工廠供電的設(shè)計施工

龍博+楊曉亮

摘 要：工廠供電指工廠所需電能的供應(yīng)和分配。隨著社會進(jìn)步，工廠的“工業(yè)4.0”的實現(xiàn)大大提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)量，降低運(yùn)營成本，減輕工人的勞動強(qiáng)度，逐步實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。因而對工廠供電的安全、穩(wěn)定、智能化提出更高的要求。

關(guān)鍵詞：工廠；電氣設(shè)計；智能化；施工

中圖分類號：U223.5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）26-0092-02

1 工廠電氣設(shè)計

1.1 設(shè)計要求

工廠供電保證工廠生產(chǎn)和生活用電的需要，供電設(shè)計必須滿足以下基本要求：（1）遵守國家規(guī)程、執(zhí)行政策；（2）安全可靠；（3）降低成本，優(yōu)質(zhì)經(jīng)濟(jì)；（4）近期為主、考慮發(fā)展。

1.2 設(shè)計內(nèi)容及步驟

隨著工廠“4.0工業(yè)智能化”的推廣，對廠區(qū)電能提出了更高的要求，因而作為廠區(qū)供電設(shè)計者必須全面了解國家供電標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范、強(qiáng)電動力系統(tǒng)、弱電系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)和消防系統(tǒng)等規(guī)范和相關(guān)知識。本論文主要針對強(qiáng)電動力系統(tǒng)進(jìn)行闡述。近年來，我先后參與設(shè)計了5個新建廠區(qū)的供配電設(shè)計，對廠區(qū)生產(chǎn)工藝、負(fù)荷布局、負(fù)荷數(shù)量和性質(zhì)，供電安全可靠型，經(jīng)濟(jì)的分配電能和智能控制方面有一定的總結(jié)和歸納，整理如下：廠區(qū)強(qiáng)電動力系統(tǒng)主要分為：外線高壓設(shè)計、配電站設(shè)計、廠區(qū)配電系統(tǒng)設(shè)計和防雷接地設(shè)計四個部分。

每個項目的工廠電氣設(shè)計，會從以下方面進(jìn)行設(shè)計：（1）對所設(shè)計的廠區(qū)進(jìn)行全面了解，主要對用電性質(zhì)和用電負(fù)荷，掌握相關(guān)的設(shè)備和設(shè)施的用電參數(shù)。（2）負(fù)荷計算。計算廠區(qū)各用電設(shè)施的負(fù)荷，統(tǒng)計各車間和廠區(qū)的負(fù)荷，結(jié)合車間功率損耗和線路損耗，求出全廠區(qū)變電所高、低壓側(cè)計算負(fù)荷及總功率因數(shù)。（3）工廠供、配電系統(tǒng)短路電流計算。根據(jù)不同運(yùn)行方式下的短路參數(shù)，求出不同運(yùn)行方式下各點的三相及兩相短路電流，保障用電安全（此項最容易忽視的環(huán)節(jié)）。（4）廠區(qū)總配電室選址和變壓器選型設(shè)計。根據(jù)當(dāng)?shù)毓╇娋峙鷱?fù)的高壓電源進(jìn)線方向，綜合考慮總配電室的有關(guān)因素，計算廠區(qū)負(fù)荷、短路電流以及擴(kuò)建和備用的需要，確定變壓器型號和高、低接線方式。配電室選址建議工廠采用中心敷設(shè)方式，可有效的減少電纜壓降和能耗損失，降低施工成本。（5）廠區(qū)配電室變壓器的臺數(shù)及容量選擇。 根據(jù)廠區(qū)工藝要求，結(jié)合高、低壓出線回路數(shù)、線路負(fù)荷和短路電流，確定變壓器型號和臺數(shù)。（6）廠區(qū)高壓配電系統(tǒng)設(shè)計。根據(jù)廠區(qū)負(fù)荷分布情況，計算出導(dǎo)線截面及電壓損失，基建投資，年運(yùn)行費(fèi)用，有色金屬消耗量等綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件列表比值，確定線路敷設(shè)方式和電纜選型，設(shè)計要求安全可靠、靈活經(jīng)濟(jì)，敷設(shè)維修方便。（7）設(shè)計功率因數(shù)裝置。按負(fù)荷計算求出配電室的功率因數(shù)，計算達(dá)到供電局要求數(shù)值0.95所需補(bǔ)償?shù)臒o功功率，選用合適的補(bǔ)償電容器的規(guī)格和數(shù)量及LC放電裝置，一般按照低壓總功率數(shù)的30%～40%進(jìn)行補(bǔ)償，我公司選用諾基亞電容器進(jìn)行補(bǔ)償，6年內(nèi)保證無質(zhì)量問題。如廠內(nèi)設(shè)備產(chǎn)生有大型諧波，還要考慮串聯(lián)調(diào)諧電抗器。例如鑄鍛分廠的電爐。（8）繼電保護(hù)及二次線路保護(hù)設(shè)計。隨科技發(fā)展，廠區(qū)中央控制站可對全廠的智能用電設(shè)備、攝像頭、配電室后臺數(shù)據(jù)等進(jìn)行監(jiān)控和操作，因此需要在配電室設(shè)備和大型智能設(shè)備上設(shè)置相應(yīng)的控制、信號、檢測和繼電器保護(hù)裝置，并對配電室設(shè)備和大型智能設(shè)備保護(hù)裝置做出整定計算和檢驗其靈敏系數(shù)。設(shè)計包括繼電器保護(hù)裝置、監(jiān)視及測量儀表，控制和信號裝置，操作電源和控制電纜組成的配電室二次接線系統(tǒng)。（9）用電設(shè)備的選型和招標(biāo)。根據(jù)上述統(tǒng)計的各設(shè)備和其供電回路的短路電流和負(fù)荷額定值，選擇變電所高、低壓側(cè)電器設(shè)備，如隔離開關(guān)、斷路器、母線、電纜、絕緣子、避雷器、互感器、開關(guān)柜、橋架、照明等設(shè)備。本著“安全規(guī)范、降本增效、便于施工維修” 的原則，滿足現(xiàn)場施工及生產(chǎn)需求。

