工業供配電設計中的常見問題及對策研究

關艷翠

（新疆輕工職業技術學院，新疆 烏魯木齊 830021）

1 工業供配電設計過程需要考慮的常見問題

在工業供配電設計中存在一些問題有待解決。首先，設備線路損壞、儀表質量不合格、變壓器容量不可靠、相關的保護裝置不到位及變電站的配電缺失等引起的問題。其次，配電變電站所處的地理位置和運行環境不同，會影響供電設備使用壽命（潮濕地區變壓器的使用壽命相對較短，導致配電變壓器運行不穩定）。最后，變電站消防通道不達標等，會對配電設備的正常運行造成不利影響[1]。

1.1 配電所的設備存在問題

配電設備使用過程中如果存在線路故障、電表規格不符合要求以及變電器容量不準確等問題，將影響配電設備的正常運行。工程經驗發現，這些問題將導致變電所變電不到位、供電效率下降等。同時，配電所出現的問題也將影響變壓器的運行，安裝位置不當將縮短變壓器的使用年限。同時變壓器負荷率也是影響變壓器選重要參數，在數值上定義為：

1.2 供配電的監測存在問題

一個大型建設項目用電量較大，用電高峰期需要供電系統承擔較大的負荷。如果供電系統不能夠合理分析電量并合理做出安排，將有可能導致變壓器負荷過重而出現變壓器故障。如果供配電監測不夠完善，將無法分析配電變壓器的運行情況[2]。

1.3 防雷接地的設計存在問題

在工業配電設計過程中，要分析企業周圍的環境特點進行防雷裝置的設計。在壁壘選擇過程中，選擇雷電沖擊波可以作為強大的阻力裝置。接線過程中，要分析接線的位置、電阻、頻放電燈問題，并對其進行檢驗。

1.4 電壓系統設計存在問題

在工業配電設計中，需要設計電壓系統。不僅要考慮其經濟性，還要分析相關技術，從而設計出適用于不同場合的高壓配電網，其中最重要的是計算出電壓的消耗量，進而確定最優導線橫截面積，降低電壓消耗的同時保證經濟性。在我國輸配電壓在形式上主要有兩種，一種為220/110（66）/10/0.38 kV，另外一種為：220/35/10/0.38 kV。同時，人們按照電壓大小和等級的不同進行了劃分，主要包含如下幾種：（1）送電電壓220 kV；（2）高壓配電電壓110 kV、66 kV、35 kV；（3）中壓配電電壓10 kV；（4）低壓配電電壓380/220 V在配電方案規劃過程中，應盡量簡化變壓層次的同時保證相鄰電壓壓差不應太小。還用考慮變壓器的容量大小等問題。

2 工業供配電設計中的有效方法

2.1 選取正確的高、低壓供配電系統的選擇方式

根據工廠的具體情況，確定工業配電的中、高、低壓配電系統的等級。在獲得工廠設定的容量和傳輸距離等數據后，可以使用適當的分配系統。另外，在滿足企業基本用電需求的同時，需盡可能考慮該方案的經濟效益。在選擇低壓配電系統時，應考慮低壓電力設備的電壓。對于一些特殊行業如在地下礦山作業的工業企業，低壓配電無法滿足其正常的生產要求，常常需要使用660 V以上的低壓配電電壓。此外，高壓和低壓供配電系統的選擇必須考慮企業的質量、電力需求和設備容量等客觀因素[3]。

電源電壓的大小與系統中設備的類型和功耗密切相關。工業電源的高壓和低壓系統應在分析系統操作各種設備的基礎上進行，應該能夠分析各種設備的消耗電力供應和分配系統，整合最合適的配電方式。

2.2 負荷分類及計算

工業電氣的負荷分類如表1所示。工業配電設計中通常會有大量的大型電氣設備。這些大型電氣設備不僅會產生大量電能，而且在負荷分類上也有嚴格參考。根據我國不同工業企業的電價制度，企業在設備形式上存在的不同也將反映到不同的電價上。設計時盡量嚴格劃分電價負荷，為之后的分級收費提供便利。電力負荷計算是工業供配電設計過程的關鍵部分，只有前期實現準確計算，企業才能知道總負電荷總額，從而計算各支部的分負荷。

