淺析工業(yè)廠房供配電設(shè)計

鄭國琪

摘要：目前，電能仍是我國工業(yè)生產(chǎn)中的重要能源，工業(yè)廠房電能的合理利用，是工業(yè)生產(chǎn)順利經(jīng)濟運行的主要因素。因此，如何做好工業(yè)廠房的供配電設(shè)計是現(xiàn)今人們關(guān)注的主要問題，本文就工業(yè)廠房供配電設(shè)計進行了相應(yīng)的探討。

關(guān)鍵詞：工業(yè)廠房;供配電設(shè)計;原則;問題

1.工業(yè)廠房供電設(shè)計的一般原則

按照國家相關(guān)標準如GB50054《低壓配電設(shè)計規(guī)范》，GB50053《10kv 及以下設(shè)計規(guī)范》，GB50052《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》等的規(guī)定，在進行工業(yè)廠房供配電設(shè)計時應(yīng)遵循以下原則：（1）先進合理，安全可靠的原則;在進行設(shè)計時應(yīng)做到保證電能質(zhì)量合格，供電可靠，確保設(shè)備和使用人員的安全，并采用高效率，低能耗，經(jīng)濟合理，技術(shù)和性能先進的電氣產(chǎn)品。

（2）執(zhí)行政策，遵守規(guī)程的原則;在進行供配電設(shè)計時必須遵守國家和地方的相關(guān)標準和規(guī)定，落實相關(guān)的政策、方針以及技術(shù)標準，包括能源和材料節(jié)約等方面的技術(shù)經(jīng)濟政策。

（3）統(tǒng)籌兼顧，全局出發(fā)的原則;在供配電設(shè)計工程中我們要根據(jù)工程特點，地區(qū)供電條件，用電容量，負荷性質(zhì)等因素，全面考慮，確定合理的設(shè)計方案。工業(yè)廠房的供配電設(shè)質(zhì)量直接影響到工廠的生產(chǎn)及發(fā)展，是整個工廠設(shè)計中的重要組成部分。作為從事工業(yè)廠房供配電設(shè)計的技術(shù)人員，必須了解和掌握相關(guān)的供配電設(shè)計知識，以便更好的做好設(shè)計工作。

（4）考慮發(fā)展，近期為主的原則。

在進行工業(yè)廠房供配電設(shè)計時應(yīng)根據(jù)工廠的規(guī)模，特點和發(fā)展規(guī)劃，適當考慮擴建的可能性，然后正確處理遠期發(fā)展與近期建設(shè)的關(guān)系，做到遠近結(jié)合。

2.工業(yè)廠房供配電設(shè)計中導(dǎo)線、電纜的選擇

導(dǎo)線和電纜的選擇是供配電設(shè)計中的重要內(nèi)容之一，要切實保證工廠供配電的安全運行狀態(tài)，就要注意選擇電線，電纜。考慮在發(fā)熱條件下的電纜導(dǎo)線的允許載流量、電壓損失、經(jīng)濟電流密度、機械強度、短路穩(wěn)定等因素，并應(yīng)考慮不平衡電流、零序電流及諧波對導(dǎo)線和電纜的影響。

3.工業(yè)廠房供配電設(shè)計要點

3.1 高、低壓配電系統(tǒng)設(shè)計在進行工業(yè)廠房高壓配電系統(tǒng)設(shè)計時，應(yīng)該先根據(jù)廠內(nèi)的用電，確定廠區(qū)內(nèi)的配電電壓，了解總降壓變電所的位置和負荷的布局，并制定幾種可行的高壓配電布置方案，然后從中選擇電損小、投資少、可靠性較高和經(jīng)濟效益高的方案來實施，同時考慮企業(yè)的發(fā)展和適當留有技術(shù)改造的可能。

在進行工業(yè)廠房低壓配電系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)國家相關(guān)標準做到供電可靠，電能質(zhì)量好，滿足生產(chǎn)要求。對于不同級別負荷應(yīng)分別對待，配電系統(tǒng)應(yīng)簡單、可靠、操作方便。常見的接線方式有放射式、樹干式、鏈式和環(huán)網(wǎng)式。

3.2 改善功率因數(shù)裝置設(shè)計工業(yè)企業(yè)中存在大量的感性負荷，因此在進行工業(yè)廠房供配電設(shè)計時，應(yīng)該考慮對功率因數(shù)裝置的改善設(shè)計。首先，合理選用電動機的容量，提高變壓器的負荷率（75%-80%較合適），提高自然功率因數(shù)。然后，根據(jù)總降壓變電所的功率因數(shù)進行負荷計算，在得到功率因素后，求出供電部門要求的補償無功率，采用并聯(lián)電容器補償裝置，提高功率因數(shù)。此外，還可以根據(jù)實際情況選擇同步電動機補償法，輸出無功功率，使功率因數(shù)得到提高。

4.防雷與接地設(shè)計

4.1 防雷防雷設(shè)備包括避雷器和接閃器。避雷器是用來防止雷電產(chǎn)生的過電壓波沿線路侵入變配電所或其它建筑物內(nèi)，以免危及被保護設(shè)備的絕緣。避雷器的型式，主要有閥式和排氣式等。接閃器就是專門用來接受直接雷擊（雷閃）的金屬物體。避雷器應(yīng)與被保護設(shè)備并聯(lián)，裝在被保護設(shè)備的電源側(cè)。當線路上出現(xiàn)危及設(shè)備絕緣的雷電過電壓時，避雷器的火花間隙就被擊穿，或由高阻變?yōu)榈妥瑁惯^電壓對大地放電，從而保護了設(shè)備的絕緣。

