工业厂房供配电系统设计研究

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　　【摘要】随着我国工业的快速发展，工业厂房的建设数量和规模都在不断增长。供配电系统设计作为工业厂房设计中的重要组成部分，直接关系着企业的生产效益及生产安全。本文以工业厂房供配电设计原则为基础，从多方面对工业厂房供配电系统的设计进行了研究。
　　【关键词】工业厂房；供配电系统；系统设计
　　1.引言
　　随着我国经济的快速发展，工业生产的规模也在不断扩大。工业厂房作为工业生产的主要场所，其供配电系统设计的好坏，决定着生产活动能否持续稳定的正常进行，从根本上影响着生产企业的生产效益和生产安全。工业厂房的供配电系统要比民用住宅的供配电系统复杂得多，其设计一般可分为高压变电系统、配电系统和低压配电系统三部分。因此，在进行工业厂房供配电系统设计时，应全面考虑工厂生产的实际情况，注意工业厂房供配电设计的要点[1]，并根据这些要点不断提高设计方案的科学性、可靠性和经济性，这对于提高我国工业现代化水平具有十分重要的意义。
　　2.工业厂房供配电设计原则
　　工业厂房供配电设计可以说是整个工业厂房设计的重点，其设计必须按照《供配电系统设计规范（GB50052―2009）》、《建筑设计防火规范（GB50016―2006）》等国家有关的设计规范来进行；必须根据负载用电容量及工业厂房的特点来合理设计供配电方案。在进行工业厂房供配电设计时，应满足如下要求：（1）安全，即在电能的供应、分配和使用中，必须能够保障人身和设备安全；（2）可靠，即应用可靠的电力和电能产品保障工业生产的供电可靠性，也就是连续供电的能力；（3）优质，即设计要满足生产设备对电压和频率等质量的要求；（4）经济，即供配电系统的投资要节省，运行费用要低，并保证节约电能。总之，工业厂房供配电系统必须能够切实有效的保证工业生产的用电需求，很好地为工业生产服务，进而提高工业厂房的生产效率。
　　3.工业厂房供配电系统设计
　　3.1 负荷等级与容量
　　在进行工业厂房供配电系统设计前，要进行负荷分级，即当发生事故造成电力负荷中断后，对工厂造成的破坏程度和经济损失，一般分三级。在不同负荷等级中，造成的影响和损失越大，对供电可靠性要求越高，其中的一级负荷供电要求最高，要求配置两个电源，其中的备用电源可避免供电的中断；而二、三级负荷，则要求较低，只要保证常见故障发生时的持续供电即可。
　　3.2 电缆和导线的选择
　　为了保证工业厂房供配电的正常的运作，必须重视电缆和导线的选择。要根据供配电的发热条件、电损程度以及电缆和导线的机械强度来选择电缆和导线。通常，对于10KW以下的高压线路和低压线路，要先根据发热情况来选择截面，然后再校验其机械强度及电压损耗程度。而对于一些低压线，则要先按照电损程度来选择，然后再按其机械强度及发热程度选择。只有对电缆和导线进行严格的选择，才能保证工业厂房供配电的安全性与可靠性。
　　3.3 高、低压配电系统
　　在进行工业厂房内的高压配电系统设计前，应先根据厂内负荷情况确定合理的配电电压，并充分了解变电所及负荷的具体布局情况，设计出多套切实可行的高压配电布置方案，然后从中选出投资少、可靠性和经济效益高的方案，只有这样的供配电设计才能符合工业厂房的生产需求[2]。而对于低压配电系统，可采用380/220V的TN-C-S系统，并在低压电源入户处重复接地，进入厂房后采用放射式或树干式的供电方式。
　　3.4 变配电所
　　变配电所的设计位置应尽量接近负荷中心，通常应将供电半径控制于250米内，最大也不要超过300米。在条件允许的情况下，变配电所应安装综合自动化装置，即一种集保护、测量计量、控制、通信于一体的智能化前端设备，通过这种设备可实现变配电所运行数据的采集、储存和交换，并可对变配电所进行自动化遥测和遥控。这样不但可以大大提高变配电所的运行安全性，还减少了繁重复杂的检修和维护工作，有效降低了变配电系统的运行成本。
　　3.5 改善功率因数
　　在工业厂房供配电设计中，应先按照负荷来计算总降压变电所的功率因数，再通过查表或计算求出所需补偿的无功功率。如果工业厂房具有大型同步电动机，可采用控制电机励磁电流方式为工业生产提供无功功率，这样可以达到改善功率因数的目的。另外，必须根据产品样本或手册选择电容器的规格及数量，并合理选用电容器柜及放电装置。
　　3.6 继电保护的选择
　　继电保护是一种能够自动、迅速和准确切除故障的重要装置，是工业厂房供配电系统及其设备安全运行的重要保障。当工业厂房供配电系统发生故障时，继电保护装置将会立即启动断路器和报警装置，从而实现对整个系统的有效保护，因此必须合理选择继电保护装置。目前，新一代的继电保护装置具有更高的可靠性，其采用了先进的继电保护和自动控制技术，可以实现对变配电回路的开关状态、电流和电压信号、故障时的脉冲信号以及一些非电量信号的采集、储存和运算[3]。
　　3.7 节能措施
　　作为工业生产的重要场所，加强工业厂房的节能设计，对降低工业厂房的能源消耗、节约企业的生产成本具有重要的意义。为了提高工业厂房的电能利用率及使用效率，应从多方面采取节能措施，除了工业生产使用的电动机、风机、水泵等用电设备的节能改造以外，对供配电系统的节能设计改造也是十分重要的。例如，工业厂房配电系统中的配电变压器，是一个比较典型的能源消耗设备，其在进行电能转换和分配过程中，将吸收一部分能耗。因此，选择高效节能型的配电变压器是非常重要的节能措施。另外，配电系统的线损率也是工厂的一项非常重要的电气综合技术指标，在设计中应尽量减少配电线路铺设长度，多走直线，少走弯路。总之，在工业厂房供配电系统设计中，应尽量采用节能设计，从而有效降低工业厂房运行时的能耗，实现企业节能减排和节约运行成本的目标。
　　3.8 防雷接地
　　由于工业厂房的建筑面积较大，且周围比较空旷，因此在进行其供配电设计时还必须做好防雷接地设计。常用的防雷接地措施有：工业厂房内的工艺设备通过保护接地系统与共用基础接地体连接；低压配电间设置总等电位箱，并将空调管、总电箱PE线以及信息中心接地等与其连接；低压电源进线柜安装电涌保护器等。另外，还可以通过接闪器实现防雷接地的目的。
　　4.结束语
　　由此可见，工业厂房的供配电系统设计是一项内容繁多、涉及面广的综合性设计工作，而且每个工程项目都有其自身的特点。因此，要想完成一份质量优良的工业厂房供配电系统设计，需要广大工程师与设计人员的认真研究和不断努力，在具体设计中总结经验，不断应用新产品和新技术改进供配电系统设计。只有这样才能设计出科学、合理、经济、节能的供配电系统，实现企业投资成本和运营成本的最小化，并使供配电损耗降到最低，保证企业的可持续发展。
　　参考文献
　　[1]武海旺.浅谈工业供配电设计中需要注意的问题[J].科学之友，2010，（24）.
　　[2]谭先军，潘燕虹.探析提高供配电系统电能质量的有效措施[J].中国新技术新产品，2011（2）.
　　[3]廖原.某工业厂房供配电设计[J].中国高新技术企业，2010（19）.
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