工業供配電設計中常見問題及對策研究

謝岳珊

摘要：隨著工業自動化的逐步深入和發展，近年來，我國的工業用電總額一直持續呈現出快速上漲的趨勢。減少電力資源損耗，降低企業用電成本，已經成為當前企業亟待解決的重要問題。基于此，文章作者分析了我國工業供配電設計的工作現狀，并針對其存在的一些問題給出了具體的解決策略。希望能夠以為同行業提供參考，以促進我國電力事業的健康可持續發展。

關鍵詞：工業供配電設計;常見問題;解決對策

工業配電線路通常接線方式都比較復雜，而且范圍廣、路線長，又長期暴露在空氣中風吹雨淋，因此極容易產生運行故障[1]。如果因供電系統發生故障造成企業生產線停車，就會給用電單位和供電企業雙方都帶來巨大的經濟損失。因此，科學合理的配供電設計方案，對于維護供配電系統的運行穩定，保障用電單位的正常用電具有十分重要的作用。隨著電氣自動化技術的不斷進步，目前已經有多種繼電保護設備及技術在工業配供電系統中得到了廣泛應用，為系統的穩定性提供了一定的保障。但是，在具體的工作過程中，仍然存在著許多的不足之處，如設備質量不合格、保護措施選擇不合理、外部環境改變對設備造成影響等諸多問題，需要設計人員逐步去解決和完善。

一、供配電設計中存在的問題

（一）設備質量存在的問題

供電設備的質量是決定供配電系統運行效率的基本因素。在實際的系統工作過程中，經常會出現變電器容量不足以及電表規格不符而造成的系統線路故障，嚴重影響了系統運行的穩定性[2]。影響設備質量的因素有很多種，其中最主要的是一些企業為了壓縮設備成本，選購的電氣設備或更換的零部件質量不達標。或者是由于電站資金不足，設備更新換代不夠及時，購置的設備質量存在問題，導致所使用的設備經常出現機構失靈、絕緣故障、監控信息不足等問題，無法保證系統的穩定運行。其次是對變壓器等設備設計的位置不合理或者缺少相關的保護措施，也會影響設備的使用效果和使用壽命。例如電源的自動切換裝置不夠穩定、整機抗干擾能力不足等。此外，由于部分工業配供電線路都是露天作業，其所處的自然環境及氣候的變化也會對供電設備的質量造成不同程度的影響[3]。例如電線或者電氣設備因大風拉扯或者雷電襲擊而導致損壞等。

（二）監測系統存在的問題

監控系統是變電站電力系統的重要核心組成部分。它的主要工作內容就是負責監控電站設備的整個發電及送電過程。通過監控系統，可對電站內部運行的設備進行實時監控。有利于及時發現設備故障，并正確處理突發事故和進行事故隱患排除等工作。此外，監測系統還能夠及時發現系統中各項數據的變化情況，并對收集到的數據信息進行分析處理，再根據整合之后的結果進行合理的資源分配[4]。因此，一套科學完善的監測系統，是確保電站能夠正常供電的基礎環節。而目前一些小型供配電站由于缺少資金或者監管不到位，系統監測設備更新換代不及時，導致監測不夠靈敏，對數據的收集和分析也不夠精確，常常會出現一些運行故障。比如當系統某個區域突然出現用電高峰時，監測系統由于監測失利或者分析不精準，未能及時作出適當的反應，就會造成變壓器因超負載而發生故障，從而影響系統的正常運行。

（三）防雷設計存在的問題

防雷裝置是供配電系統中一項重要的設計環節，其設計的合理性決定了電網的整體安全性[5]。尤其是在工業供電系統的設計中，由于線路長期裸露在外，極容易遭受自然界的雷電攻擊，因此，在線路設計時，必須要根據企業所在地域的氣候環境特點來合理選擇防雷壁壘、接線位置和保護措施。然而目前的供配電系統在進行防雷設計時，常常會忽略了接地電阻、高頻放電或避雷滅弧電壓、安裝最大范圍等檢驗計算步驟等，導致在雷電天氣高發的季節里，設備因遭到雷擊而出現損壞的現象。因此供電系統的設計當中必須要注重防雷設計工作，在室外安裝防雷針是最基本的防雷措施，在高壓線路中也必須要采取防雷保護措施。

（四）電壓系統存在的問題

電壓系統的設計也是影響工業供配電效果的一個重要因素。在設計過程中需要根據電流消耗量來確定導線的橫截面積。這就要求設計師能夠準確了解企業用電狀況，從而做出精確地計算，才能夠有效減少電壓的損耗，使電壓系統的設計更具經濟性[6]。而在實際的配電系統中，企業往往從經濟角度出發，只考慮通過節省電流的消耗來減少用電量，而忽略了對電壓系統技術以及總降壓區域位置方面的考慮，從而導致電壓系統運行不穩定，進而造成供配電系統整體效率低下。此外，由于變配電站的設備各個部件新舊程度不同、品牌生產廠家不同、質量標準也不同。這就對系統的兼容性提出了很大的挑戰，同時也是目前工業供配電系統運行不夠穩定的一項重要原因。一旦系統的兼容能力不足，變配電站還需要為每一套設備都配備特殊的轉化器件，不僅增加了生產成本，同時也造成了不必要的資源浪費。因此，在進行高、低電壓系統設計時，還需要注重考慮系統的整體兼容性。

