工廠的供配電系統(tǒng)是工廠正常運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)設(shè)施，因此，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)至關(guān)重要，把握相應(yīng)的設(shè)計(jì)原則，本文主要研究工廠供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

　　《云南電力技術(shù)》是由云南電網(wǎng)公司與云南省電機(jī)工程學(xué)會主辦，云南電力試驗(yàn)研究院承辦，國內(nèi)外公開發(fā)行，與國內(nèi)同類期刊進(jìn)行交換的綜合性技術(shù)刊物，主要刊登省內(nèi)外電力生產(chǎn)、基建、科研、設(shè)計(jì)的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和成果為主，輔以理論性探討，事故分析、反事故技術(shù)措施、科技信息等。

　　工廠的供配電系統(tǒng)，其是由廠內(nèi)的降壓變電所、車間變電所、用電設(shè)備、高壓配電線路、低壓配電線路組成。供配電系統(tǒng)主要是對電力系統(tǒng)中的電能進(jìn)行降壓，再分配電能至工廠的各個(gè)生產(chǎn)車間。在設(shè)計(jì)工廠的供配電系統(tǒng)、總降壓變電所時(shí)，需要根據(jù)各個(gè)廠房、車間的負(fù)荷數(shù)量與性質(zhì)，考慮工廠的生產(chǎn)工藝對于負(fù)荷的實(shí)際要求、以及負(fù)荷的布局，解決對廠內(nèi)各個(gè)部門、生產(chǎn)線的安全可靠、技術(shù)經(jīng)濟(jì)的電能分配問題。本文首先說明了工廠供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則，然后從負(fù)荷計(jì)算、變壓器選擇、主接線設(shè)計(jì)、線路敷設(shè)等六方面詳細(xì)探討了工廠供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的要點(diǎn)。

　　一、工廠供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則

　　(一)國家政策的執(zhí)行

　　在進(jìn)行工業(yè)供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，必須嚴(yán)格遵守國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)定，堅(jiān)決執(zhí)行低能減排、節(jié)約稀有金屬等國家方針與技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策。

　　(二)先進(jìn)性與安全性

　　供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，應(yīng)把人身安全與設(shè)備安全放在首位，在此基礎(chǔ)上確保供配電的電能質(zhì)量合格，同時(shí)還應(yīng)保證供電設(shè)備技術(shù)的先進(jìn)、價(jià)格的合理、采用效率高、能耗低等。

　　(三)設(shè)計(jì)方案的合理性

　　供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，應(yīng)根據(jù)工廠的性質(zhì)，實(shí)際所需的負(fù)荷性質(zhì)、電能容量，以及當(dāng)?shù)氐墓╇姉l件等因素進(jìn)行分析，合理規(guī)劃設(shè)計(jì)方案。供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)關(guān)系著工廠的生產(chǎn)運(yùn)作，也將影響到工廠的可持續(xù)發(fā)展。工廠電力系統(tǒng)的工作人員，必須充分掌握供配電設(shè)計(jì)的相關(guān)知識，以便適應(yīng)設(shè)計(jì)需要。

　　(四)可持續(xù)發(fā)展原則

　　設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)工廠的性質(zhì)、規(guī)模及未來發(fā)展的規(guī)劃進(jìn)行編制，在妥善處理近期的建設(shè)問題后，應(yīng)充分考慮其與長期發(fā)展的關(guān)系，分析日后規(guī)模擴(kuò)建的可能性，從全局出發(fā)，做到統(tǒng)籌兼顧。

　　二、工廠供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)

　　(一)工廠負(fù)荷的計(jì)算

　　計(jì)算負(fù)荷是確定供電系統(tǒng)、選擇變壓器容量、電氣設(shè)備、導(dǎo)線截面和儀表量程的依據(jù)，也是整定繼電保護(hù)的重要依據(jù)。計(jì)算負(fù)荷確定的是否正確，直接影響到電器和導(dǎo)線的選擇是否經(jīng)濟(jì)合理。正確進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算是供電設(shè)計(jì)的前提，也是實(shí)現(xiàn)供電系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的必要手段。負(fù)荷計(jì)算的方法主要有幾下幾種：

