浅谈工厂供配电设计

分类：电力论文发表 时间：2012-03-23 15:29 关注：(1)

张恒涛 陈勇琴
摘要：电能是现代工业生产的主要能源和动力，如果工厂的电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。因此，做好工厂供配电工作对于发展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。本文主要介绍了供配电设计的主要内容及具体措施。
关键词：工厂；供配电；设计
中图分类号： TJ650.8 文献标识码：A 文章编号：

Abstract: power is the modern industrial production of the main sources of energy and motive force, and if the factory suddenly power supply, the industrial production may cause serious consequences. Therefore, completes the factory for distribution to the development of industrial production work, and realize the modern industry, have very important sense. This paper mainly introduces the design of the main power supply content and specific measures.
Keywords: factory; For distribution; design

引言
电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用；电能的输送的分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。因此，电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。
工厂供电设计的原则
1、遵守国家执行的政策
必须遵守国家的有关规定及标准，执行国家的有关方针政策，包括节约能源，节约有色金属等技术经济政策。
2、确保安全合理
应做到保障人身和设备的安全。供电可靠，电能质量合格，技术先进和经济合理。采用效率高、能耗低和性能先进的电气产品。
3、同时兼顾近远期发展
应根据工作特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与远期发展的关系，做到远近结合，适当考虑扩建的可能性。全局出发、统筹兼顾。
4、按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等
合理确定设计方案。工厂供电设计是整个工厂设计中的重要组成部分。工厂供电设计的质量直接影响到工厂的生产及发展。作为从事工厂供电工作的人员，有必要了解和掌握工厂供电设计的有关知识，以便适应设计工作的需要。
供电设计的主要内容
1、工厂总降压变电所的位置和主变压器的台数及容量选择
参考电源进线方向，综合考虑设置总降压变电所的有关因素，结合全厂计算负荷以及扩建和备用的需要，确定变压器的台数和容量。
2、工厂总降压变电所主结线设计
根据变电所配电回路数，负荷要求的可靠性级别和计算负荷数综合主变压器台数，确定变电所高、低接线方式。对它的基本要求，即要安全可靠有要灵活经济，安装容易维修方便。
3、变电所防雷装置设计
参考本地区气象地质材料，设计防雷装置，进行防直击的避雷针保护范围计算，避免产生反击现象的空间距离计算，按避雷器的基本参数选择防雷电冲击波的避雷器的规格型号，并确定其接线部位。进行避雷火弧电压，频放电电压和最大允许安装距离检验以及冲击接地电阻计算。
4、总降压变电所变、配电装置总体布置设计
综合前述设计计算结果，参照国家有关规程规定、进行内外的变、配电装置的总体布置和施工设计。
5、变电所高、低压侧设备选择
参照短路电流计算数据和各同路计算负荷以及对应的额定值，选择变电所高、低压侧电器没备，如隔离开关、断路器、母线、电缆、绝缘子、开关柜等设备。
6、厂区高压配电系统设计根据厂内负荷情况
从技术和经济合理性确定厂区配电电压。参考负荷布局及总降压变电所位置，比较几种可行的高压配电网布置放案，计算出导线截面及电压损失，由不同放案的可靠性，电压损失，基建投资，年运行费用，有色金属消耗量等综合技术经济条件列表比值，择优选用。
三、合理选择供电设备
1、高、低压设备的选择
高压设备选择的一般要求必须满足一次电路正常条件下和短路故障条件下的工作要求，同时设备应工作安全可靠，运行方便，投资经济合理。高压刀开关柜的选择要满足变电所一次电路图的要求，并各方案经济比较优选出开关柜型号及一次结线方案编号。同时确定其中所有一次设备的型号规格。
2、导线、电缆的选择
为了保证供电系统安全、可靠、优质、经济地运行，进行导线和电缆截面选择时必须满足供电所需的发热条件、电压损耗条件、经济电流密度和导线电缆的机械强度等各方面的要求，对于绝缘导线和电缆，还应满足工作电压的要求。根据设计经验，一般10KV及以下高压线路及低压动力线路，通常先按发热条件来选择截面．再校验电压损耗和机械强度。低压照明线路，因其对电压水平要求较高，因此通常先按允许电压损耗进行选择，再校验发热条件和机械强度。对长距离大电流及35KV以上的高压线路。则可先按经济电流密度确定经济截面，再校验其它条件。
