(chǎn)及發(fā)展，是整個(gè)工廠設(shè)計(jì)中的重要組成部分。作為從事工業(yè)廠房供配電設(shè)計(jì)的技術(shù)人員，必須了解和掌握相關(guān)的供配電設(shè)計(jì)知識(shí)，以便更好的做好設(shè)計(jì)工作。

（4）考慮發(fā)展，近期為主的原則。

在進(jìn)行工業(yè)廠房供配電設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)工廠的規(guī)模，特點(diǎn)和發(fā)展規(guī)劃，適當(dāng)考慮擴(kuò)建的可能性，然后正確處理遠(yuǎn)期發(fā)展與近期建設(shè)的關(guān)系，做到遠(yuǎn)近結(jié)合。

2.工業(yè)廠房供配電設(shè)計(jì)中導(dǎo)線、電纜的選擇

導(dǎo)線和電纜的選擇是供配電設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容之一，要切實(shí)保證工廠供配電的安全運(yùn)行狀態(tài)，就要注意選擇電線，電纜?？紤]在發(fā)熱條件下的電纜導(dǎo)線的允許載流量、電壓損失、經(jīng)濟(jì)電流密度、機(jī)械強(qiáng)度、短路穩(wěn)定等因素，并應(yīng)考慮不平衡電流、零序電流及諧波對(duì)導(dǎo)線和電纜的影響。

3.工業(yè)廠房供配電設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 高、低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)在進(jìn)行工業(yè)廠房高壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該先根據(jù)廠內(nèi)的用電，確定廠區(qū)內(nèi)的配電電壓，了解總降壓變電所的位置和負(fù)荷的布局，并制定幾種可行的高壓配電布置方案，然后從中選擇電損小、投資少、可靠性較高和經(jīng)濟(jì)效益高的方案來(lái)實(shí)施，同時(shí)考慮企業(yè)的發(fā)展和適當(dāng)留有技術(shù)改造的可能。

在進(jìn)行工業(yè)廠房低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)做到供電可靠，電能質(zhì)量好，滿足生產(chǎn)要求。對(duì)于不同級(jí)別負(fù)荷應(yīng)分別對(duì)待，配電系統(tǒng)應(yīng)簡(jiǎn)單、可靠、操作方便。常見(jiàn)的接線方式有放射式、樹(shù)干式、鏈?zhǔn)胶铜h(huán)網(wǎng)式。

3.2 改善功率因數(shù)裝置設(shè)計(jì)工業(yè)企業(yè)中存在大量的感性負(fù)荷，因此在進(jìn)行工業(yè)廠房供配電設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該考慮對(duì)功率因數(shù)裝置的改善設(shè)計(jì)。首先，合理選用電動(dòng)機(jī)的容量，提高變壓器的負(fù)荷率（75%-80%較合適），提高自然功率因數(shù)。然后，根據(jù)總降壓變電所的功率因數(shù)進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算，在得到功率因素后，求出供電部門(mén)要求的補(bǔ)償無(wú)功率，采用并聯(lián)電容器補(bǔ)償裝置，提高功率因數(shù)。此外，還可以根據(jù)實(shí)際情況選擇同步電動(dòng)機(jī)補(bǔ)償法，輸出無(wú)功功率，使功率因數(shù)得到提高。

4.防雷與接地設(shè)計(jì)

4.1 防雷防雷設(shè)備包括避雷器和接閃器。避雷器是用來(lái)防止雷電產(chǎn)生的過(guò)電壓波沿線路侵入變配電所或其它建筑物內(nèi)，以免危及被保護(hù)設(shè)備的絕緣。避雷器的型式，主要有閥式和排氣式等。接閃器就是專門(mén)用來(lái)接受直接雷擊（雷閃）的金屬物體。避雷器應(yīng)與被保護(hù)設(shè)備并聯(lián)，裝在被保護(hù)設(shè)備的電源側(cè)。當(dāng)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，或由高阻變?yōu)榈妥瑁惯^(guò)電壓對(duì)大地放電，從而保護(hù)了設(shè)備的絕緣。

4.2 變配電所的防雷措施

（1）低壓側(cè)裝設(shè)避雷器低壓側(cè)裝設(shè)避雷器是十分必要的，防止沿著低電壓線路和電力變壓器的絕緣被雷電擊穿侵入。如不在低壓側(cè)裝設(shè)避雷器，以下情況會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重后果：a）雷直擊低壓線路或低壓線路遭受感應(yīng)雷，使低壓側(cè)絕緣損壞。

b）低壓側(cè)受雷擊使高壓側(cè)絕緣損壞，這是因?yàn)榇藭r(shí)通過(guò)電磁耦合，在高壓側(cè)繞組也會(huì)出現(xiàn)與變壓器變比成正比的過(guò)電壓（正變換過(guò)程），由于高壓側(cè)絕緣的裕度比低壓側(cè)小，所以可能造成高壓側(cè)絕緣損壞。

c）雷直擊高壓線路或高壓線路遭受感應(yīng)雷，此時(shí)避雷器動(dòng)作，在接地電阻上產(chǎn)生壓降。這一壓降將作用在低壓側(cè)中性點(diǎn)上，而低壓側(cè)出線，此時(shí)相當(dāng)于經(jīng)導(dǎo)線波阻接地，因此接地線上產(chǎn)生的高電位的絕大部分都加在低壓側(cè)出線上了。