二、優化供配電設計的具體策略

（一）正確選擇高、低壓供配電系統

在進行工業供電線路的設計時，應首先準確收集企業設計的容量和傳輸距離等用電數據，然而依據企業實際用電狀況，在滿足用戶基本要求的同時，合理分配高中低壓配電系統，以最大程度優化企業的經濟效益[7]。不同行業以及不同的地理環境對于高低壓系統的需求也有所不同，因此，高低壓系統（如圖1）的選擇必須要以用戶的設備容量和對電力的實際需求為依據。對于低壓系統的選擇，要充分考慮到是否能夠滿足低壓設備對電壓的要求，以滿足企業生產的正常需要。

（二）嚴格劃分電力負荷

準確計算電力負荷是優化供電系統設計效果的重要因素之一，只有通過前期精準的預算，用戶才能夠確定生產所需的總負電荷總額（如圖2），繼而計算出各分支線路的分負荷。在企業生產中通常都會使用一些大型的電氣設備，這些設備不僅耗電量巨大，而且國家對其負荷分類也有嚴格的標準。由于不同企業不同設備形式的電力負荷電價也不相同，設計師在進行供配電系統設計時，應對于不同的電價負荷進行嚴格的劃分，以便于為企業后期計算電費時提供方便。對于用電單位來說，嚴格劃清電力負荷的界限也有利于企業掌控用電情況，從而控制生產成本。

（三）對電力負荷進行分級設計

首先供配電系統的設計必須要滿足用戶的日常用電需求。針對這一問題，在日常的電力輸送過程中，由于不同的電氣設備，對于電力的具體需求量也具有較大的差異性，因此，在運動過程中，如果不對電力復合進行分級設計，造成電能損耗就可能會影響到電氣設備的使用壽命。為了能夠保障供配電系統能夠平穩地運行，在設計電路時，應該采用分級配電系統，確保電路，就算由于故障導致中斷，也存在備用電源可以為整個電路的供電提供二次保障。除此之外，在設計分級電力復合系統時，為了避免備用電源與主電源之間相互影響而發生意外事故，還應該另外配置一個緊急預備電源，以備不時之需。以此來形成三級供電系統，在建設應急系統時，設計師應該根據用戶的實際耗電情況，計算出電力的負荷量，然后選擇發電機組的模式。在進行二次復核工程的具體建設過程中，還應該用到相應的繼電保護裝置（如圖2）保障線路即使在故障的狀態下，也能夠持續供電，確保用電單位的穩定性。目前，機電系統保護措施主要包括了相間短路保護、后備保護、外部接地短路時的零序電流保護等等內容。通過在繼電保護工程中，選擇合理的繼電保護措施，從而為分級電力負荷的設計提供強大的后盾。

（四）合理選擇配變電所的位置

一般來說，正常的配電站都需要有高壓和低壓兩組不同的配電室。在進行線路設計時，應根據用電單位不同的設備配置來選擇合理的項目配置，從而確保高壓和低壓不同線路之間設備安裝配置符合國家標準。為了保障供配電系統的最佳運轉效率，應合理選擇變電站的地理位置，應保證分布在負載中心周圍，如果受實際環境所限制，出現配電設備之間距離過大的情況時，應在變壓器周圍設置兩個間距不小于50cm的出口，以方便各線路的順利接入。

（五）完善中央控制系統

隨著信息科技的不斷進步，數字化的操作系統已經被廣泛應用于工業供配電系統的設計當中。由于智能化的操作系統中需要使用大量的電子設備和信息技術，因此，如何確保這些設備互相兼容，彼此之間協調有序的安全運行就變得非常關鍵。基于此，我們可以在進行線路設計時首先建設一個完善的中央控制系統，然后通過不同的通訊規約及接口來控制所有的子系統，就能夠兼容多種設備系統，進而有效實現電力系統內部的自動化調控。此外再加入一套完善的監控系統和具備多種報警方式的報警系統，就能夠使工業供配電系統得到有效優化。

結語：

由此可見，我國目前的工業配供電設計中仍然存在著諸多問題需要廣大技術人員去共同研究和解決。因此，在不同的用電企業中應加強對先進技術的探索及創新工作，同時應加大對設計人才的培養力度，只有優秀的設計人才配合先進的生產技術，才能夠加速我國工業供配電行業的發展進程，給社會和企業建設提供更為優質的服務。

參考文獻：

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[4]李英偉.工業廠房供配電系統的設計和應用[J].科技通報，2019，3505：103-106.

[5].工業與民用供配電設計手冊（第四版）上、下冊[J].供用電，2018，3506：2.

[6]張永林.醫藥工業潔凈廠房供配電設計[J].智能建筑電氣技術，2018，1203：62-64.

[7]陳祥金.工業聯合廠房供配電系統設計[J].福建建筑，2018，09：107-110.