关于工厂供配电设计的研究

所属栏目：电力论文
发布时间：2012-08-22 09:11:28  更新时间：2012-08-22 09:02:26

摘要：电能在现代工业生产中广泛应用，已成为现代工业生产的一大能源和动力。电能供应出现问题会对工业生产造成重要影响。因此,做好工厂供电设计对于工业生产发展以及工业现代化的实现至关重要。本文论述了工厂供配电设计的四项原则，并对工厂配电设计的优化措施如变电所高低压设备选择、继电保护与自动装置设计、变配电所所址的选择、防雷装置设计以及节电节能措施等进行了分析,以供同仁参考。

关键词：工厂;供配电系统;设计;原则;优化设计

引言：现代社会，电能的应用越来越广泛。它可以通过风能等其它形式的能量转化过来，同样也可以转化成其它形式的能量。电能的输送简单经济，便于控制调节和测量，已经成为现代社会工业生产的主要能源和核心动力。因而，做好工厂配电设计，有利于生产自动化的实现，对工厂的生产乃至整个国民经济的发展都起着重要作用。

一、 工厂供配电系统概述

所谓工厂供电就是指工厂所需电能的供应和分配，也称工厂配电。总的来说，工厂供配电系统由降压变电所、高压配电线路、低压配电线路以及用电设备等组成。工厂供配电系统先将电力系统的电能降压之后，再将其分配到各个车间或厂房中去。随着社会生产发展的需要，供配电系统发展也呈现一种新趋势：

现阶段，往往采用提高供电电压的方式来解决大型城市配电距离长的问题;工业企业以及一些大型用电设备，往往通过提高电压来增加输电距离，从而提高输电能力;通过减少变压器的数量来简化配电系统，可以提高供电的可靠性。但是我国在设备上还未做到全面配套，所以有些尚未得以推广。

除此之外，配电智能化系统得到越来越广泛的应用。通过借助计算机以及网络通信技术对配电网进行智能化管理，做到运行管理的自动化，很好的提高工作效率，有效增强了供配电系统的可靠性。

二、 工厂供电设计原则

工厂供配电设计是整个工厂设计中的一个重要组成部分，它设计质量的高低、优劣，可以说直接影响着工厂日后的生产与长远发展。因而，这就对工厂供电工作人员的素质和技能提出了要求。在进行工厂供配电设计时，必须要按照《供配电系统设计规范》、 《低压配电设计规范》等国家相关规定的要求，遵循以下原则：

其一，遵守规程、执行政策。必须遵守国家相关规定及标准，贯彻执行国家节约能源，节约有色金属等相关方针政策。

其二，安全可靠、先进合理。进行工厂供电设计首先必须要保障人身和设备的安全，保证供电的可靠性以及电能质量合格，做到技术先进和经济合理，尽可能采用效率高、能耗低和性能好的电气产品。

其三，近期为主、考虑发展。在设计时，要综合考虑工厂的生产特点、规模以及长远的发展规划，正确处理好近期建设与长远发展的关系。

其四，全局出发、统筹兼顾。所谓从全局出发、统筹兼顾，就是要根据实际情况来设计供电方案，充分结合负荷性质、用电容量、工程特点以及地区供电条件等因素。工厂供电设计是整个工厂设计中的重要组成部分。工厂供电设计的质量直接影响到工厂的生产及发展。作为从事工厂供电工作的人员，有必要了解和掌握工厂供电设计的有关知识，以便适应设计工作的需要。

三、 工厂供配电设计要点

一般情况下，在进行工厂总降压变电所及配电系统的设计时，要综合考虑各个车间的负荷数量和性质、生产工艺对负荷的要求、负荷布局以及国家供电情况等多重因素，从而提高电能的可靠性，做到经济、有效地分配电能。

一)、负荷计算。

工厂全厂总降压变电所的负荷计算是在车间负荷计算的基础上进行的。因此，在进行负荷计算时，必须要考虑到车间变电所变压器的功率损耗，从而求出全厂总降压变电所高压侧计算负荷以及总功率因数。并且要列出负荷计算表、表达计算成果。

二)、在工厂总降压变电所的位置、主变压器的台数和容量选择上，要考虑到电源进线方向，综合考虑设置总降压变电所的有关因素，并要结合全厂计算负荷及扩建和备用的需要，与工艺、土建有关方面进行协商与确定，合理确定变压器的台数和容量。

三)、对工厂总降压变电所主结线设计，需要根据变电所配电回路数、负荷要求的可靠性级别以及计算负荷数综合主变压器台数来确定变电所的接线方式。对它的安装要做到安装容易、安全可靠、灵活经济的同时，还要考虑到日后维修的方便。

四)、在对厂区高压配电系统进行设计时，要在满足技术以及经济要求的前提下，考虑厂内负荷的具体情况，确定厂区配电电压。综合考虑负荷布局以及总降压变电所的位置等因素，通过对几种可行的高压配电网布置方案的比较分析，对不同方案的可靠性、电压损失、投资等技术、经济条件进行综合比较，最后择优选用。

