对工厂供配电设计的讨论

1. 陈勇琴 2. 张恒涛

摘要：本文对工厂配电设计的基本知识做了简要的讨论，并且强调在供配电中要尽量做到节能，符合现代化生产的需要，提出了设计中的一写防范问题的措施。
关键词：工厂配电；供电设计
中图分类号： U224.3+1 文献标识码：A 文章编号：

Abstract: in this paper the basic knowledge of the factory distribution design makes a brief discussion, and emphasizes the power supply will need to try to be energy efficient, meet the need of modern production, and put forward the design of a written prevention measures.
Keywords: factory distribution; Power supply design

在现代化的生产中，电能对工厂来说越来越重要了。经过能量的转化电能可以转化为动能提高企业的生产效率，供配电的设计可以使电能的输送更加简单，生产更加轻便，便于调节和控制，实现节能的目的。使工厂中实现自动化的生产，因此有必要最好工厂的供配电设计。
1.工厂供电设计的概况
1.1电力系统的组成
工厂对电能的使用是为了实现在低电压的情况下还能够保证工厂的正常生产，因而需要一个完整稳定的供电系统。众所周知，工厂的电能绝大多数都是由供，为了充分利用动力资源及降低发电成本，发电厂通常建在远离城市和电能用户的地方，而将电能输送到较远的用电地区。为减少输送电能过程中的损耗，发电厂所生产的电能除厂用电和直配线路外，大部分由升压变压器升压后，经高压输电线路输送给用户。输电电压越高，输送的容量越大，输送的距离也越远。电能输送到用户后因用户的用电设备额定电压均较低，故需经降压变压器将电压降低，再将电能合理地分配到用户，这样由发电厂、变电所、电力线路及用户组成了一个整体，即电力系统。
1.2工厂供电设计的原则
工厂的供配电系统的设计需要遵循国家的相关规定，在GB50052-95《供配电系统设计规范》和GB50054-95《低压配电设计规范》中有着明确的要求，必须遵循以下原则：
（1）安全可靠、先进合理；对供电系统的设计首先需要做到的就是供电系统的安全，包括人员和设备连个主体；设备需要有质量保证，在技术的应用上一定要是现在较领先的，能够实现较低能耗的目的。
（2）遵守规程、执行政策；供配电的设计需要按照国家规定的需要，依据国家的方针政策来开展工作，实现资源节约型工厂的建设目的。
（3）根据实际情况来设计供电方案。就要充分考虑到负荷性质、工厂的用电量、本地区的实际供电条件等。配电设计是工厂基础设施的重要组成部分，保证工厂正常生产的必要条件，实现高质量高效率的生产。工厂配电设计的从业人员应该充分掌握相关的专业知识，拥有熟练的技巧，方可在实际工作中运用自如。
（4）配电设计要以近期为主、考虑发展；应根据工作特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与远期发展的关系，做到远近结合，适当考虑扩建的可能性。全局出发、统筹兼顾。
2.工厂配电设计的具体设计
2.1电力无功补偿对工厂的节能增效
当前大多数企业都是通过集中补偿的方式来进行无功功率补偿，而对于各个车间的变电站和用户端却没有进行有效的进行无功补偿而只是将重点放在生产用电之上，这样导致补偿之后的功率不高，甚至很多系统让人保持在自然功率因数的范围之内。而国家规定工厂必须达到0.9的功率因数，因此不得不通过大量的高压补偿装置来确保功率因数能够达到国家规定的标准。
工厂内部数量众多的无功环流由于工厂内部的变电站和用户端较低的功率因数而不断的循环，这样导致输电线路和变压器通过的电流加大，而末端的供电质量由于有功损耗的加大而下降，导致工厂电动机的转矩下降。工厂中变压器和电动机是产生无功损耗的主要设备，电网需要提供大量的无功负荷，从而降低电网的供电能力。一般来说，工厂有高于20%的无功总耗是由变压器产生的，而异步电动机出生的无功总耗则高达60%。
