工业厂房供配电系统设计探讨

张德良

东莞建晖纸业有限公司

摘要：工业厂房的供配电系统和民用住宅的比起较为复杂，在设计的时候一定要进行多方们的考虑和研究，既能够便于控制，也要具备调节和测量的能力，这样才可以保证工业厂房的供配电安全，有利于实现工业厂房生产过程的自动化。本文以工业厂房供配电设计原则为基础，从多方面对工业厂房供配电系统的设计进行了探讨。

关键词：工业厂房；供配电系统；设计；高、低压配电；变配电所

引言

工业厂房的供配电系统比民用住宅的供配电系统复杂繁琐，其构成一般可分为高压配电系统、变电系统和低压配电系统三部分。在进行工业厂房供配电系统设计时，应全面考虑工厂生产的实际情况和将来扩展的需要，掌握工业厂房供配电设计要点，并根据设计要点做到设计方案的科学、经济、可靠，这对于提高我国工业现代化水平有重要意义。

一、供配电设计原则

系统设计时，首要的是保证系统安全，在电力的供应、分配和使用中，必须首先能确保人身和设备的安全。其次是系统可靠性，即应用高可靠性的电力和电气产品保证供电可靠性。再次是优质供电，设计时要满足生产设备对电压和频率等供电质量的要求，确保供电质量；再就是考虑经济性，供配电系统的投资要节省，系统运行费用要低，还要能有效节约电能。总之，工业厂房供配电系统必须能切实有效保证工业生产的供电需求，更好地为工业生产服务，提高企业生产效益。

二、工业厂房供配电系统设计

2.1导线、电缆的选取

想要有效的保证工业厂房供配电的安全，使其正常的运作，就应该注重导线和电缆的选择，在选择的时候要按照供配电所需的发热条件、电损程度和导线电缆的机械强度进行选择，对于一些绝缘的导线和电缆，还应

该根据电压的情况进行调整。一般情况下，10KV以下的高压线路和低压线路都要先按照发热情况来选择截面，选择完截面以后再校验机械的强度和电压损耗程度，对一些低压线路来说，由于他们对电压水平的要求较高，在选择导线和电缆的时候，先按照电损程度来选择，再按照机械强度和发热程度决定，只有这样才可以确保工业厂房供配电的可靠性和安全性。

2.2负荷等级与容量

在进行工业厂房供配电系统设计前，要进行负荷分级，即当发生事故造成电力负荷中断后，对工厂造成的破坏程度和经济损失，一般分三级。在不同负荷等级中，造成的影响和损失越大，对供电可靠性要求越高，其中的一级负荷供电要求最高，要求配置两个电源，其中的备用电源可避免供电的中断；而二、三级负荷，则要求较低，只要保证常见故障发生时的持续供电即可。

2.3高、低压配电系统

高压配电系统设计前，先根据负荷情况确定配电电压等级，并充分考虑变电站（配电室）及负荷的具体分布，设计出多套切实可行的高压配电系统布置方案，再从中选择可靠性和经济效益高的方案进行优化，只有这样，供配电设计才能符合用电需求。对于低压配电系统，可采用380/220V的TN-C-S系统，进入厂房后采用放射式、树干式或树干与放射混合式供电方式。常见的变电系统和低压配电系统分别如图1和图2所示。

图1变电系统图2低压配电系统

2.4变配电所

变配电所的设计位置应尽量接近负荷中心，通常应将供电半径控制于250米内，最大也不要超过300米。在条件允许的情况下，变配电所应安装综合自动化装置，即一种集保护、测量计量、控制、通信于一体的智能化前端设备，通过这种设备可实现变配电所运行数据的采集、储存和交换，并可对变配电所进行自动化遥测和遥控。这样不但可以大大提高变配电所的运行安全性，还减少了繁重复杂的检修和维护工作，有效降低了变配电系统的运行成本。

2.5改善功率因数装置设计

在工业厂房供配电设计中，应该改善功率因数装置的设计，在设计中要按照负荷来计算总降压变电所的功率因数，在求出功率因素以后，要通过查表或计算求出达到供电部门要求数值所需补偿的无功率。除此之外，要根据手册或产品样本选用所需电容器的规格和数量，在此基础上选用合适的电容器柜或放电装置。例如，有些工业厂房具有大型同步电动机的时候，可以采用控制电机励磁电流方式来为工业生产提供无功功率，这样不但可以改善功率因数，还可以做好工业厂房供配电设计。