1.3 如何計算設(shè)備負(fù)荷

在配電設(shè)計中，尖峰電流指單臺或多臺用電設(shè)備運(yùn)行中的最大負(fù)荷電流。平均負(fù)荷為用電設(shè)備所消耗的電能與所用時間之比。計算常選用平均負(fù)荷作為計算依據(jù)。負(fù)荷計算方法有需要系數(shù)法、利用系數(shù)法及二項式等幾種。本設(shè)計采用需要系數(shù)法，主要計算公式有：

有功功率：P30=Pe·Kd 無功功率：Q30=P30·tgφ

計算電流：I30=S30/√3UN 視在功率：S3O=P30/Cosφ

2 電氣施工過程及需注意問題

建筑電氣的施工過程包括外線工程、廠區(qū)電力配電線路和設(shè)備安裝、建筑防雷與接地裝置安裝三個方面。

2.1 外線工程

外線工程主要包含供電局變電站到廠區(qū)配電室的線路和廠區(qū)內(nèi)外線部分。外線工程必須滿足國家施工規(guī)范要求，要求敷設(shè)有鎧甲防護(hù)的電纜，電纜相間絕緣和對地絕緣良好，如有斷點需增加檢修觀察井，電纜敷設(shè)要求嚴(yán)格按照規(guī)范鋪砂蓋磚，深度一定要在0.8米以下，杜絕野蠻施工，強(qiáng)拉猛拽，損傷電纜，每次電纜施工后必須經(jīng)過耐壓試驗方可使用。外線工程包含路邊環(huán)網(wǎng)柜/高分箱，一般由當(dāng)?shù)毓╇娋诌M(jìn)行施工。

