工程供配電的優化設計要點

劉金釗

（天津市龍宇達電力工程設計有限公司，天津 300384）

0 引 言

電力在現代工程中占居重要地位，如果沒有電力供應，工程系統的各個部分都將無法正常運轉，甚至會造成工程癱瘓。因此，工程設計時要注重工程供配電系統設計，使電能輸送簡單化、安全化、節能化[1]。要做好工程供配電系統的設計，必須把握供配電設計的五大關鍵步驟，通過研究對比，進而使工程電力系統達到安全、節能的目的。

1 工程供配電系統優化設計的重要性

目前，工程供配電系統優化設計的目的是要在保證工程電力系統正常運轉的前提下，研究工程供配電設計各個環節的需求和特點，對比不同的物料材質和技術，選出滿足降低使用過程電耗、保證使用過程安全及降低供配電系統投資要求的最優技術和物料，獲得最佳的經濟效益[2]。供配電系統優化設計關系著工程的直接經濟效益，對工程施工建設投資控制和降低今后工程運行消耗具有重要作用，需要在工程設計之初引起重視，通過研究制定合理的設計方案，實現優化目的。

2 工程供配電系統的設計原則

2.1 符合國家政策

工程配電系統設計時要以國家電力部門制定的規定和標準為準則，同時要遵守安全、環保及節能等相關文件的要求。

2.2 滿足工程發展要求

工程供配電系統設計時，首先要考慮滿足工程需求和電能質量，保證工程用電正常。其次，即要考慮現在工程規模對電力系統的要求，又要考慮工程可能存在的擴建等問題，將現狀跟發展目標相結合，為發展留有余地[3]。

2.3 保證電力使用、傳輸過程的安全性

工程電力系統建設的目的是為工程服務，但歸根結底都是為人類服務，所以要保證電力系統的安全性能，避免因設計施工問題而在電力傳輸、使用過程中造成安全事故。同時，要考慮電氣設備安全，避免因設備質量、性能問題造成電力傳輸使用不暢、能耗高。

2.4 保證投入及運行成本

供配電系統設計時要綜合考慮使用設備元件的性能、價格以及運費，做到在保證性能的前提下選用最經濟的元件，節約設備投入成本[4]。同時，要考慮供配電系統運行過程中電能的消耗問題，通過研究設計出能耗較低的設計方案。

2.5 保證方案可行性

工程供配電系統設計要充分考慮工程的周邊環境，考慮施工人員的施工問題及后期維修問題。同時，要考慮工程區域供電條件及工程消防、防雷等問題，保證設計的安全可行。

3 工程供配電的優化設計要點探究

3.1 工程高低壓配電系統電壓設計

工程高低壓配電系統的設計跟企業性質、用電需求、工程用電負荷的大小、供電距離的遠近以及設備電容量等工程遠景規劃有關。所以設計前，對與電壓設置有關的地形、設施設備及線路等因素進行詳細調研，將包括電路輸送線路在內的每個項目的用電負荷總量、設備總電壓等進行計算，掌握整個過程中的電壓耗損數據，以確定供電電壓數據[5]。最后，從多種滿足供電設備需求的方案中選擇可靠性較高、投資較少的方案。工程項目實施過程中，一般的低壓供電采用380/220 V的電源供電，特殊情況下酌情提升電壓。

3.2 輸電線路設計

輸電線路的設計中，要注重考慮路線走向設計、材質選用兩方面的問題。

首先，輸電線路的走向設計。設計輸電線路時盡量做到走直線，避免線路迂回，盡量減少線路的長度，即通過減少線路用量的方法降低成本投入。一般可采用電纜線路和架空線路。

其次，材質選擇方面。輸電線路材質選擇時要選擇電阻小且費用消耗低的材質作為傳輸材料。同時，線路橫截面大小對電路電壓耗損具有影響。需注意，線路橫截面的大小對電能的損耗不成正比，橫截面過大或者過小都會增加線路的經濟投入。因此，選擇線路材質時要綜合考慮線路載流量和線路價格。此外，要考慮材料的性能問題，以扼制電力輸送過程中因電壓不穩造成的電流沖擊。要綜合考慮材質的性能、價格及電量耗損等問題，選擇最適合工程線路的材料來承擔電流輸送功能。

3.3 電力設備設計選擇

電力設備包括終端用電設備和電力輸送過程中用到的設備。根據實際需要做好這些設備的選擇，將大大節約電耗。

第一，終端設備設計選擇。要根據工程用電需求、設備價格及設備性能等對用電設備進行選擇，合理選擇用電設備。例如，根據工程設備需求量選用合適的設備，避免出現“大材小用”的情況，造成電耗浪費和投資成本浪費。選用設備時，需考慮到設備的更新換代，選用功能較為新進的設備，保證設備的使用周期[6]。

第二，做好電力輸送過程中的設備選擇。這些設備包括變壓器、電動機等。變壓器的選擇要考慮其材料性能、質量、回收率、運行和成本費用及節能效果等。變壓器首先要能滿足系統使用功能，保證電力系統的正常運轉工作。然后要考慮使用變壓器對電能的耗損量、使用過程中可能產生的維護維修費用、購買安裝費用等，甚至要考慮變壓器淘汰時被回收利用的可能性，綜合考慮后選擇性價比最高的變壓器。同時，可以合理使用異步電動機，調整工藝流程，改善電氣終端使用設備的運行狀態，從而達到節約電耗的目的。電動機的設計中，要設計和選用變流裝置，以對終端設備的供電電流等進行調整，減少電耗。

3.4 保護接地裝置及繼電保護設計

工程配電系統的設計還包括很多保護系統的裝置，如保護接地裝置和繼電保護裝置。

首先，保護接地裝置的設計。通過接地線實現連接接地體與總等電位接地排、總等電位接地排與設備裝置接地部分的連接。設置配電系統的保護接地裝置是為了保證在電壓、電流等發生異常時，能通過接地裝置達到轉移電流的目的。

其次，繼電保護包括電流保護、電壓保護等多種方式。電力系統發生故障時，通過電流、電壓等工程參數的變化實現對設備的保護。常見的繼電保護有線路阻抗減少、母線電壓降低等。設置保護接地裝置和設計繼電保護時，要做到使用備件、減少儀表的成本投入，達到節約成本的目的。

3.5 防雷裝置及消防設施設計

防雷裝置及消防設施設計主要出于安全的考慮。防雷措施是工程避雷防雷的關鍵。防雷裝置主要包括避雷線、避雷針等避雷裝置。考慮到避雷裝置的投資成本，實踐中電壓小于10 kV的線路以及變配電裝置周圍的建筑物已設置防雷措施的線路設備不設置避雷設施。為了避免“雷”對高壓線的沖擊，保護電氣設備，需要在主變壓器附近實現高壓側裝。與工程供配電有關的消防設計是指供配電設施設備符合工程類型的國家及行業標準的要求。同時，工程中，火災報警儀等消防設備設施的供電回路要求是專門供電，避免出現火災后影響消防設施的使用。

4 結 論

工程供配電系統包含的環節、設備眾多，具有復雜性、多樣性的特點，因此工程供配電設計可以應用考慮的優化手段和措施有很多。例如，通過改善功率因數裝置、注意配變電所選址等達到降低電耗和投入成本的目的。