機(jī)械制造廠區(qū)內(nèi)的電力供配電系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)分析

趙瑞揚(yáng)

摘 要：在機(jī)械制造廠區(qū)內(nèi)，電力供應(yīng)是確保廠區(qū)正常運(yùn)行的一個(gè)基本保障，也是保障機(jī)械制造廠經(jīng)濟(jì)順利運(yùn)行的一個(gè)關(guān)鍵要素。那么，如何實(shí)現(xiàn)機(jī)械制造廠區(qū)內(nèi)的電力供配電系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)呢？筆者對(duì)此進(jìn)行了全面地探討和研究。

關(guān)鍵詞：機(jī)械制造廠;電力;供配電系統(tǒng);優(yōu)化

引言：

由于機(jī)械制造廠的供配電系統(tǒng)需要承載著較大的電力負(fù)荷，所以，在電能的供應(yīng)與分配問(wèn)題上，一定要嚴(yán)格遵循持續(xù)、科學(xué)、安全等原則，確保電力的輸送與分配更高效和安全。若機(jī)械制造廠的電力供應(yīng)經(jīng)常中斷，則會(huì)對(duì)企業(yè)的正常運(yùn)行帶來(lái)限制，甚至?xí)斐蓢?yán)重的經(jīng)濟(jì)虧損。對(duì)此，機(jī)械制造廠一定要具備一個(gè)穩(wěn)定、安全的供配電系統(tǒng)，確保其電能輸送與分配能夠達(dá)到基本要求。對(duì)此，筆者著重探討了現(xiàn)階段機(jī)械制造廠的供配電系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本要點(diǎn)。

一、機(jī)械制造廠區(qū)內(nèi)的電力供應(yīng)的基本特點(diǎn)

（一）穩(wěn)定性

供電穩(wěn)定是確保供電質(zhì)量的一個(gè)關(guān)鍵要素。對(duì)于很多機(jī)械制造廠來(lái)說(shuō)，其對(duì)供電的穩(wěn)定性要求是非常嚴(yán)格的。若經(jīng)常出現(xiàn)中斷等問(wèn)題，其帶來(lái)的后果是非常嚴(yán)重的，不僅會(huì)影響生產(chǎn)計(jì)劃滯后，甚至?xí)?dǎo)致企業(yè)運(yùn)行癱瘓[1]。

（二）持續(xù)性

由于機(jī)械制造廠的用電負(fù)荷非常大，很多車間人員都是一天24小時(shí)連班倒等，對(duì)此電力輸送需要保證持續(xù)性。一般而言，很多機(jī)械制造廠都配置≥2個(gè)高壓電源供電系統(tǒng)，其發(fā)電機(jī)組的數(shù)量應(yīng)該≥1，其目的是為了確保在出現(xiàn)電力障礙的時(shí)候，能夠不會(huì)影響電力的正常供應(yīng)。

（三）經(jīng)濟(jì)性

機(jī)械制造廠就好比是一個(gè)復(fù)雜的小型社會(huì)，這里面有車間、住宿樓、辦公樓、食堂、后廚等，不同區(qū)域的正常活動(dòng)都離不開(kāi)電力的正常供應(yīng)。再加上企業(yè)需要考慮成本效益，對(duì)此，在遵循安全性、穩(wěn)定性、持續(xù)性等原則的前提下，還需要盡可能地降低供配電系統(tǒng)的運(yùn)行成本，確保企業(yè)利益最大化。

二、機(jī)械制造廠區(qū)內(nèi)的電力的供配電系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)分析

（一）高壓系統(tǒng)優(yōu)化方案

通常而言，機(jī)械制造廠高壓系統(tǒng)一般配置兩個(gè)10KV的電纜專用供電系統(tǒng)，其目的是確保兩路電源能夠?qū)崿F(xiàn)安全、穩(wěn)定、持續(xù)的供電。例如，當(dāng)某一路線路出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，另一路線路能夠確保正常供電，不會(huì)對(duì)生產(chǎn)企業(yè)的正常運(yùn)行造成阻礙。值得注意的是，主接線一般是以單母線分段的方式進(jìn)行銜接，所以，結(jié)合不同的負(fù)荷要求來(lái)看，負(fù)荷不一樣，那么需要選擇不一樣的獨(dú)立變壓器供電[2]。關(guān)于其分類模式而言，一般是指：車間的空調(diào)、照明等常規(guī)的負(fù)荷一般配置A號(hào)變壓器;常規(guī)的生產(chǎn)設(shè)備，例如機(jī)械模具切割器等一般配置B號(hào)變壓器;非常重要的生產(chǎn)設(shè)備一般配置C或D號(hào)變壓器。高壓主接線開(kāi)關(guān)和分段開(kāi)關(guān)的銜接需要通過(guò)一個(gè)電氣連鎖裝置進(jìn)行對(duì)接，其目的是能夠確保能夠同時(shí)關(guān)閉兩個(gè)開(kāi)關(guān)。由于機(jī)械制造廠生產(chǎn)工藝等方面的要求，車間需要保持適宜的干燥狀態(tài)，對(duì)此，變壓器一般是以干式變壓器為主。

（二）高壓系統(tǒng)的繼電保護(hù)優(yōu)化方案

對(duì)于很多機(jī)械制造廠區(qū)的變壓器配置來(lái)說(shuō)，在進(jìn)行保護(hù)裝置設(shè)計(jì)方面，一般是需要采用三段式復(fù)壓閉鎖發(fā)揮保護(hù)作用。其中，限時(shí)速斷的保護(hù)范圍一般需要覆蓋變壓器的內(nèi)部。對(duì)于這一設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，考慮到機(jī)械制造廠區(qū)內(nèi)的車間運(yùn)行要求，同時(shí)還需要配置超溫、超負(fù)荷預(yù)警系統(tǒng)，以及需要配置低壓保護(hù)裝置及過(guò)電壓保護(hù)裝置。能夠確保在設(shè)備溫度提升、電壓波動(dòng)等因素的影響下，不會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)帶來(lái)不利的影響。