　　1、需要系數(shù)法

　　用設(shè)備功率乘以需要系數(shù)，直接求出計(jì)算負(fù)荷。這種方法比較簡便，應(yīng)用廣泛，尤其適用于配變電所的負(fù)荷計(jì)算。

　　2、利用系數(shù)法

　　采用利用系數(shù)求出最大負(fù)荷班的平均負(fù)荷，再考慮設(shè)備臺屬和功率差異的影響，乘以與有效臺數(shù)有關(guān)的最大系數(shù)的計(jì)算負(fù)荷。這種方法的理論根據(jù)是概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)，因而計(jì)算結(jié)果比較接近實(shí)際，但因利用系數(shù)的實(shí)測與統(tǒng)計(jì)較困難，在電氣設(shè)計(jì)中一般不用。

　　3、二項(xiàng)式法

　　在設(shè)備組容量之和的基礎(chǔ)上，考慮若干容量最大設(shè)備的影響，采用經(jīng)驗(yàn)系數(shù)進(jìn)行加權(quán)求和法計(jì)算負(fù)荷。

　　4、負(fù)荷密度法

　　當(dāng)已知某建筑面積負(fù)荷密度ρ時(shí)，某建筑的平均負(fù)荷可按下式計(jì)算：

　　Pav =ρ·A(kW)��

　　式中：ρ——負(fù)荷密度(kW/m2)��

　　A——某建筑面積(m2)��

　　在建筑方案設(shè)計(jì)階段，可采用建筑面積負(fù)荷密度法進(jìn)行負(fù)荷估算。在建筑施工階段設(shè)計(jì)時(shí)，可采用需要系數(shù)法進(jìn)行復(fù)核。

　　(二)變壓器的選擇

　　在供電設(shè)計(jì)中，變壓器的容量一般是根據(jù)用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)載，并考慮適當(dāng)?shù)脑６葋泶_定的。實(shí)踐證明，要精確的確定計(jì)算負(fù)荷是很困難的。不管采用哪種計(jì)算方法，所得結(jié)果均比實(shí)際負(fù)載偏高。因而，變壓器負(fù)載率很低，造成了很大的損失和浪費(fèi)。同時(shí)，由于選擇變壓器容量偏大，致使開關(guān)設(shè)備、無功補(bǔ)償裝置及導(dǎo)線等容量也相應(yīng)增大，加大了一次投資費(fèi)用。

　　根據(jù)幾年來多種文獻(xiàn)資料的研究和討論結(jié)果普遍認(rèn)為：從變壓器年電能損耗最小的原則，求起比較合理的負(fù)載率，并按此選擇變壓器容量能獲得較佳的節(jié)電效果。

　　(三)變配電所所址的選擇

　　變配電所所址的選擇，應(yīng)根據(jù)下列要求并經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較后確定。

　　1、盡量接近負(fù)荷中心，以降低配電系統(tǒng)的電能損耗、電壓損耗和有色金屬消耗量。

　　2、進(jìn)出線方便，特別是要便于架空進(jìn)出線。

　　3、接近電源側(cè)，特別是工廠的總降壓變電所和高壓配電所。

　　4、設(shè)備運(yùn)輸方便，特別是要考慮電力變壓器和高低壓成套配電裝置的運(yùn)輸。

　　5、不應(yīng)設(shè)在有劇烈震動或高溫的場所，無法避開時(shí)，應(yīng)有相應(yīng)的保護(hù)措施。

　　6、不宜設(shè)在多塵或有腐蝕性氣體的場所，無法遠(yuǎn)離時(shí)，不應(yīng)設(shè)在污染原下風(fēng)側(cè)。

　　(四)主接線設(shè)計(jì)

