工厂供电电气部分的设计
时间：2022-10-06 12:22:14
摘要：工厂供电就是指工厂所需电能的供应和分配问题，工厂供电系统设计的任务是从电力系统取得电源，经过合理的传输，变换，分配到工厂车间中的每个用电设备上。众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和动力，电能既易于由其他形式能量转换而来，又易于转换为其他形式的能量供应输出；伴随着工业电气自动化技术的发展，它的输送与分配既简单经济，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。
关键词：工厂供电 电气设计
中图分类号：F407文献标识码： A
一、工厂供电设计的基本要求与一般规则
1、工厂供电的基本要求
(1)安全在电能的供求、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。
(2)可靠应满足电能用户对供电可靠性的要求。
(3)优质应满足电能用户对电压和频率等质量的要求。
(4)经济供电系统的透支要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量。
此外，在供电工作中，应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既要照顾局部的当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。
2、工厂供电一般要求
(1)遵守规程、执行政策:
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)安全可靠、先进合理:
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)近期为主、考虑发展:
应根据工作特点、规模和发展规划，正确处理近期建设和远期发展的关系.做到远近结合.适当考虑扩建的可能性。
(4)全局出发、统筹兼顾:
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。
二、 供电系统的基本设计要点
为合理有效地选择供电系统中各电气设备、导线电缆以及供配电方式，准确的把握整个系统的负荷分布、功率因数以及最大可能电流（即短路时电流）十分必要。
1、 负荷计算
要使的工厂电气系统的各部分电气设备得以正常的运行，其中电气元器件和线缆必须选择合理，供电系统除了必须提供稳定适宜的工作电压以及频率外，还有一个重要的指标就是满足负荷电流的要求。负荷计算有多种基本方法，其中最常用的是需要系数法。
2、无功功率补偿
功率因数是供电部门考核的一项重要经济性能指标。用户的功率因数过低时会使大量的无功功率在电网中往复来回并在输电线路中被损耗掉，从而降低了输配电效益。提高功率因数不仅对供电企业有利，同样也有利于受电单位。通常，供电单位对受电系统的功率因数要求为最大负荷时一次侧不低于0.90，又由于变压器和电力线路中存在各种损耗，故一般取0.92。提高功率因数的具体措施：确定需要补偿的容量后选用合理的补偿装置进行人工补偿；选择得当容量的电动机机组和变压器组、尽量防止电机设备的轻载或空载、增大电气系统设备元器件的检修频率、尽量使用同步电机取代其他形式电动机。
3、 短路电流的计算
短路发生的原因，设备绝缘层的损坏，误操作，自然灾害等不可抗拒因素；短路的形式有三相短路，两相短路，单相短路，两两接地短路等；短路产生的后果，短路电流远大于正常电流，系统中发生短路时会产生极大的电动力和 极高的温度，致使电气设备受到损害和破坏；短路时系统中的电压陡降，严重影响到用电设备的正常运行；短路时系统中的保护装置动作，将故障部分切除，造成停电事故；严重的短路会影响到电网的稳定性；发生不对称短路时，短路电流将产生很强的交变电磁场，形成电磁干扰。
可见，一旦出现短路事故对整个供电系统的危害极其严重，因此尽可能地减小短路事故的发生率在整个工厂电气系统中显得特别必要。电力系统中，发生单相短路的概率最大三相短路的概率最小；然而发生三相短路情况时的电流幅值最大，因而常以三相短路电路时的电流值为短路电流的计算值。
三、供电系统的保护装置设计
为保证工厂供电系统的正常运行，必须在系统中安装各种不同类型的电气保护装置，主要包括过电流保护和过电压保护。
1、 过电流保护
