電氣供配電系統設計的常見疑難問題

摘 要：在工業項目的工程設計中，供配電系統的設計是重要內容之一，其復雜程度要遠遠大于民用供配電系統設計，而且電力負荷等級及其電力負載種類、工作特點都差別很大。主要包括：高壓變電、配電系統以及低壓配電系統三個組成部分。本文結合具體的工程實際，對工業供配電系統設計中常見的問題進行了研究，對其中的疑難問題進行了重點探討。

關鍵詞：工業供配電設計 工程設計 疑難問題

中圖分類號：TU85 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）07（a）-0090-01

1 供配電系統設計問題分析

本節以某工程實際為依托，對供配電系統設計各方面的問題進行探討。該工業工程包括生產區和輔助區。子項目包括：裝置區、廠房、配電室以及水泵房等。在設計中需要按照“個體-整體”的設計步驟進行；完成各個子項目的供配電設計之后，再進行總體電力外線的設計，所有設計均需遵守相應的設計規范。在設計中主要涉及到如下問題：（1）負荷等級的劃分。依據國標的相關規定并綜合考察該工業工程中的供電可靠性要求，由于裝置屬于易燃易爆的生產環境，意外停電會給生產造成巨大的經濟損失。因此，主要的生產機泵劃為一、二類用電負荷。（2）配電室設計。在該工程中配電室為10 kV高低壓聯合配電室，設置有：變壓器室、低壓開關柜以及高壓開關。在接線上，高壓供電系統采用的接線模式是單母線分段式，并且設置相應的母聯開關；低壓供電系統的的接線模式采用的是單母線分段式，母聯開關與進線開關形成機械聯鎖，在同一時間內，兩個開關只允許閉合，通常情況下，母聯開關是斷開的。（3）配電系統設計。在配電系統的設計中常見的問題之一是選擇合適的電纜。對于10 kV電源進線來說，應該選擇鎧裝高壓聚氯乙烯電纜，在鋪設時，應沿著室外的電纜溝進行；對于變壓器與高壓柜間的電纜來說，應該選擇高壓聚氯乙烯電纜[1]。低壓配電柜與變壓器之間的連接應該采用母線橋連接。在該工程中，裝置以及相應的水泵上集中了主要的生產性負荷；照明箱、通風負荷動力箱等屬于輔助性負荷，低壓配電柜與輔助性負荷的連接方式采用反射式連接。另外，應該將低壓回路負荷控制在250 kW以下。為了保證線路的安全穩定，連接電纜應該選擇阻燃聚氯乙烯電纜[2]；在鋪設電纜時，應該沿著電纜橋架的方式進行。

2 供配電系統設計中的疑難問題

2.1 防雷與接地

防雷與接地問題是供配電系統設計中的一大重點，也是難點。當下，主要的防雷設備有：接閃器和避雷器，其中，前者直接接受雷擊，避雷針是接閃器上接受雷擊的金屬，如果是金屬線接受雷擊，則被稱之為避雷線；如果是金屬帶接受雷擊，則被稱之為避雷帶。后者在實現防雷功能時需要與相應的被保護設備并聯，裝設在設備的電源側。在雷雨天氣，線路上出現雷擊過電壓時，避雷器的火花間隙將會被擊穿，過電壓通過避雷器對大地進行放電，有效的保護了各種電氣設備，閥式和排氣式是兩種主要的避雷器型式。架設避雷線是主要的防雷措施之一，但存在造價高的缺點，對于35 kV的架空線路來說，通常只在變配電所的進出段架設避雷線。而對于10 kV及以下的線路來說，裝設避雷線的成本太高，通常不予架設。室外配電裝置的防雷一般都是通過裝設避雷針來實現的。另外，如果變配電所所處位置附近存在較高的建筑物，建筑物上的防雷設施能夠對變配電所實施保護，就無需再單獨為變配電所設置防雷保護。在高壓側裝設必要的避雷器，其主要目的是為了保護主變壓器，防止雷電沖擊波入侵到變配電所中。對于接地來說，當設備和裝置正常運行時，接地線中是沒有電流流過的。當設備發生故障時，接地線中會流過接地故障電流。接地線與接地體一起構成了接地裝置。