五)、短路电流计算的目的是为了正确选择和校验电气设备，以及进行继电保护装置的整定计算。在对工厂供配电系统短路电流计算时，皆可按无限容量系统供电进行短路计算，由系统不同运行方式下的短路参数，求出不同运行方式下各点的三相及两相短路电流。

六)、改善功率因数装置设计

根据负荷的具体情况计算出总降压变电所的功率因数，通过查表计算出达到供电部门要求数值所需补偿的无功率。如果工厂内有大型同步电动机，还可以通过采用控制电机励磁电流方式提供无功功率，改善功率因数。

七)、变电所高、低压侧设备选择。

参照短路电流计算数据、各回路计算负荷以及对应的额定值，选择变电所高、低压侧电器设备，如断路器、隔离开关、绝缘子、母线、电缆、互感器、避雷器、开关柜等设备。并根据需要对其进行热稳定以及力稳定检验。最后用总降压变电所主结线图，设备材料表和投资概算表达设计成果。

八)、工厂供配电系统的继电保护与自动装置设计

当电力系统发生短路故障时，有些工频电气量参数会在某些方面发生变化，不同于正常运行时的工作状态，利用这些差别可以构成各种不同原理的继电保护。如果反应电流增大，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。

九)、做好防雷工作

1、架空线路防雷措施：

架设避雷线是防雷的有效措施，但造价较高，只有在66KV及以上的架空线才沿全线装设。对于10KV及以下的架空线路来说，一般是采用木横担、瓷横担或者是高一级的绝缘子等提高线路本身的绝缘水平，从而提升线路的防雷水平。

另外，对于个别绝缘薄弱地点(分支杆、转角杆、带拉线杆等)可以采用加装避雷器的方法提升线路防雷水平。

2、变配电所防雷措施

接闪器和避雷器是防雷的主要设备。在进行设计安装过程中，避雷器要与被保护设备进行并联，装在被保护设备的电源侧。一但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，或是由高阻变为低阻，从而使过电压对大地放电，对设备的绝缘进行很好地保护。

十)、合理选择变配电所所址

在变配电所所址的选择是，一般要遵循以下原则，并经过技术经济分析比较后确定。

1、尽量接近负荷中心，从而达到降低配电系统的电能损耗、电压损耗和有色金属消耗量的目的。

2、保证进出线方便，尤其是要便于架空进出线。

3、考虑企业的发展以及扩建的可能。

4、尽可能做到接近电源侧，工厂的总降压变电所和高压配电所尤为如此。

5、保证电力变压器和高低压成套配电装置的等设备运输方便。

6、尽量避开有剧烈震动或高温的场所，以及多尘或有腐蚀性气体的场所。

7、不应设在厕所、浴室等经常积水场所的正下方或者与其相邻。

8、不宜设在有爆炸危险以及火灾危险的环境的正上方或正下方。

9、尽量避免地势低洼以及可能积水的场所。

十一)、采取措施进行节电节能

第一，通过电力无功补偿做好工厂用电的节能增效。可以采用移相电容器，宜安装在靠近用电设备的分厂、车间变电所低压母线侧。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。另外，可以使用同步电机获得无功补偿。

第二，变压器经济运行节电技术

采用性能较好的变压器，将性能较差的变压器留作备用。对于需要采用并列运行的变压器，必须要确保其组合的经济性以确保变压器运行的经济性。此外，根据工厂用电负载的实际情况来确定变压器的数量，在满足工厂最大的负载的前提下，要尽可能少的采用变压器数量。

第三，采取措施减小线路输电损失

在输电线路的施工设计中，配电箱以及低压箱的输出线应尽量走直线，另外要合理控制线路的供电半径，并且根据供电半径调整输电线路的长度，从而实现供电输电线路最优化。在载流量稳定、输电线路较长的情况下，可以通过增加导线截面的方法来进行电网设计，虽然这种方法在短期内增加了资金投入，但从长期来看，可以节约电能。

此外，考虑到工矿企业用电的特殊性，可以将用电负荷进行归类，将空调、冰箱、照明等常规设备的负荷改用一条线路供电，对企业用电负荷较大的机器用电，用另外一条线路供电。此外还要根据工厂用电需求，合理选择导线截面和电线长度，从而控制输送电量，节约用电，保障工业用电的可靠性。

结语：

综上所述，电能已经成为现代工业生产的一大能源和动力，在现代工业生产乃至整个国民经济生活中起着不可替代的作用。工厂的供配电设计对现代的工厂的生产中起着至关重要的作用，所以，需要对其进行不断的优化和完善。通过对供配电系统的优化设计，尽可能的提高电能的有效性，并要采取有效措施节约用电。

参考文献：

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[5]中国联合工程公司，等. GB50052—2009 供配电系统设计规范[S]. 北京：中国计划出版社，2010

[6]中机中电设计研究院有限公司，等. GB50054—2011 低压配电设计规范[S]. 北京：中国计划出版社，2011

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