2.3 配變電所的設計

2.3.1 配變電所的位置選擇

配送站通常由不同的部門組成，一般分為高壓配電室、低壓配電室等。它根據需要控制各種設備，科學優化不同的項目配置，選擇不同的設備。要確保分布在負載中心周圍，保證各線路方便接入，防止各線路之間糾纏。工業配電變電站的選址非常重要。配電設備之間距離過大，應在變壓器周圍設置兩個出口，出口之間距離不小于50 cm。

2.3.2 實現負荷的分級設計

在工業供配電設計過程中，應從設備經濟性角度出發。損耗越大，對電源的影響越大。根據不同的電量分配，電力需求有很大的不同。作為最重要的一次充電，對電源的要求嚴格。為了保證供電和配電的正常運行，通常會提供兩次電源，以避免電源充電中斷。另外，在實際運行中很難避免其中一個電源故障對另一個電源有不良影響，所以有必要配備相應的應急電源。在應急電力系統的選擇上，要根據企業的實際情況，可以選擇獨立發電機組或獨立供電來替代。對于二次負荷的供配電工程，盡量保證在線路故障的情況下電源不被中斷，或者保證二次負荷在供電中斷的情況下能快速恢復供電。對于三次負荷的供電要求往往較低，只能保證三次負荷的供電處于正常的工作狀態[4]。

2.3.3 防雷設計

為了防止雷電、云霧等自然現象對供配電設備造成損壞，在工廠的供電和配電設計中應特別注意防雷接地裝置的設計工作。圖1為基本防雷接地示意圖。架空線路的防雷措施一般包括設置避雷器、提高線路的絕緣水平、采用三角形頂絲作為防雷線、安裝自動重合閘裝置以及在絕緣薄弱部位安裝避雷器等。接地設備通常是將設備與大地相接，以避免設備遭受雷擊的威脅而保證設備的安全。在工業生產過程中，電力安全可以提高企業的生產效率。開展具體的防雷工作，必須落實到位防雷線路的搭接工作，提高防雷設備的功能。在室外防雷過程中，安裝防雷針的方法可以防止供配電系統中的設備被雷電損壞。高壓線路中應設計防雷裝置，并采用折算法進行精確計算。除嚴格控制以上幾點外，還應注意油電互感器、電容器室和電纜之間的土建結構設計，既要保證其穩定性，又要滿足使用和防火要求。此外，設計人員還應注意進線電壓的選擇、變電站位置的設計、短路電流的計算、繼電保護的選擇和電氣設備的選擇。

表1 工業電氣負荷分類

圖1 防雷接地示意圖

2.4 做好繼電保護工作

選擇合理的繼電保護裝置是一個重要環節。隨著科學技術的不斷進步，人們發明了越來越多的繼電保護裝置，其可靠性也越來越高。采用先進的繼電保護和自動控制技術，可實現工業供配電系統的電路開關狀態、電流和電壓信號的穩定以及非電信號的采集、存儲和計算。目前，針對變壓器的繼電保護保護的配置原則包括相間短路保護、反應變壓器油箱內部故障和油面降低的瓦斯保護、后備保護、中性點直接接地電網中的變壓器外部接地短路時的零序電流保護以及過負荷保護。

3 結 論

電力與我國工業的發展聯系緊密。為了滿足環境友好型社會的發展需求，在工業配電的設計過程中，整個系統的設計布局必須從節能角度出發，確保供配電工作的正常運行，保證企業的正常用電和生產。因此，要實現工業生產過程的電氣化，需不斷提高工業企業的生產效率，提高現代工業水平，研究工業供配電設計存在的問題。具體的實施過程中，要做好配電所設計，完善防雷設計，嚴格按照土建專業的要求做好繼電保護工作，選取正確的高、低壓供配電系統。此外，要在保證廠內設備正常運行的前提下，盡量減少電力資源的投入，使工業供配電工作得到可持續發展。