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[摘 要]在工业建筑中，供配电的设计在工程中占据着非常重要的地位，其设计是否合理，关系到是否满足生产工艺的要求以及生产效益。因此在进行工业供配电设计的过程中，需要遵循一起都满足工艺的设计要求为原则，确保设计的经济性、合理性，本文就此阐述工业供配电设计中的若干问题。
[关键词]工业建筑；供配电；设计；问题；原则
中图分类号：TD79+1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）13-0098-01
引言
随着我国工业的高速发展，工业用电量迅猛增长，而要在竞争中获得优势，必须要降低成本，降低成本方法之一就是合理配电、降低能耗。而作为降低供电系统的耗电是降低能耗的关键之一，在一定程度上决定了企业的运营好坏。因此，一个好的工厂供配电系统设计非常重要。
1、工厂供配电系统设计的基本原则与要求
在工厂供配电系统设计的过程中，除了要满足工厂日常生产供电外，还要在原有的基础上节省用电成本。在工厂供配电系统设计的基本原则与要求中，主要包括以下几个方面：首先，工厂供配电系统的设计必须满足工厂工艺对电能的需求，同时还要保障电能的质量，确保工厂用电正常。其次，在工厂供配电系统设计的过程中，接线方式应以简单、灵活为主，以便在今后使用的过程中方便操作及维护。再次，工厂供配电系统的构建必须将成本考虑进去，除了降低必要的运行费用外，还要在原有的基础上减少有色金属的消耗量。最后，制定供配电系统方案时，应充分考虑未来生产发展而引起的负荷变化，并充分考虑合理的分期建设计划。对电源的供电能力、变配电所的布局设置及大小、变压器及开关柜的配置数量等，都要预留必要的发展余地。
2、供电设计的内容
参考电源进线方向，综合考虑总降压变电所的设置等相关因素，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；
根据变电所配电回路数，负荷的供电级别、接地制式以及综合考虑计算负荷的大小、变压器的台数，确定变电所高、低接线方式。对它的基本要求，即要安全可靠又要灵活经济，安装容易、维护方便；
根据厂内负荷情况及工艺的要求，从技术和经济合理性确定厂区供电电压。根据负荷布局及总降压变电所位置，比較几种可行的高、低压配电网的布置方案，计算出导线截面、路径及电压损失，比较不同方案的可靠性、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，择优选用；
按负荷计算求出总降压变电所的功率因数，通过计算求出满足供电部门要求所需补偿的无功功率。由手册或产品样本选用所需补偿电容器的规格和数量，并选用合适的电容补偿柜。如工厂有大型同步电动机还可以采用控制电机励磁电流方式提供无功功率，改善功率因数；
参照短路电流计算数据和各回路计算负荷以及对应的额定值，选择变电所高、低压侧电器设备，如隔离开关、断路器、母线、电缆、绝缘子、开关柜等设备；
参考本地区气象地质条件，设计防雷、防过电压保护装置。对防雷的保护等级进行计算，对避免发生反击现象的空间距离进行计算，为了防止过电压根据避雷器的基本参数选择耐雷电冲击波的避雷器，并确定其设置部位。并对避雷灭弧电压，频放电电压和最大允许安装距离检验以及冲击接地电阻进行计算；
综合前述设计计算结果，依据国家相关规范，进行变、配电装置的总体布置和施工图设计。
3、工业厂房的电力供应
电力在现在工业建筑中占有重要作用，没有电，生产就会处于瘫痪状态。保证电力的稳定供给是保证正常生产的基础。因此，为了保证供电可靠性，大型的现代工业建筑一般应有两个独立电源，具体数量应根据负荷的等级、负荷的大小及当地电网条件而定。两路独立电源原则上是两路同时供电，互为备用。此外，特别重要的负荷还要设应急备用柴油或EPS电源组，要求在15秒钟内自动恢复供电，保证事故照明、应急照明、重要生产线、消防设备等负荷用电。对于高压柜应选用具有“五防”功能的高压开关柜。对于电力变压器，根据工艺布局和建筑形式，可以选用油浸式或干式电力变压器。对于低压配电屏应根据出线回路数量和负荷的大小以及建筑布局考虑今后发展可以选用抽屉式或固定分割式配电柜。