2.6继电保护的选择

继电保护是一种能够自动、迅速和准确切除故障的重要装置，是工业厂房供配电系统及其设备安全运行的重要保障。当工业厂房供配电系统发生故障时，继电保护装置将会立即启动断路器和报警装置，从而实现对整个系统的有效保护，因此必须合理选择继电保护装置。目前，新一代的继电保护装置具有更高的可靠性，其采用了先进的继电保护和自动控制技术，可以实现对变配电回路的开关状态、电流和电压信号、故障时的脉冲信号以及一些非电量信号的采集、储存和运算。

2.7接地与接地装置设计

做好接地与接地装置设计，主要是指电气设备的某部分与大地之间做良好的电气连接，这就称之为接地，对于那些埋人地中并直接与大地接触的金属导体，称之为接地体，或者称接地极，专门为接地而人为装设的接地体，称为人工接地体。兼作接地体用的直接与大地接触的各种金属构件、及建筑物的钢筋混凝土基础等，称为自然接地体。连接接地体与设备、装置接地部分的金属导体，称为接地线。现在工业建筑中存在大量工艺设备，工艺设备必须通过保护接地系统的重复接地与共用接地体相连，为保证人员安全此共用接地体的电阻不应大于1Ω。

2.8节能措施

作为工业生产的重要场所，加强工业厂房的节能设计，对降低工业厂房的能源消耗、节约企业的生产成本具有重要的意义。为了提高工业厂房的电能利用率及使用效率，应从多方面采取节能措施，除了工业生产使用的电动机、风机、水泵等用电设备的节能改造以外，对供配电系统的节能设计改造也是十分重要的。例如，工业厂房配电系统中的配电变压器，是一个比较典型的能源消耗设备，其在进行电能转换和分配过程中，将吸收一部分能耗。因此，选择高效节能型的配电变压器是非常重要的节能措施。另外，配电系统的线损率也是工厂的一项非常重要的电气综合技术指标，在设计中应尽量减少配电线路铺设长度，多走直线，少走弯路。总之，在工业厂房供配电系统设计中，应尽量采用节能设计，从而有效降低工业厂房运行时的能耗，实现企业节能减排和节约运行成本的目标。

2.9防雷装置

工业企业供配电系统在进行防雷设计时应配备齐全的防雷装置并架设避雷线，由于防雷装置与避雷线架设的成本相对较高，因此目前一般只在供电系统的重要线路、35kV以上高空线路中设置。为了达到更好的防雷效果应装设避雷针，对于已有防雷措施的建筑物可不进行避雷措施的重复设计。此外，为了保护主变压器，还需对浪涌保护器实行高压侧装的方式。浪涌保护器主要适用于交流50/60Hz、额定电压220～380V的供配电系统（或通信系统），对直击雷和侵入雷影响或其他瞬时过压的电涌进行保护，其适应家庭住宅、第三产业以及工业领域电涌保护的要求，具有相对相、相对地、相对中线、中线对地及其组合等保护模式。户外变压器通常采取在高压馈出柜内装设氧化锌避雷器方式，通过对主变压器设置防雷装置来减小雷电的影响或破坏。

三、结束语

综上所述，工业厂房的供配电系统设计是一项内容繁杂、涉及面广的综合性设计工作，而且每个工程项目都有其自身特点。因此，要想完成一份质量较高的工业厂房供配电系统设计，需要电力工程师与设计人员的精心研究和不断努力，在具体设计中不断总结和利用经验，应用新技术和新产品来改进供配电系统设计效果。只有这样才能设计出科学、合理、经济、节能的供配电系统，实现企业投资成本和运营成本的最小化，并使供配电损耗降到最低，保证企业的可持续发展。

参考文献：

[1]某工业厂房供配电设计[J].廖原.中国高新技术企业.2010（19）

[2]工厂变配电系统设计与研究[J].赵志刚.科技资讯.2013（32）

[3]工厂供电系统设计[J].芦兴国.科技风.2013（02）

[4]工业区供配电系统设计实例分析[J].黄锦雄.中国新技术新产品.2012（03）