高可靠性用電場所的配電設計

劉澤西 王 勇 劉小麗

（西北核技術研究所，西安 710024）

高可靠性用電場所的配電設計

劉澤西 王 勇 劉小麗

（西北核技術研究所，西安 710024）

本文從工程實例出發，列舉了采用雙電源供電、環形供電、UPS在線供電等綜合措施提高供電可靠性，對高可靠性供電場所供電設計具有參考意義。

高可靠性；配電；設計

隨著科研機構、醫院等高精密用電設備的不斷增多，其供電可靠性要求也越來越高，有些實驗過程不能停電、病人做手術時供電更不能中斷，一旦供電中斷將使實驗前功盡棄，造成經濟損失或危及病人生命，因此，這些場所的配電可靠性設計顯的尤為重要，設備選型也應選用技術更加成熟可靠的產品和系統結構，以確保用電設備不間斷供電。

1 合理的負荷分級

高可靠性用電場所也并不是所有用電都要求為一級負荷供電，方案設計階段，需認真調研分析，將用電負荷合理分級。用電等級高的負荷采取特別措施，保證重要負荷不間斷供電，一般負荷常規配電，這樣可以在預算資金范圍內，滿足各級負荷用電需求，避免用電等級低的負荷高配用電等級，造成不必要的浪費。

圖1 配電系統示意圖

2 配電系統結構

合理設計配電系統結構是保障用電質量的關鍵環節，采用輻射式或環網供電可提高供電可靠性，重要回路采用單獨回路供電或雙回路供電，避免采用樹狀式供電。低壓電源進線宜選取環網結構的網絡節點或不同電網的兩個電源進線，電源母線采用分段形式，兩段母線間設置聯絡開關，當一個電源故障或停電時，另一電源能自動投入運行并擔負全部負荷供電。當不具備兩電源供電條件時，應設計備用發電機組，當市電故障時自啟動備用發電機組，確保一級負荷用電設備正常供電。 如圖1所示，為某科研實驗樓配電系統圖。其為雙電源供電系統，配電柜AA5為一級負荷供電，配電柜AA3為二級負荷供電。一級負荷系統配置了設置了油機發電站，考慮了兩路電源同時故障的特殊情況下，由油機發電站為配電柜AA5提供電能。同時，一級負荷系統還配置了冗余式UPS，確保一級負荷的高靈敏設備在電源切換情況下不間斷供電。QF1和QF2為帶失壓斷電功能的電動操作斷路器，當因一路電源因故障停電時，斷路器自動斷開線路（市電恢復供電時需手動合閘），智能聯絡開關 QF3合閘，另一路電源負責全負荷供電；當故障電源恢復供電時，智能聯絡開關QF3斷開，恢復到故障前供電狀態。這樣，就確保了一級負荷在兩個電源同時故障的特殊情況下也能不間斷供電。二級負荷系統配置了無功補償，當供電電壓發生暫降時，給系統注入一個功率量彌補電壓損失，從而保持系統電壓相對穩定[1]。大功率通風設備增設了軟啟動裝置，軟啟動裝置能使啟動電流比較平穩地上升，避免了由于風機起動時大電流對系統的沖擊及電壓擾動，軟啟動裝置與自耦降壓起動和變頻起動相比，性價比較高，對經費控制較嚴格的工程比較適宜。

3 選用適當容量的UPS和備用電源

高精密用電設備要求供電的連續性也高，往往不允許有0.1s甚至更短時間的停電，這樣，只有UPS系統才能滿足連續不間斷供電要求。根據負荷分級確定的各等級的負荷大小，選取適合容量的UPS系統，保證高等級負荷不間斷供電。同時，配置與UPS系統容量相適應的備用電源，以備兩路市電同時停電時的應急供電。

4 適當容量的無功補償

配電系統中往往存在為數不少的感性負載，至使系統功率因數下降，使設備的工作電流增大，造成線損增加、線路壓降增大，也會使系統工作電壓不穩定；大容量設備直接起動也會使線路電壓不穩定，影響高精密設備的正常運行；由于大量單相負荷的運行，往往致使各相負荷不平衡，從而造成各相電壓不平衡，嚴重時會造成設備損壞。設計適當容量的無功補償，可補償無功損耗，提高系統功率因數，降低線路損耗，改善系統不平衡程度[1]。

5 選用高可靠性配電設備及元件

提高配電設備質量是保證供電可靠的前提，配電設計時，應參考質量性能高的設備，選用性能優良、可靠性高，免維護、少維護、檢修方便的設備，設計選用全封閉和抽屜式開關柜及設備，提高回路間開關互換性，提高設備的運行可靠性，減少由于設備原因造成的停電。開關及設備選擇知名品牌或大型企業，有條件時，選用專用設備生產廠家生產的設備，其生產加工工序較規范，有嚴格的出廠檢驗，質量容易得到保證，從而提高配電系統的可靠水平。

6 設置合理的配電監測及故障記錄系統

配電自動監測與故障記錄系統是提高配電系統可靠性的有效手段。實時記錄、存儲系統電壓、負荷變化情況，形成日報表和負荷曲線，故障時能快速記錄故障波形與故障數據。便于隨時了解系統運行參數與負荷變化情況，迅速診斷故障性質和故障位置，對快速排除故障，減少停電時間，提高系統安全、可靠性運行具有積極的意義。有條件時，考慮實施母線分段供電與配電線路自動化，當發生故障后能自動隔離故障回路，自動恢復對非故障區段的供電。

7 建立科學的運行管理機制

供電系統建設完工后，科學的配電系統運行管理與維護機制，是配電系統安全可靠運行的重要保障。有計劃地對配電系統巡查，推行帶電檢測、維護，發現事故隱患及時排除，增強值班人員責任心，有效利用配電監測系統，做好供電值班負荷登記統計工作，掌握負荷及回路參數變化情況及規律，能及時發現供電異常情況，做到有針對性地檢修維護，對超負荷用電回路用戶，提出錯峰用電意見并列入擴容改造計劃。

8 結論

對高可靠性用電場所的配電設計，只有根據用戶重要性和資金投入等實際情況，采取一種或多種有效方法，滿足用戶不間斷用電的需要，達到節約電能、提高生產效率的目的。

[1] [意]Angelo Baggini. 肖湘寧，陶順，徐永梅譯.電能質量手冊[M]. 北京：中國電力出版社. 2010, 3.

[2] 《電氣工程師手冊》第二版編輯委員會. 電氣工程師手冊. 北京：機械工業出版社. 2002, 9.

[3] 左斌. 智能建筑設備手冊[M]. 北京: 中國建筑工業出版社, 2003, 3.

劉澤西（1965-）本科學歷，高級工程師，主要從事建筑配電設計工作。