4、工业厂房供配电设计中导线、电缆的选择
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、敷设方式、电压降
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计算。一般情况下，10KV以下的高压线路和低压线路都要先按照动稳定和热稳定来选择截面，选择截面以后再校验机械强度和电压降，直到上述指标均满足要求，方可确定导线和电缆的最终截面，只有这样才可以确保工业厂房供配电的可靠性和安全性。
5、工业厂房供配电设计
5.1 厂区高、低压配电系统设计
在工业厂房内进行高压配电系统设计，首先应该根据厂内的负荷情况来合理的对厂区配电布局，根据总降压变电所和负荷分布的情况，设计出几种可行的高压配电布置的方案，从中选择可靠性较高、靠近负荷中心、电损小、投资少和经济效益高的较为优秀的方案来实施，只有这样才可以做好工业厂房供配电的设计，使供配电设计更加符合工业厂房的生产需求。
低压供电一般采用380/220V低压电源供电，车间内一般大负荷采用放射式，中小负荷采用树干式和链式供电方式。
5.2 改善功率因数装置设计
在工业厂房供配电设计中，为了节能及改善供电质量，在设计中根据负荷性质来计算无功负荷，再则根据计算出的无功负荷的分布，采用就地无功补偿和集中无功补偿相结合，无功补偿装置采用具有自动补偿装置，功率因数一般补偿到0.9以上，选用合适的电容器柜。 5.3 保护接地与接地装置设计
连接接地体与总等电位接地排及总等电位接地排与设备、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线与总等电位接地排电气连接，保护接地的接地电阻不应大于4Ω，防雷接地与保护接地共用的接地接地电阻为1Ω。工业厂房中还存在一些输送或存贮易燃液体的管道和容器，这类管道、容器必须作防静电接地，其接地装置的接地电阻不大于100欧。
接地制式根据工艺的要求及变电所的布局，变电所供本厂房电时采用TN-S系统，变电所为独立建筑，分别供几个建筑物电时，采用TN-C-S系统。
5.4 防雷设计
建筑物外的金属屋面均宜利用其屋面作为接闪器，钢柱可兼做防雷引下线，所有金属构件均与引下线可靠连接；如果是混凝土屋面，则屋面上沿女儿墙，屋角，屋沿，屋脊，屋顶四周敷设避雷带，并在屋面组成相应规格的避雷网格，屋面所有金屬构件均与之可靠连接。利用构造柱中两根θ16以上的外侧主筋作引下线，节点通长焊接，主筋向上伸出屋面和避雷线焊接；所有防雷引下线均与接地体电气连接；利用建筑物基础做接地体，建筑物防雷接地，电气接地（重复接地，工作接地，保护接地）共用基础接地体时，接地电阻不大于1欧，若实测达不到则增设人工接地极以满足要求。另外，为了防雷击电磁脉冲对电气设备的影响，在不同的防雷区装设不同级别的浪涌保护器。
5.5 消防设计
工业厂房也要根据《建筑设计防火规范》和《火灾自动报警系统设计规范》《爆炸与危险环境电气设计》的要求设计供配电，所有消防设备供电均采用专用回路供电；
结束语
综上所述，电能在工业厂房生产中具有重要的作用，它对于工业厂房提高生产效率，提高用电安全性及降低生产成本和改善工人工作环境具有重要的意义，因此，做好工业厂房供配电设计，对于发展工业生产，实现工业生产现代化等具有积极的作用。
参考文献
[1] 蒋晓雁.工厂供配电系统自动化抗干扰技术研究[J].榆林学院学报，2010.
[2] 谭先军，潘燕虹.探析提高供配电系统电能质量的有效措施[J].中国新技术新产品，2011.
[3] 孔英秀.功率因数对工厂供配电系统电能质量的影响[J].现代电子技术，2011.
[4] 《工业与民用配电设计手册》 中国航空工业规划设计研究院2005年出版.