3、配电所高压开关柜的选择
高压开关柜是按一定的线路方案将有关一、二次设备组装而成的一种高压成套配电装置，在发电厂和变配电所中作为控制和保护发电机、变压器和高压线路之用，也可作为大型高压开关设备、保护电器、监视仪表和母线、绝缘子等。
四、配电装置的设计
在工厂和变电所中，根据电能生产、转换和分配等各环节的需要，置了各种配电设备。据它们在运行中所起的作用不同，常将他们分为一次配电设备和二次配电设备。
1、原则与要求
配电装置型式的选择应考虑所在地区的地理情况及环境条件，其设计必须满足以下四点原则：节约用地；运行安全和操作巡视方便；便于检修和安装；节约三材，降低造价。配电装置的确定应满足以下基本要求：满足安全净距的要求；满施工、和检修的要求；噪声的允许标准及限制措施；静电感应的场强水平和限制措施 ； 电晕无线电干扰的特性和控制 。
2、处理好配电系统的初期投资与配电系统可靠性的关系
配电系统的初期投资与配电系统可靠性的关系说到底是技术经济关系。增加初期投资可以提高配电的可靠性，提高配电系统可靠性可以增加连续稳定生产的时间，从而提高产量，创造更多产值和利润。减少初期投资，可以节约资金，但是也会使配电系统存在某些不足，因而故障率升高， 导致生产线停产时间增加， 造成经济损失。增加初期投资，维修费用降低，减少初期投资，维修费用增加。处理好配电系统的初期投资与配 电系统可靠性与维修等的关系， 就是要找到最经济合理的方案，使得所 设计的工厂( 生产线) 获取的全寿命收益减去全寿命费用为最大。在一些对生产连续性要求高，停产引起经济损失大的工厂，应该通 过在一定程度上提高初期投资，提高配电系统的可靠性的方法，谋取最大利益。增加投资应从两方面考虑：①采取可靠性高，运行方式灵活的方案；②选用质量好的产品。确定方案时，要正确划分负荷等级。在国标GB50052—95《供配电系统设计规范》中对一、 二级负荷以及一级负荷中特别重要负荷的划分有明确的规定。值得指出的是，规范是按事故停电的损失划分负荷等级的。笔者认为， 停电损失应包括计划检修停电损失和事故停电损失。对于一些连续生产的生产线，计划检修停电损失也是显而易见的。只要因提高负荷等级获得的收益大于因提高负荷等级增加的投资，从技术经济上讲方案就是合理的为了在变压器检修时不影响生产。一台变压器检修时，在压缩掉检修期间可以不开的负荷后，这台变压器所带负荷应能由其它变压器带起来。转移负荷的方式有以下几种：①通过母线联络开关，将负荷转移到其它变压器；②通过双电源互投开关将电源切换到备用电源；③启用备用电源。
3、屋内配电装置
屋内配电装置的结构除与电气主接线及电气设备的型式有密切关系外 ， 还与施工、检修和运行有关。工厂和变电所中 6～10kV 屋内配电装置，按其布置型式不同有单层、双层和三层之分。35～220kV 的屋内配电装置，只有单层和两层型式。
屋内配电装置设备的布置原则为：同一回路的电器和导体应布置在一个间隔内以保证检修安全，并限制故障范围；尽量将电源布置在中部，使母线通过较小的电流；较重的设备 (如电抗器) 布置在下层；布置对称，便于操作并不易误操作；有利扩建。屋内配电装置不受外界诸因素影响，所以具有以下特点：占地面积小；有利于维护、巡视和操作不受气候条件影响；污秽、腐蚀气体对电气设备影响小，维护方便；房屋建筑投资大。
4、屋外配电装置
屋外配电装置按母线的高度分为中型、半高型和高型3种。如将断路器电流互感器移至相邻的一组母线下方，则需将母线升高，则构成半高型配电装置；如将断路器、电流互感器移至旁路母线下方，同时将两组母线重叠布置，则构成高型配电装置。采用半高型、高型结构可以节约占地，但构架材料消耗较多，特别是检修、巡视不便，因此一般不采用。
屋外配电装置设备的布置与安装应注意以下问题：母线和构架；电力变压器；电气设备的基础；电缆沟和通路。屋外配电装置的特点有：土建工程量及费用较小，建设周期短；扩建方便；相领设备间距大，便于带电作业；占地面积大；受外界气候影响，设备运行条件差。
根据《电力工程电气设计手册》规定，110kV及以上多为屋外配电装置，35k V以下的配电装置多采用屋内配电装置。选择配电装置，首先考虑可靠性、灵活性及经济型，本设计对建筑面积没有特殊的要求，故500kV及220kV电压等级均采用普通中型配电装置。若采用半高型、高型配电装置，虽占地面积较小，但检修不方便，操作条件差，耗钢量多。6kV及10.5kV电压等级采用屋内成套配电装置。
结论
电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质景，提高劳动生产率，降低生产成本，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。因此，做好工厂供配电设计工作对于发展工业生产，实现工业现代化具有极其现实的作用。
参考文献
【1】吴忠林. 论工厂供配电的设计【J】. 科技信息. 2009(11)
【2】林巨军. 工厂配电设计中的常见问题分析【J】. 大科技：科技天地. 2011(16)
【3】熊信银. 工厂电气部分[M]. 中国电力出版社，2009，27~130