熔断器的保护方式，适用于高低压供电系统；低压断路器的保护方式，对于低压电气系统的可靠性和可操作性有比较高要求时可以适用；继电器的保护方式，适用于对供电系统可靠性和可操作性要求较高的高压供电系统。过电流保护装置的基本要求：选择性，速动性，可靠性，灵敏度。首先，线路设计应该注意其合理布局和密集性分析。由于工厂油污较大，容易导致线路老化变形，甚至出现线路的，严重影响企业的安全生产运营。线路在设计时应充分考虑其合理走向，保证走向的安全性。另外，由于企业生产过程中温度较高，线路布局过于密集容易产生磁力效应，从而影响生产的安全。合理的线路布局设计加上合理性的密集度设计能从根本上保证企业电气系统的安全。其次，线路设计时应保证足够的防火空间。由于电气系统线路设计的隐蔽性，决定了其防火空间的有限性，而有限的防火空间下，一旦发生火灾等灾害就会导致大面积的灾害形成，危害企业的整体安全。因此，在企业电气系统设计时应注意保障足够的防火和救灾空间。在企业电气系统设计时应注意保障足够的电气操作空间，一方面可以保障电气在运行过程中的安全性和电气自身寿命的延长，另一方面也可以保障在维修电气系统时可以有足够的空间进行维护。足够的操作空间使得电气系统之间的距离拉大，其相互的磁力影响减小，对于维修人员及电气操作人员的身体健康有重要的意义。因此，在设计企业电气系统时应注意保证足够的操作性空间。
2、 过电压保护
过电压指电气设备或线路所承载的电压大大超出额定电压，严重危害设备正常工作的情况。供电系统中过电压分为内部过电压和雷电过电压两大类。
（1）内部过电压的产生由供电系统内部的开关操作、负荷剧变或故障等原因引起。经验表明，供电系统内部过电压的电压值一般低于系统正常运行时额定电压的4倍，所以系统内部过电压对整个受电系统的影响不大。
（2）雷电过电压亦称外部过压，当工厂电气系统受到外部自然界的强烈的电磁坏境干扰，如雷击而引起的过压，其致使供电系统的瞬时电压幅值有可能达到几十万千伏，瞬时电流的幅值也有可能增至十几万安，因此这种情况下整个工厂电气系统中的设备和元器件以及线缆都存在极大的危害，必须要尽量加以防范。雷电过压的两种基本形式：直接雷击和间接雷击。
（3）雷电过电压的保护设备主要有闪接器和避雷器。
主接线也称主电路，表示供配电系统中对电能进行的输送和分配的电路。其基本性能指标：安全、可靠、灵活、经济。
高压供配电接线：高压供配电部分担负从电力系统受电并向各车间变电所供配电的任务。
(1) 变电所常用的主接线方式
变压器组单母线线路接线法，当变电所只存在单独供电线路与唯一变压器时，可用这种接线法处理。单母线接线法，常用于对电能聚集和输配；其具体又可以分为分段和不分段两种接线方式。桥式接线，指在两路供电进线之间跨接一个断路器。
(2) 总降压变电所与独立变电所主接线方式
单电源进线的总降压变电所主接线；双回路电源进线总降压变电所主接线。单电源进线独立变电所主接线；双电源进线独立变电所主接线
(3) 车间和小型工厂变电所的主接线方式
只装有一台主变压器的小型变电所主接线；装有两台主变压器的小型变电所主接线。
四、工厂配电系统
工厂配电系统由总降压变电所、高压配电线路、车间变电所、低压配电线路及用电设备组成。配电所在大中型工厂中的作用是厂内电能的中转站。它的位置应尽量的接近负荷中心，经常是配电所与车间变电所设在一起。
1、配电线路的设计
工厂配电线路设计分厂区配电线路设计和车间配电线路设计。厂区配电线路设计。包括厂区高压供配电线设计及车间外部低压配电线路设计。其设计应包括:配电线路路径及线路结构形式的确定，负荷的计算，导线或电缆及配电设备和保护设备的选择，架空线路杆位的确定及电感与绝缘子、金具的选择。防雷与接地和接零的设计、最后需编制设计说明书、设备材料清单及工程预算，绘制厂区配电线路系统图和平面图、电杆总装图及其他施工图纸。
车间配电线路设计，包括车间配电线路布线方案的确定、负荷的计算、线路导线及配电设备和保护设备的选择、线路敷设设计等。最后也需编制设计说明书、设备材料清单及工程预算，绘制车间配电线路系统图、平面及其他施工图纸。
2、变压器的选择
(1)变压器数量的选择
主变压器台数应根据负荷特点和经济运行要求进行选择。当符合下了条件之一时，应安装两台及两台以上变压器:
①有大量一级及二级负荷。(以便备用)
②季节性负荷变化较大，适合采用经济运行方式。
③集中负荷较大。
④在确定变电所台数时，应适当考虑负荷的发展，留有一定的余地。
(2)变压器容量的选择
可根据厂区平面布置图提供的车间分布情况及车间负荷的位置、符合性质、符合大小等，结合其他各项选择原则，与工艺、土建有关方面协商确定。
3、电器设备的选择
为保证一次设备安全可靠地运行，必须按下列选择和检验
(1)按正常工作条件包括电压，电流，频率及开端电流等选择;
(2)按短路条件包括懂稳定度进行检验;
(3)考虑电气设备运行的环境条件温度，湿度，海拔高度以及有无防尘，防腐，防火，防爆等要求;
(4)按各类设备的不同特点和要求如断路器的操作性能，互感器的二次负荷和准确度级等级进行选择。
4、一次设备的选择
(1)高压开关柜的选择
根据安装地点的电气条件，选择适宜的高压开关柜的型号
(2)高压隔离开关的选择
初选高压隔离开关规格应为GN30-100
(3)熔断器选择
高压熔断器是一种用电设备长期通过过载电流和短路电流的保护元件。从降低成本考虑，只要熔断器额定电流容量合格，应优先考虑采用高压熔断作为保护元件。
结语：
合理的供电系统设计不仅可以保证企业安全合理的供电和经济运行，也有利于电力系统的安全经济运行，最大限度的节约能源。所以工厂供电的可靠性和安全性就显得非常重要了。
参考文献：
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