（2）高壓側(cè)裝設(shè)避雷器主要用來(lái)防止雷電沖擊波沿高壓線路侵入變電所，以保護(hù)主變壓器。應(yīng)將變壓器的金屬外殼和低壓側(cè)中點(diǎn)與避雷器的接地端連在一起。在每路進(jìn)線母線和終端上，安裝閥式避雷器。在有電纜引入的架空線路終端安裝排氣式避雷器，電纜頭外殼與接地端連接后再接地。

（3）在配電所屬于室內(nèi)型或者位置位于有防雷設(shè)施的高建筑內(nèi)時(shí)，可以不用考慮雷擊保護(hù)。否則需要在裝設(shè)避雷針來(lái)防止雷擊。

4.3 架空線路的防雷措施

（1）個(gè)別絕緣薄弱地點(diǎn)加裝避雷器對(duì)架空線路上個(gè)別絕緣薄弱地點(diǎn)，可裝設(shè)排氣式避雷器或保護(hù)間隙。

（2）利用三角形排列的頂線兼作防雷保護(hù)線三角形排列的頂線絕緣子裝以保護(hù)間隙?？梢栽诔霈F(xiàn)雷電過(guò)電壓時(shí)，頂線絕緣子上的保護(hù)間隙被擊穿，通過(guò)其接地引下線對(duì)地泄放雷電流，從而保護(hù)了下面兩根導(dǎo)線，也不會(huì)引起線路斷路器跳閘。

（3）提高線路本身的絕緣水平在架空線路上，可采用瓷橫擔(dān)或木橫擔(dān)等高級(jí)絕緣結(jié)構(gòu)，以提高線路的防雷水平。

4.3 接地與接地裝置設(shè)計(jì)人們使用的各種電氣裝置和電氣系統(tǒng)都需要以大地的點(diǎn)位為零電位作為參考電位，為此需與大地作電氣連接以取得大地電位，這被稱作接地。將金屬導(dǎo)體埋在地下并在與大地直接接觸，稱為接地極，或叫接地體。連接接地體與設(shè)備，金屬設(shè)備接地導(dǎo)體部分，稱為接地線。接地線的裝置，接地線在正常情況下不通過(guò)電流，但在故障情況下要通過(guò)故障電流。

“地線”、“零線”等詞語(yǔ)，我國(guó)已經(jīng)廢止，按照IEC 標(biāo)準(zhǔn)提出了TN-C、TN-S、TN-C-S、TT、IT 等接地系統(tǒng)。在IEC 標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)每個(gè)字母都有明確的定義，不會(huì)引起混淆?！傲憔€”的術(shù)語(yǔ)，實(shí)際指的是TN-C 系統(tǒng)中的PEN 線，由于對(duì)這一術(shù)語(yǔ)概念不清，原本不應(yīng)重復(fù)接地的中性線常被錯(cuò)誤地重復(fù)接地。

TN-C 系統(tǒng)內(nèi)的PEN 線兼起PE 線和N 線的作用，可節(jié)省一根導(dǎo)線，比較經(jīng)濟(jì)。但從電氣安全著眼，此系統(tǒng)存在很多不安全因素，除特殊情況外現(xiàn)已很少采用。

TN-S 系統(tǒng)適用于內(nèi)部設(shè)有變電所的建筑物，特別是在有爆炸危險(xiǎn)和大量信息設(shè)備的場(chǎng)所。

TN-C-S 系統(tǒng)自電源到另一個(gè)建筑物用戶電氣裝置之間節(jié)省了一根專用的PE 線，在減少共模電壓干擾方面，TN-C-S 系統(tǒng)優(yōu)于TN-S系統(tǒng)。

TT 系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)電氣設(shè)備和各組電氣設(shè)備可各自有自己的接地極和PE 線，適用于無(wú)等電位聯(lián)結(jié)的戶外場(chǎng)所，如路燈、施工場(chǎng)地等。

IT 系統(tǒng)適用于對(duì)供電不間斷要求很高的場(chǎng)所，如礦井下、鋼鐵廠等。

5. 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，電力系統(tǒng)在工業(yè)廠房生產(chǎn)中具有重要的作用，它對(duì)于工業(yè)廠房降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率，改善工人工作環(huán)境具有重要的意義，因此，做好工業(yè)廠房供配電設(shè)計(jì)，對(duì)于發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化具有積極的作用。

參考文獻(xiàn)

[1]堵曉鋒，淺析工業(yè)廠房供配電設(shè)計(jì) [期刊論文]《城市建設(shè)理論研究（電子版）》，2012

[2]吳忠林.工廠供配電的設(shè)計(jì)[J].黑龍江造紙，2009，（04） .

[3]武海旺.淺談工業(yè)供配電設(shè)計(jì)中需要注意的問(wèn)題[J]. 科學(xué)之友，2010，（24） .

[4]廖原.某工業(yè)廠房供配電設(shè)計(jì)[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2010，（19）

[5]陳秀華，關(guān)于電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的探討《城市建設(shè)理論研究（電子版）》，2012