利用移相电容器产生超前电网电压容性电流特性与电动机变压器产生滞后电网电压感性电流相抵消(补偿)，在用户线路上分别适当并联移相电容器，可使前端电网上的无功电流大大降低。即原则上无功消耗应从源头补偿，移相电容器作为一种补偿设备，宜安装在靠近用电设备的分厂、车间变电所低压母线侧。对于容量较大，运行稳定的异步电动机应采用就地安装无功补偿装置的方法，而各总降宜适量补充高压集中补偿装置，用以调整供电入口处的功率因数达到电力部门规定要求。为了使车间变电所安装在低压母线侧移相电容器能够适应工厂在生产过程中产生的负荷变化，可以将其适当的进行分组，并且使用投切的方式。这样可以在工厂在不同的状况之下都可以将功率因数数值控制在较高的水平。变压器的选择要根据工厂实际的生产情况来进行，确定合理的容量，确保变压器运行的经济性，防止变压器容量过大造成的负荷不足，造成浪费，保证设备的自然功率因数，这样可以有效的降低无功补偿设备的容量，使无功补偿的成本大大的降低。为了获得无功补偿，可以使用同步电机。很多大型机械不需要进行调速，这时候可以根据实际情况，尽可能的使用同步电机。
2.2变压器经济运行节电技术
如果工厂有多余的变压器，可以使用性能较好的变压器，将性能较差的变压器留作备用。为了确保变压器运行的经济性，对于需要采用并列运行的变压器应该确保其组合的经济性。为了确保变压器运行的经济型，变压器的数量应该根据工厂用电负载的实际情况来确定，用尽可能少的数量来保证满足工厂最大的负载。如果工厂的负载上下波动范围比较大，可以通过小容量的变压器来对常年运行的变压器进行辅助和调节，或者是分列运行两个具有不同容量的变压器，在二者负荷不足的时候可以使用共同的运行方式。
2.3减小线路输电损失
在输电线路的施工设计中，配电箱和低压箱的输出线应尽量走直线。低压线路供电半径不超过200m，负荷密集的地区不超过100m，中等密集地区不超过150m，少负荷地区不超过250m。根据供电半径调整输电线路的长度．实现供电输电线路最优化。
增大导线的有效截面积在载流量稳定且输电线路较长的情况下，可以通过增加导线截面来进行电网设计。增加导线截面积之后，虽然在短期内增加了经济投入，但是从长期来看，可以节约电能，还是很科学的。据统计，在3～5年内，即可收回因增加导线截面而增加的费用。
对用电负荷进行分类考虑到工矿企业用电的特殊性，将用电负荷进行归类，将普通负荷如空调、冰箱、照明，电热水器等常规设备改用一条线路供电。可以根据季节和消防需要调整供电需求。对企业用电负荷较大的机器用电，用另外一条线路供电，根据工厂用电需求，来选择导线截面和电线长度，来控制输送电量，节约用电，并可以采用相应的措施保障工业用电的可靠性。
3. 工厂供配电设计的优化
3.1工厂供配电系统的继电保护与自动装置
为了实现继电保护功能，首先必须能够让保护装置区分系统正常运行与发生故障或不正常工作状态。电力系统发生短路故障时，有些工频电气量参数会发生变化，与正常运行时不同。例如电流增大，母线电压降低、线路始端测得的阻抗减少、电流与电压之间的相位差变化以及出现对称序分量等，利用这些差别可以构成各种不同原理的继电保护。反应电流增大而动作的保护为过电流保护；反应电压降低而动作的保护为低电压保护；反应故障点到保护安装处之间的距离(或线路始终端测量阻抗的减少)变化而动作的保护。
3.2做好防雷工作
防雷设备和防雷措施防雷的设备主要有接闪器和避雷器。其中，接闪器就是专门用来接受直接雷击的金属物体。接闪的金属称为避雷针。接闪的金属线称为避雷线，或称架空地线。接闪的金属带称为避雷带。接闪的金属网称为避雷网。避雷器是用来防止雷电产生的过电压波沿线路侵入变配电所或其它建筑物内，以免危及被保护设备的绝缘。避雷器应与被保护设备并联，装在被保护设备的电源侧。当线路上出现危及设备绝缘的雷电过电压时，避雷器的火花间隙就被击穿，或由高阻变为低阻，使过电压对大地放电，从而保护了设备的绝缘。避雷器的型式，主要有阀式和排气式等。
总结
工厂的供配电设计对现代的工厂的生产中起着举足轻重的作用，需要不断的优化与完善。本文中若有不足之处还希望后续的研究者加以完善。
参考文献
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[2]要俊琴.浅谈工厂供配电系统中的节能措施[J].科技情报开发与经济.2007(11)
[3]刘雪飞.浅析企业供配电系统的节能问题[J].科技传播.2009(03)