4.2 變配電所的防雷措施

（1）低壓側(cè)裝設(shè)避雷器低壓側(cè)裝設(shè)避雷器是十分必要的，防止沿著低電壓線路和電力變壓器的絕緣被雷電擊穿侵入。如不在低壓側(cè)裝設(shè)避雷器，以下情況會產(chǎn)生嚴重后果：a）雷直擊低壓線路或低壓線路遭受感應(yīng)雷，使低壓側(cè)絕緣損壞。

b）低壓側(cè)受雷擊使高壓側(cè)絕緣損壞，這是因為此時通過電磁耦合，在高壓側(cè)繞組也會出現(xiàn)與變壓器變比成正比的過電壓（正變換過程），由于高壓側(cè)絕緣的裕度比低壓側(cè)小，所以可能造成高壓側(cè)絕緣損壞。

c）雷直擊高壓線路或高壓線路遭受感應(yīng)雷，此時避雷器動作，在接地電阻上產(chǎn)生壓降。這一壓降將作用在低壓側(cè)中性點上，而低壓側(cè)出線，此時相當于經(jīng)導(dǎo)線波阻接地，因此接地線上產(chǎn)生的高電位的絕大部分都加在低壓側(cè)出線上了。

（2）高壓側(cè)裝設(shè)避雷器主要用來防止雷電沖擊波沿高壓線路侵入變電所，以保護主變壓器。應(yīng)將變壓器的金屬外殼和低壓側(cè)中點與避雷器的接地端連在一起。在每路進線母線和終端上，安裝閥式避雷器。在有電纜引入的架空線路終端安裝排氣式避雷器，電纜頭外殼與接地端連接后再接地。

（3）在配電所屬于室內(nèi)型或者位置位于有防雷設(shè)施的高建筑內(nèi)時，可以不用考慮雷擊保護。否則需要在裝設(shè)避雷針來防止雷擊。

4.3 架空線路的防雷措施

（1）個別絕緣薄弱地點加裝避雷器對架空線路上個別絕緣薄弱地點，可裝設(shè)排氣式避雷器或保護間隙。

（2）利用三角形排列的頂線兼作防雷保護線三角形排列的頂線絕緣子裝以保護間隙。可以在出現(xiàn)雷電過電壓時，頂線絕緣子上的保護間隙被擊穿，通過其接地引下線對地泄放雷電流，從而保護了下面兩根導(dǎo)線，也不會引起線路斷路器跳閘。

（3）提高線路本身的絕緣水平在架空線路上，可采用瓷橫擔或木橫擔等高級絕緣結(jié)構(gòu)，以提高線路的防雷水平。

4.3 接地與接地裝置設(shè)計人們使用的各種電氣裝置和電氣系統(tǒng)都需要以大地的點位為零電位作為參考電位，為此需與大地作電氣連接以取得大地電位，這被稱作接地。將金屬導(dǎo)體埋在地下并在與大地直接接觸，稱為接地極，或叫接地體。連接接地體與設(shè)備，金屬設(shè)備接地導(dǎo)體部分，稱為接地線。接地線的裝置，接地線在正常情況下不通過電流，但在故障情況下要通過故障電流。

“地線”、“零線”等詞語，我國已經(jīng)廢止，按照IEC 標準提出了TN-C、TN-S、TN-C-S、TT、IT 等接地系統(tǒng)。在IEC 標準中，對每個字母都有明確的定義，不會引起混淆。“零線”的術(shù)語，實際指的是TN-C 系統(tǒng)中的PEN 線，由于對這一術(shù)語概念不清，原本不應(yīng)重復(fù)接地的中性線常被錯誤地重復(fù)接地。

TN-C 系統(tǒng)內(nèi)的PEN 線兼起PE 線和N 線的作用，可節(jié)省一根導(dǎo)線，比較經(jīng)濟。但從電氣安全著眼，此系統(tǒng)存在很多不安全因素，除特殊情況外現(xiàn)已很少采用。

TN-S 系統(tǒng)適用于內(nèi)部設(shè)有變電所的建筑物，特別是在有爆炸危險和大量信息設(shè)備的場所。

TN-C-S 系統(tǒng)自電源到另一個建筑物用戶電氣裝置之間節(jié)省了一根專用的PE 線，在減少共模電壓干擾方面，TN-C-S 系統(tǒng)優(yōu)于TN-S系統(tǒng)。

TT 系統(tǒng)內(nèi)各個電氣設(shè)備和各組電氣設(shè)備可各自有自己的接地極和PE 線，適用于無等電位聯(lián)結(jié)的戶外場所，如路燈、施工場地等。

IT 系統(tǒng)適用于對供電不間斷要求很高的場所，如礦井下、鋼鐵廠等。

5. 結(jié)束語

綜上所述，電力系統(tǒng)在工業(yè)廠房生產(chǎn)中具有重要的作用，它對于工業(yè)廠房降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率，改善工人工作環(huán)境具有重要的意義，因此，做好工業(yè)廠房供配電設(shè)計，對于發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)，實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化具有積極的作用。

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