2.2 廠區(qū)電力配電設(shè)備安裝和輸配電線路施工

廠區(qū)用電設(shè)備和配電室內(nèi)的高低壓用電設(shè)備均要求考慮到設(shè)備用電性質(zhì)和負(fù)荷情況，合理選型，要求安全牢固，接地可靠，經(jīng)濟(jì)環(huán)保，實用美觀、便于維修保養(yǎng)等特點，所有用電設(shè)備和線路均要求接地牢固，避免誤觸電事故的發(fā)生。消防、控制網(wǎng)絡(luò)應(yīng)滿足國家標(biāo)準(zhǔn)，滿足“近期為主、考慮發(fā)展”要求，便于消防驗收和工業(yè)4.0辦公自動化的實施。配電柜/箱要求外觀漂亮、內(nèi)部元器件布局合理、零地排分開、配電柜要求經(jīng)過酸洗磷化處理后鍍鋅制成、內(nèi)部要求銅排連接、元器件選型合理和每面柜子均要求能進(jìn)行遠(yuǎn)程采集監(jiān)控電壓、電流、電度數(shù)、功率因數(shù)等參數(shù)、每面電柜均要求上端有明顯的維修斷電的要求。配電室內(nèi)高低壓設(shè)備和車間配電設(shè)施我均設(shè)計配備一個R485網(wǎng)絡(luò)接口，便于在廠區(qū)中央監(jiān)控室進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和操作，因為各家的通訊協(xié)議不一樣，所以一個廠區(qū)只能選一家通訊監(jiān)控模塊產(chǎn)品，我公司一直采用“南自電控”的優(yōu)秀產(chǎn)品。配電室內(nèi)變壓器選型因考慮到我公司負(fù)荷性質(zhì)和負(fù)荷情況，我公司一直采用Ynd11-S11型的帶油枕的油浸式變壓器，此款變壓器具有短時間過負(fù)荷的能力，并且溫升幅度較低。輸配電線路施工中電纜線應(yīng)滿足設(shè)備和環(huán)境使用要求，充分考慮到短路電流的影響，采用國家正規(guī)廠家的國標(biāo)產(chǎn)品，敷設(shè)時應(yīng)盡量避免接頭，各種明配或暗配的管線都必須遵行橫平豎直。線路中“強(qiáng)弱電不交叉，零線不共用”，嚴(yán)格區(qū)分設(shè)備所需電壓，避免因電壓錯誤和相序錯誤導(dǎo)致設(shè)備和線路燒毀。電纜線施工過程中敷設(shè)電纜橫平豎直不交叉，強(qiáng)弱電不共用一個電纜槽。電纜設(shè)計滿足2倍的額定電流即可，沒必要像有的設(shè)計院按照尖峰電流的4倍進(jìn)行選型設(shè)計，安全的同時無形中浪費(fèi)很多的資金和人力物力資源。

2.3 防雷與接地

（1）防雷設(shè)備包含接閃器和避雷器。其中，接閃器是用來接受雷擊的金屬物體。避雷器用來防止雷電產(chǎn)生的過電壓波沿線路侵入變配電所或其他建筑物內(nèi)，以免危及被保護(hù)設(shè)備的絕緣。避雷器應(yīng)與被保護(hù)設(shè)備并聯(lián)，裝在被保護(hù)設(shè)備的電源側(cè)。（2）防雷措施。室外配電裝置應(yīng)裝設(shè)避雷針來防護(hù)直接雷擊。在變壓器高壓側(cè)裝設(shè)避雷器，以免雷電沖擊波沿高壓線路侵入變電所。（3）接地。電氣設(shè)備的某部分與大地之間做良好的電氣連接，稱為接地。接地線與接地體合稱為接地裝置。配電所公共接地裝置的垂直接地鋼管和連接扁鋼，接地電阻應(yīng)滿足以下兩個條件：RE≤250V/IE；接地電阻應(yīng)為RE≤10Ω。

新建一個智能化的廠區(qū)，作為工廠供電的設(shè)計者需全面的了解各方面用電的相關(guān)知識，嚴(yán)格執(zhí)行國家不斷更新的用電行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和吸收先進(jìn)的電氣智能知識，不斷學(xué)習(xí)和整理歸納，希望我的工廠供電的設(shè)計理念：“安全規(guī)范、合理規(guī)劃、嚴(yán)謹(jǐn)設(shè)計、規(guī)范施工、節(jié)能降耗、智能監(jiān)控”能夠幫助大家。

參考文獻(xiàn)：

[1]JGJ/16-2008.民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范[S].

[2]GB50348-2004.安全防范工程技術(shù)規(guī)范[S].

[3]GB50052-95.供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范[S].

[4]GB50053-94.10kv及以下設(shè)計規(guī)范[S].

[5]GB50054-95.低壓配電設(shè)計規(guī)范[S].endprint