浅谈工厂配电系统设计方案

谢添卉

工厂配电系统的设计，是根据负荷大小、数量和生产工艺对负荷间歇、连续等实际运行情况的要求，以及负荷在厂区的分布位置及厂区的供电电源情况，解决对各用户的安全可靠，经济的分配电能问题。工厂供配电系统主要考虑以下几方面内容来设计：（1）人身和设备的安全。（2）国家有关规定及标准规范。（3）确保电力供应的优良及可靠性。（4）满足当前用电和兼顾长期发展，预留扩建增加用电负荷的可能。其基本内容有以下几方面。

1 负荷计算

进行工厂供配电系统的设计，第一步先要进行负荷计算。根据全厂区设备用电情况，包括设备功率和运行频率等，统计用电负荷，然后进行负荷计算。负荷计算常用的主要方法有：单位指标法，换算系数法，需要系数法，利用系数法。单位指标法计算较为粗略，适用于民用建筑项目前期概算及项目整体用电情况的校核。需要系数法是很多行业中用的较多的方法，如果设备数量比较多，计算相对准确，数量少时误差较大。利用系数法计算比较繁琐，但较为准确，也被广泛采用。换算系数法是电力行业规范推荐的方法，常被电厂采用。

2变压器容量选择和无功补偿

负荷计算出用电设备的有功功率和无功功率及功率因数值。如果无功功率过大，则需要进行无功功率补偿。无功功率将造成增大电气元件及电气线路的电压降，功率损耗及电能消耗。按规范要求，不允许用户向电网倒送无功，一般将功率因数值补偿到0.9以上才可以并网运行。若计算所得功率因数较低，一般采用无功补偿装置降低无功功率，把功率因素调整到0.9以上。

根据负荷情况，计算出视在功率。结合上级供电系统短路容量，进行变压器的选择。根据上级电源点短路容量，合理选择变压器的阻抗电压百分比。根据负荷情况，确定变压器大小。变压器应尽量设置在负荷中心，减少电缆长度，降低线路压降。减少电缆及附件耗材成本，减少线路电压损失。选择变压器时，还需考虑负荷重要性，运行班次和运行频率等情况。 变压器安装位置， 应当根据实际的负荷容量以及分布情况来确定变压器供电范围。考虑到变压器的效率，两台变压器的负荷率保持在0.5-0.6左右，以保证其经济运行。负载较低的变压器，应予以更换，避免变压器负载率低造成电能浪费。

3负荷分级及电气主接线方案

根据工厂用电负荷的重要性，设备负荷等级可划分为一级，二级和三级。一级负荷和二级均要求采用双电源供电。一级负荷要求不间断供电，二级负荷要求不间断供电或断电后可尽快恢复。二级负荷进线、母联可采用备自投等自动切换装置，控制电源可采用直流或UPS供电。

4供、配电系统短路电流计算和设备的选择

工厂用电通常距离供电电源点较远，可按照无限容量系统的条件下，由此展开短路计算。首先设定一个系统的运行形式，然后在该情况下找出对应的短路参数，进而得出对应的短路电流。之后根据以上短路计算所得的数据，再加上回路的负荷和相关额定值，择取断路器、母线等必要元件。最后就要根据实际情况进行热稳定、动稳定、电压降等的校验。

5 电气设备的保护及整定

（1）交流电动机的保护

交流电动机应按照规范要求装设过载保护、断相保护、短路保护和接地故障等保护，过流、欠流、断相、堵转、欠电压，过电压等其他保护可根据情况选择性装设。

交流电动机可采用熔断器或断路器做短路保护，接地故障保护由可根据情况由断路器短路保护兼做，不能满足兼做灵敏性的情况下，可采用电动机保护器来实现。通过采集电动机回路的零序电流，使得整定电流Iset0>2.0IN，IN为三相不平衡电流。Ik>=1.3Iset0.其中Ik为单相接地故障电流。

（2）线路保护

断路器过载保护器的整定Ic<=Ir<=Iz或Ic<=Iset1<=Iz，且I2<=1.45Iz，其中Ic 为线路计算电流，Ir为熔断器额定电流，Iset1为断路器长延时脱扣器的整定电流。Iz为导体允许在流量。I2为保护电器可靠动作电流。线路保护断路器还应注意与上下级断路器的保护配合。

5、接地系统

工厂供电大多采用中性点接地系统供电，在TN接地系统中，根据N线和PE线的组合情况不同，TN接地系统又分为TN-C接地系统、TN-S接地系统 和TN-C-S接地系统。

T N-C接地系统N和PE线共用一根线，比TN-S系统省去一根电缆，经济性较好。从电气安全方面考虑，当PEN线断线时，断点后用电设备的金属外壳很高的接触电压，容易造成触电事故，现在已经很少采用。 TN-C-S接地系统，N线和PE线先合并后分开，分开后不能再合并。TN-C-S系统PEN线上的电压降使整个电气装置在有不平衡负荷的时候对地电压不为零，但电源进线后N和PE分开，PE接地，PE线路电压为零。TN-S接地系统中，N线和PE线从电源中性点开始分开，供电线路中除了少量漏电流，PE线基本没有电流流过，也没有电位。现在规范要求多电源点的情况下，PE和N一点接地，可减小漏电环流。只有在发生故障时流过故障电流。相对比TN-S系统，TN-C-S系统前段PEN线上中性線电流产生的电压降将引起电位差，容易造成对电子设备的干扰，易燃易爆危险场所，按照规范规定，应采用TN-S系统。

结论：

在进行工厂供配电设计工作时，必须要明确局部和全局、当前和长远等内在联系，并做出一定的平衡，在符合当前发展的前提下，要考虑未来战略。为工业生产提供安全、可靠、优质、经济的电能。争取做到投资费用少，运行费用要低，进行电气品的选择时，既要选用高效、低能耗、性能优良的产品，又要保证电能质量和设备可靠运行。

参考文献

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