　　1、導(dǎo)線和電纜選擇的條件

　　(1)發(fā)熱條件

　　導(dǎo)線和電纜(含母線)在通過計(jì)算電流時(shí)產(chǎn)生的發(fā)熱溫度，不應(yīng)超過其正常運(yùn)行時(shí)的最高允許溫度。

　　(2)允許電壓損耗

　　導(dǎo)線和電纜在通過計(jì)算電流時(shí)產(chǎn)生的電壓損耗，不應(yīng)超過正常運(yùn)行時(shí)允許的電壓損耗值。對于工廠內(nèi)較短的高壓線路，可不進(jìn)行電壓損耗的校驗(yàn)。

　　(3)經(jīng)濟(jì)電流密度

　　35kV及以上的高壓線路，規(guī)定宜選“經(jīng)濟(jì)截面”，即按國家規(guī)定的經(jīng)濟(jì)電流密度來選擇導(dǎo)線和電纜的截面，達(dá)到“年費(fèi)用支出最小”的要求。一般10kV及以下的線路可不安經(jīng)濟(jì)電流密度選擇。但長期運(yùn)行的低壓特大電流線路(例如電爐的短網(wǎng)和電解槽的母線)仍應(yīng)該按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇。

　　(4)機(jī)械強(qiáng)度

　　導(dǎo)線的截面應(yīng)不小與最小允許截面，由于電纜的機(jī)械強(qiáng)度很好，因此電纜可不校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度，但需校驗(yàn)短路熱穩(wěn)定度。

　　(5)短路時(shí)的動穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度

　　導(dǎo)體的截面應(yīng)滿足短路時(shí)的動穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度，以保證短路時(shí)不至損壞。

　　2、工廠的主接線形式

　　(1)有工廠總降壓變電所或高壓配電所的車間變電所

　　其高壓側(cè)的開關(guān)電器、保護(hù)裝置和測量儀表等，一般都安裝在高壓配電線路的首段，即總配電所的高壓配電室內(nèi)，而車間變電所只設(shè)變壓器室和低壓配電室，其高壓側(cè)多數(shù)不安裝開關(guān)，或只安裝簡單的隔離開關(guān)、熔斷器、避雷器等。

　　凡是高壓架空進(jìn)線，變電所高壓側(cè)必須裝設(shè)避雷器，以防雷電波沿著架空線路侵入變電所擊毀電力變壓器及其他設(shè)備的絕緣。而采用高壓電纜進(jìn)線時(shí)，避雷器則裝設(shè)在電纜的首端，而且避雷器的接地端要連同電纜的金屬外皮一起接地。此時(shí)變壓器高壓側(cè)一般可以不再裝設(shè)避雷器。如果變壓器高壓側(cè)為架空線又經(jīng)過一段電纜引入時(shí)，則變壓器高壓側(cè)仍應(yīng)裝設(shè)避雷器。

　　(2)工廠無總變、配電所的車間變電所

　　工廠內(nèi)無總降壓變電所和高壓配電所時(shí)，其車間變電所往往就是工廠的降壓變電所，其高壓側(cè)的開關(guān)電器、保護(hù)裝置和測量儀表等，都必須配備齊全，所以一般要設(shè)置高壓配電室。在變壓器容量較小、供電可靠性要求不高的情況下，就可以不設(shè)高壓配電室，其高壓側(cè)的開關(guān)電器就裝在變壓器室的墻上或電桿上，而在低壓側(cè)計(jì)量電能，或者其高壓柜就裝在低壓配電室內(nèi)，在高壓側(cè)計(jì)量電能。

　　(五)線路敷設(shè)

　　1、架空線路的敷設(shè)