對(duì)于分段開(kāi)關(guān)來(lái)說(shuō)，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要與備用的電源相連接，另外還需要配置自動(dòng)投入裝置。其投入模式一般有兩種，即：進(jìn)線備自投、分段備自投。其中，對(duì)于前者來(lái)說(shuō)，則具備一個(gè)非常重要的功能，即“加速跳閘功能”。

（三）低壓系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

在機(jī)械制造廠區(qū)內(nèi)，變壓器低壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)一般是以單母線分段連接方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于其負(fù)荷不同，所以選擇的連接方式也有差異性。其中，針對(duì)一些非常關(guān)鍵的車間生產(chǎn)線的負(fù)荷供電來(lái)說(shuō)，則需要選擇兩段不一樣的低壓母線方式，另外還需要與備用電源自動(dòng)投入裝置相連接。最重要的是，還需要配置備用的應(yīng)急母線，能夠確保在其它線路出現(xiàn)故障的情況下，由一、二級(jí)負(fù)荷來(lái)發(fā)揮供電作用。通常而言，應(yīng)急母線需要與低壓母線相連接。假若情況比較急切的話，則可以將母線的電源與柴油發(fā)電機(jī)組相連接。

如果常用的母線出現(xiàn)供電出現(xiàn)問(wèn)題，那么需要在10s內(nèi)自動(dòng)啟動(dòng)柴油機(jī)組，由此能夠確保緊急供電系統(tǒng)正常運(yùn)行。在機(jī)械制造廠區(qū)的一些常見(jiàn)的生產(chǎn)設(shè)備中，像鑄造車間、電鍍車間、鍋爐車間等一些重要的車間通常是不能夠發(fā)生斷電問(wèn)題。所以，必須要在末端配置系統(tǒng)中與UPS或EPS設(shè)備相連接，由此能夠滿足持續(xù)性供電的要求。當(dāng)然，關(guān)于UPS或EPS的選擇，一般是按照電力負(fù)荷的特點(diǎn)進(jìn)行配置[3]。例如，EPS具備較強(qiáng)的持續(xù)性供電功能，其對(duì)逆變切換的時(shí)間不存在嚴(yán)格的要求，不過(guò)對(duì)供電環(huán)境要求比較嚴(yán)格，同時(shí)存在多路輸出功能，一般能夠?qū)Ω髀份敵觥蝹€(gè)蓄電池等發(fā)揮監(jiān)控作用。而UPS存在三個(gè)相對(duì)顯著的特征：穩(wěn)壓穩(wěn)頻、凈化市電、對(duì)切換時(shí)間要求嚴(yán)格。由于EPS具備持續(xù)供電的功能，對(duì)此，目前，大部分性能穩(wěn)健的EPS切換時(shí)間都能夠符合車間供電的基本需求。所以，在大部分機(jī)械制造廠區(qū)的一些重要車間中，一般配置的是EPS電源。

（四）監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

由于機(jī)械制造廠區(qū)對(duì)供配電系統(tǒng)要求非常嚴(yán)格，若要確保電工能夠動(dòng)態(tài)化地了解電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，那么一般需要通過(guò)信號(hào)動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)其運(yùn)行狀態(tài)，便于進(jìn)行全程監(jiān)控。比如，斷路器是處于跳閘狀態(tài)，還是處于合閘狀態(tài)，是自動(dòng)跳閘還是手動(dòng)跳閘？在車間出現(xiàn)用電故障的情況下，信號(hào)燈一般會(huì)發(fā)生警鳴信號(hào)，由此能夠引起電力人員的關(guān)注，便于其對(duì)故障范圍及地點(diǎn)進(jìn)行分析，確保能夠迅速地找出問(wèn)題，并給予有效解決。

信號(hào)回路通常包括信號(hào)位置回路、故障信號(hào)回路、預(yù)告信號(hào)回路等。對(duì)于故障信號(hào)回路而言，其包括燈光信號(hào)與音響信號(hào)兩個(gè)重要的構(gòu)成要素。如果車間的電力運(yùn)行出現(xiàn)問(wèn)題，那么繼電保護(hù)系統(tǒng)會(huì)發(fā)出警鳴聲，同時(shí)，故障信號(hào)燈也會(huì)閃亮，確保電力人員能夠盡快發(fā)現(xiàn)故障范圍及位點(diǎn)，并對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確排查和處理。

三、結(jié)束語(yǔ)

加強(qiáng)機(jī)械制造廠區(qū)內(nèi)的供電系統(tǒng)管理對(duì)于實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)發(fā)揮著非常重要的作用。因?yàn)楣S供電是影響經(jīng)濟(jì)效益的一個(gè)關(guān)鍵因素。對(duì)此，通過(guò)本文的研究，我們能夠?qū)C(jī)械制造廠的高低壓供電系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)有一個(gè)大致地了解，以便于在解決相關(guān)問(wèn)題時(shí)能夠把握方向、確保工廠電力供應(yīng)持續(xù)及安全。

參考文獻(xiàn)

[1]楊文劍. 現(xiàn)代工廠電力供配電系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 數(shù)碼世界， 2019（2）.

[2]李崢. 淺論化工工廠供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的若干考慮因素[J]. 建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)， 2015（34）.

[3]張興凱. 地鐵牽引供電系統(tǒng)框架保護(hù)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 現(xiàn)代城市軌道交通， 2015（6）：1-3.