工厂供配电设计的技术要点分析

赵萌

【摘要】供配电系统的工业设计不能独断专行，工厂的供配电设计要多角度讨论，保证整个系统的安全稳定。供配电系统设计时，如果考虑的问题很少，不重视不同地区供电、工厂实际负荷等因素，整个供配电系统会有很大的漏洞，不能满足工厂的应用要求，供配电系统的各种风险等级会逐渐增加。供配电工程中，一旦出现各种外部因素引起的一些问题，将对整个工厂的供配电系统造成很大的影响，导致工厂供配电系统遭到破坏，从而无法保证工厂的安全稳定，甚至对精密设备的使用和维护造成很大的影响。

【关键词】工厂;供配电;设计技术【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

如果电力系统在工厂生产过程中出现故障，会给工厂带来巨大的人力、物力、财力损失，无法补救。因此，在工业厂房供配电的技术设计中，首先要保证工业厂房电力的安全、稳定、可靠，其次要考虑电力的经济性和长期性。只有这样，安全可靠的供配电系统才能保证工厂生产的经济效益，提高工厂的生产进度，保证产品质量，同时降低工厂生产的成本投入，从而为企业和工厂的长期稳定发展奠定基础。因此，科学、合理、优秀的供配电设计技术，可以在保證工厂生产稳定发展的基础上，发挥节能减排的发展理念，在节约电能的基础上，进一步落实环保战略，从而为促进我国经济的长远发展奠定坚实的基础。

1、构成供配电体系的结构

首先，我们知道工厂的整个供配电系统是由工厂内的电气设备、高压输电系统、低压配电系统和变电站系统组成的。目前国内大型通用设备和远距离传输分配的电压值并不完全兼容。在输电工程中，为了减少输电过程中的损耗，特高压、高压或特高压直流体系被广泛使用，但工厂使用的设备一般处于低或中压水平，很少涉及高压水平，因此存在一些差异。在高压输电系统中，高压输配电系统是一条或多条高压输电线路，高压输电线路在高压输电系统中起着极其重要的作用。相应的变压器由高压线路变电站系统转换成电压等级，再由配电系统通过电缆等线路转换成与厂内设备相匹配的电压等级。随后，电力转换系统将地面上的电压转换成我们日常生活所需的电压，再通过线路传输到各个电力终端，使得电力传输更加方便，降低了传输损耗。因此，供配电系统在工厂日常生产中起着极其重要的作用。如今，随着科学技术的不断进步，供配电系统逐渐走向自动化，能够自动将电能分配给所需的电压和电弧用户，比传统的配电系统更加智能化。

2、工业供配电设计中主要设计内容与常见问题分析

2.1工业厂区总降压区范围变电所主接线

在工业供配电设计过程中，需要进行工厂总降压变电站的负荷计算，相应的计算主要是以装置车间的负荷计算为基础，以用电负荷的类别以及负荷计算作为参考依据，从而进行设计过程中需要用到的变压器的总台数、运行方式、具体容量的确定。与变电所的高、低接线方式方法相对应的要求主要就是灵活可靠、经济安全、便于安装和维修。

2.2变电站电压系统的设计

在工业供配电体系设计时，一般情况下从经济性、技术性方面进行供配电电压系统的确定，需要综合考虑总降压区域的变电所位置，并进行多级高压配电网方案计划的设计与制定，计算总体电压损失以及导线的截面，在进行这些计算时，通常都是以设计方案的运转费用、基础建设投资量、电压损耗等多个方面作为参考依据。

2.3工业变电所的防雷装置

在工业供配电设计过程中，需要结合当地的地质环境进行防雷设备和装置的设计，并需要计算防直击防雷避雷设备能够进行保护的范围，以及进行防止出现雷电反击现象实际空间距离的计算。在防雷接地装置设计时，需要将避雷针的设置参数作为参考依据，选择雷电冲击波防雷型号规格，从而进行接线位置的最终确定。在防雷接地设计时，通常情况下容易将接地电阻、频放电火避雷灭弧电压、安装最大范围等检验计算步骤忽略，另外，在季节性雷电高发期，供电设备容易受到电击威胁，需要采用保护措施防止避雷器等设备损坏情况的发生。

3、技术要点

3.1负荷设计

负荷设计是工厂供配电系统设计的重要组成部分。根据电源造成的损失和影响程度，可分为三种类型：一级负荷、二级负荷和三级负荷。一级负荷是指在生产经营过程中，一旦供电中断，极有可能引发爆炸、火灾、中毒等重大安全事故，造成巨大损失，直接威胁劳动者生命财产安全。对于一个工厂来说，需要保证一级负荷供电的稳定性，保证在任何情况下都不会发生停电。二级负荷是指在工厂正常生产经营期间，因供电中断造成的经济损失较大，但不会危及人民生命安全，如严重影响工厂产量。除了一次和二次加载，其他加载称为三级负荷。设计人员首先要用科学的方法深入分析电力设备的具体使用情况，估算停电对电厂的损失和影响，从而准确确定负荷水平。在工厂供配电设计中，准确判断负荷水平后，应根据负荷提供相应的电源。一个负载至少要有两个电源，才能保证稳定可靠的供电。此外，还要合理配置相应的供电能力。如果一次电源不能满足要求，应启用二次电源，而容量较小的负载可采用二次电压。此外，在电源稳定可靠的情况下，柴油发电机也可以作为电源。面对二次负载，为了保证供电的连续稳定，应采用两个电源。但当采用双电源供电且供电困难或难以实现时，可选择电压超过6kV的架空线路。此外，在进行维护工作时，应配备柴油发电机，柴油发电机应根据二次负载能力进行选择。