　　工廠架空線路長期漏天運(yùn)行，受環(huán)境和氣候影響會發(fā)生斷線、污染等故障。為確保線路長期安全運(yùn)行，必須按相關(guān)規(guī)定敷設(shè)并經(jīng)常性的巡視和檢查，以便及時(shí)消除設(shè)備隱患。

　　架空線路的敷設(shè)以及電桿尺寸應(yīng)滿足下面四個(gè)要求：

　　(1)不同電壓等級線路的檔柜(也稱跨柜，即同一線路上相鄰兩電桿中心線之間的距離)不同。一般380V線路檔柜為50～60m，6～10KV線路檔距為80～120m。

　　(2)同桿導(dǎo)線的線距與線路電壓等級及檔距等因數(shù)有關(guān)。380V線路線距約0.3～0.5m，10V線路線距約0.6～1m。

　　(3)弧垂(架空導(dǎo)線最低點(diǎn)與懸掛點(diǎn)間的垂直距離)要根據(jù)檔距、導(dǎo)線型號與截面積、導(dǎo)線所受拉力及氣溫條件等決定。垂弧過大易碰線;過小易造成斷線或倒桿。

　　2、電纜線路的敷設(shè)

　　電纜線路與架空線路相比，具有成本高，投資大，維修不便等缺點(diǎn)，但是它具有運(yùn)行可靠、不易受外界影響、不需架設(shè)電桿、不占地面、不礙觀瞻等優(yōu)點(diǎn)，特別是在有腐蝕性氣體和易燃、易爆場所，不宜架設(shè)架空線路時(shí)，只有敷設(shè)電纜線路。

　　(六)防雷措施

　　1、防雷的設(shè)備

　　雷的設(shè)備主要有接閃器和避雷器。其中，接閃器就是專門用來接受直接雷擊(雷閃)的金屬物體。接閃的金屬針稱為避雷針。接閃的金屬線稱為避雷線，或稱架空地線。相應(yīng)的接閃的金屬帶和接閃的金屬網(wǎng)稱為避雷帶和避雷網(wǎng)。

　　2、防雷技術(shù)

　　(1)架空線路的防雷措施

　　①架設(shè)避雷線這是防雷的有效措施，但造價(jià)高，因此只在66KV及以上的架空線路上才沿全線裝設(shè)。

　　②高線路本身的絕緣水平在架空線路上，可采用木橫擔(dān)、瓷橫擔(dān)或高一級的絕緣子，以提高線路的防雷水平，這是10KV及以下架空。

　　③用三角形排列的頂線兼作防雷保護(hù)線由于3～10KV的線路是中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，因此可在三角形排列的頂線絕緣子裝設(shè)保護(hù)間隙。

　　④設(shè)自動重合閘裝置線路上因雷擊放電而產(chǎn)生的短路是由電弧引起的。在斷路器跳閘后，電弧即自行熄滅。

　　(2)配電所的防雷措施

　　①裝設(shè)避雷針：室外配電裝置應(yīng)裝設(shè)避雷針來防護(hù)直接雷擊。

　　②高壓側(cè)裝設(shè)避雷器：這主要用來保護(hù)主變壓器，以免雷電沖擊波沿高壓線路侵入變電所，損壞變電所的關(guān)鍵設(shè)備。

　　③低壓側(cè)裝設(shè)避雷器：主要用在多雷區(qū)，用來防止雷電波沿低壓線路侵入而擊穿電力變壓器的絕緣。

　　結(jié)語

　　綜上，電能是保證工廠正常生產(chǎn)的第一生命線，設(shè)計(jì)一套合理、科學(xué)的供配電系統(tǒng)，能夠有效促進(jìn)工廠生產(chǎn)電氣化的實(shí)現(xiàn)。因此在進(jìn)行供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，要嚴(yán)格遵守國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，根據(jù)工廠的規(guī)模、性質(zhì)，有針對性的進(jìn)行供配電設(shè)計(jì)，從而確保設(shè)計(jì)的合理性、　科學(xué)性、有效性。

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