2.2 供配電系統的抗干擾設計

工業工程中供配電系統不斷實施自動化，計算機系統、PLC系統等的使用會對電力系統造成了干擾，其中的電氣功能模塊有可能無法正常工作，最終導致整個系統的故障。另外，這些干擾信號還會通過感應、傳導等方式進入到二次設備中，一旦干擾水平超過了電子設備的耐受能力，這些設備將會出現不正常動作。由于干擾信號的產生和對系統造成的干擾都十分復雜，因此解決起來也十分困難。

首先，對于變配電所系統來說，在干擾作用下，各類開關設備和測量系統的安全可靠性都會受到影響。變配電所系統中的常見干擾有：電源干擾、線路干擾以及電磁干擾等[3]。頻率和電壓的干擾是電源引入產生的干擾，解決電源干擾的主要措施有：變壓和穩壓，整流和濾波等，這樣不僅能夠降低集中供電的危險，公共阻抗與公共電源間的耦合也會得到緩解，有利于電源/ZViMIZkl1rgxRQG+rn66w==的散熱。同時，對于交流電的引入線，應該采用通導率較大的粗導線，采用雙絞線作為直流輸出線，合理設置配線的長度。需要對電源設置相應的監視電路，其功能是對電源電壓的瞬時短路和瞬間壓降以及各種干擾進行監視。在變壓器的進線側需要安裝避雷器，另外還需要利用避雷針和避雷線形成避雷網。

對傳輸線路的干擾來說，在長線傳輸過程中發生單相接地故障、或是外界干擾線號的侵入、不合理的中性點設置等都會產生干擾信號。對傳輸過程中出現的干擾進行抑制，首先是選擇合適的傳輸線，一般選擇同軸電纜及雙絞線，其中，前者的組成包括一根空心的圓柱導體以及內導線，并且兩者與外界之間需要通過絕緣材料隔離開來。這種電纜的優點在于具有較強的抗干擾能力和穩定的數據傳輸特性，并且價格較便宜。后者被封裝于絕緣外套中，形成一種傳輸介質，其構成的環路改變了電磁感應的方向，能夠抵抗電磁干擾。其次是采用在線監測技術抗干擾。將各種保護，如：過電流保護、零序電流保護等裝設在檢測設備上，對線路的絕緣狀況進行檢測。在抑制電磁干擾上，可以采用屏蔽和接地抗干擾兩種措施。良好的接地保護能夠實現電流經過地線阻抗時產生的感應電壓的消除，防止磁場和電位差造成的影響[4]。對于干擾的抑制來說，接地是最為重要的方法，另外，與屏蔽相結合能夠抵抗大部分的電磁干擾問題。

3 結語

本文結合具體的工程實際，對工業供配電系統設計中常見的問題進行了探討研究，對其中的疑難問題進行了重點分析。在工業生產中，供配電系統的設計非常關鍵，它對于整個企業的運營、成本控制和總體發展來說都具有重要的意義，需要引起企業領導層的高度重視，而不單單是電氣設計人員和維護人員的重視。另外，在當下，工業實現電氣自動化后，電力系統受到的干擾越來越嚴重，如何抵抗這種干擾也需要進行深入的分析和研究，制定出合理有效的對策。

參考文獻

[1]蔣曉雁.工廠供配電系統自動化抗干擾技術研究[J].榆林學院學報，2010（4）：25-26.

[2]譚先軍，潘燕虹.探析提高供配電系統電能質量的有效措施[J].中國新技術新產品，2011（2）：12-13.

[3]孔英秀.功率因數對工廠供配電系統電能質量的影響[J].現代電子技術，2011（2）：15-16.