3.2采取措施进行节电节能

在厂内供配电设计中，一般采用无功补偿来提高电网的功率因数，这也是目前最有效的方法。一般来说，仅仅通过改变自然功率因数来提高电网的功率因数，效果往往不理想。在工厂设计供配电系统时，除了无功补偿外，还有几种节电节能的方法。（1）选择变压器。厂内供配电需要选择性能较好的变压器，备用变压器可以选择性能较差的变压器。在选择变压器时，不仅要考虑其经济性和运行成本，还要考虑其维护和管理成本。但变压器并联时，必须兼顾经济性，保证运行成本的可控性，才能保证变压器在满足负荷要求的同时，最大限度地控制自身的功耗。（2）运输路线设计。在配电系统设计中，应重视输电线路的设计，尽量少走弯路，科学合理地控制供电半径。在发电厂供配电设计中，当输电线路容量稳定、输电线路长度较长时，可通过适当增大导线截面积来降低功率损耗。虽然这种方法增加了成本投入，但从长远来看，它可以很好地控制功耗，从而降低整体成本。（3）布局合理。在工厂供配电设计中，应采用不同的线路分别向生产机和常规用电设备供电，供配电设备的供配电设备应根据用电需求合理确定，以保证供电的稳定性和安全性。

3.3继电保护的设计

电气一旦发生事故，就会引起连锁反应。不难看出，电力系统的安全稳定是其基础，需要尽快安装相应的继电保护装置，使装置完全符合动作的选择性、快速性和灵活性。

目前继电保护有两种，既定时限保护和反时限保护。前者与故障电流无关。最大的优点是安装方便，动作时间准确。缺点是继电器多，接线复杂，DC控制成本高。后一种方法的动作时间与故障电流成反比，故障电流增大，动作时间减小。它的优点是成本低，接线简单，切断保护快，简单方便，适合交流操作，但缺点是不方便设置动作时间。针对中小型工厂的供电系统，继电保护设计简单经济，尽可能选用反时限保护。

4、工业厂房供配电设计技术的方案

4.1工业厂房高压低压供配电系统设计

在工业厂房中，不同设备上的电力负荷是供配电系统设计的基础，也是工业厂房各工段供配电的基础。因此，只有科学合理地设计不同厂区的供配电电压，确定变电站的位置，选择安全可靠的设计方案，选择低成本、高经济的供配电材料，才能为工业厂房的供配电电压设计制定出完善的方案。220/380伏和6/10千伏接地方案主要用于实际用电生产的工业厂房。工业厂房电力系统应严格执行接地方案，其中工业厂房主要采用TN-S接地设计。然而，在高压供电系统中，通常没有接地方案。厂内电源一般采用中性线或辐射供电，电路是在此基础上设计的。

4.2工业厂房功率因数装置的供配电系统设计

对于工业厂房中功率因数设备的供配电系统设计，功率因数应严格根据当时电路的实际改造情况进行更改。在确定电源的功率因数时，应严格计算总功率，未完成的部分应在获得功率因数后进行补充。此外，在设计供配电系统时，应选择合理容量的装置，严格控制相关规范，科学选择放电装置。

4.3工业厂房供配电系统在接地装置方面的设计

显然，低压供配电系统与工业厂房的生产车间接地连接。供配电系统的接地装置主要是电气设备的非带电部分与地面的连接，而接地装置主要是将金属导体直接埋入地下，或通过管道间接将接地金属材料直接放入地下。在工业厂房的供配电系统中，人工接地被广泛应用。该系统可以保证工人的安全，使工厂车间的运行更加安全稳定，降低用电造成安全事故的概率，提高工厂的经济效益。

4.4工业厂房供配电系统在防雷装置以及消防控制装置方面的设计

由于工业厂房供配电系统的设计离不开电力的应用，因此有必要对工业厂房进行防雷设计。防雷裝置应根据厂房的防雷等级、建筑材料的性质和潜在的火灾危险类型进行设计。此外，每个工厂应在不同的角落配备消防设备，以防止在发生危险事故时，由于未能采取有效措施而造成人员、物力和财力的损失。此外，在设计和安装消防设备时，应严格按照相关安全规范进行，并应设置自动烟雾报警系统。在设计避雷针装置时，通常将避雷针放置在工业厂房屋顶的每个角落，并与建筑物内部材料连接，使避雷针形成网格结构，增强防雷效果。消防设备设计应保证整个系统的科学设计，保证设计设备的正常运行，避免设备周围杂物堆积，保证设备质量。

结语：

因此，工业厂房供配电系统的设计是一项非常复杂的电力系统工程。因此，从各个方向设计科学、合理、安全、可靠的供配电系统，同时将节能降耗的发展理念贯彻到供配电系统设计中，是保证工业厂房长远发展的前提。

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