[关键词]工业建筑；供配电；设计；问题；原则
中图分类号：TD79+1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）13-0098-01
引言
随着我国工业的高速发展，工业用电量迅猛增长，而要在竞争中获得优势，必须要降低成本，降低成本方法之一就是合理配电、降低能耗。而作为降低供电系统的耗电是降低能耗的关键之一，在一定程度上决定了企业的运营好坏。因此，一个好的工厂供配电系统设计非常重要。
1、工厂供配电系统设计的基本原则与要求
在工厂供配电系统设计的过程中，除了要满足工厂日常生产供电外，还要在原有的基础上节省用电成本。在工厂供配电系统设计的基本原则与要求中，主要包括以下几个方面：首先，工厂供配电系统的设计必须满足工厂工艺对电能的需求，同时还要保障电能的质量，确保工厂用电正常。其次，在工厂供配电系统设计的过程中，接线方式应以简单、灵活为主，以便在今后使用的过程中方便操作及维护。再次，工厂供配电系统的构建必须将成本考虑进去，除了降低必要的运行费用外，还要在原有的基础上减少有色金属的消耗量。最后，制定供配电系统方案时，应充分考虑未来生产发展而引起的负荷变化，并充分考虑合理的分期建设计划。对电源的供电能力、变配电所的布局设置及大小、变压器及开关柜的配置数量等，都要预留必要的发展余地。
2、供电设计的内容
参考电源进线方向，综合考虑总降压变电所的设置等相关因素，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；
根据变电所配电回路数，负荷的供电级别、接地制式以及综合考虑计算负荷的大小、变压器的台数，确定变电所高、低接线方式。对它的基本要求，即要安全可靠又要灵活经济，安装容易、维护方便；
根据厂内负荷情况及工艺的要求，从技术和经济合理性确定厂区供电电压。根据负荷布局及总降压变电所位置，比較几种可行的高、低压配电网的布置方案，计算出导线截面、路径及电压损失，比较不同方案的可靠性、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，择优选用；
按负荷计算求出总降压变电所的功率因数，通过计算求出满足供电部门要求所需补偿的无功功率。由手册或产品样本选用所需补偿电容器的规格和数量，并选用合适的电容补偿柜。如工厂有大型同步电动机还可以采用控制电机励磁电流方式提供无功功率，改善功率因数；
参照短路电流计算数据和各回路计算负荷以及对应的额定值，选择变电所高、低压侧电器设备，如隔离开关、断路器、母线、电缆、绝缘子、开关柜等设备；
参考本地区气象地质条件，设计防雷、防过电压保护装置。对防雷的保护等级进行计算，对避免发生反击现象的空间距离进行计算，为了防止过电压根据避雷器的基本参数选择耐雷电冲击波的避雷器，并确定其设置部位。并对避雷灭弧电压，频放电电压和最大允许安装距离检验以及冲击接地电阻进行计算；
综合前述设计计算结果，依据国家相关规范，进行变、配电装置的总体布置和施工图设计。
3、工业厂房的电力供应
电力在现在工业建筑中占有重要作用，没有电，生产就会处于瘫痪状态。保证电力的稳定供给是保证正常生产的基础。因此，为了保证供电可靠性，大型的现代工业建筑一般应有两个独立电源，具体数量应根据负荷的等级、负荷的大小及当地电网条件而定。两路独立电源原则上是两路同时供电，互为备用。此外，特别重要的负荷还要设应急备用柴油或EPS电源组，要求在15秒钟内自动恢复供电，保证事故照明、应急照明、重要生产线、消防设备等负荷用电。对于高压柜应选用具有“五防”功能的高压开关柜。对于电力变压器，根据工艺布局和建筑形式，可以选用油浸式或干式电力变压器。对于低压配电屏应根据出线回路数量和负荷的大小以及建筑布局考虑今后发展可以选用抽屉式或固定分割式配电柜。
4、工业厂房供配电设计中导线、电缆的选择
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、敷设方式、电压降
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计算。一般情况下，10KV以下的高压线路和低压线路都要先按照动稳定和热稳定来选择截面，选择截面以后再校验机械强度和电压降，直到上述指标均满足要求，方可确定导线和电缆的最终截面，只有这样才可以确保工业厂房供配电的可靠性和安全性。
5、工业厂房供配电设计
5.1 厂区高、低压配电系统设计
在工业厂房内进行高压配电系统设计，首先应该根据厂内的负荷情况来合理的对厂区配电布局，根据总降压变电所和负荷分布的情况，设计出几种可行的高压配电布置的方案，从中选择可靠性较高、靠近负荷中心、电损小、投资少和经济效益高的较为优秀的方案来实施，只有这样才可以做好工业厂房供配电的设计，使供配电设计更加符合工业厂房的生产需求。
低压供电一般采用380/220V低压电源供电，车间内一般大负荷采用放射式，中小负荷采用树干式和链式供电方式。
5.2 改善功率因数装置设计
在工业厂房供配电设计中，为了节能及改善供电质量，在设计中根据负荷性质来计算无功负荷，再则根据计算出的无功负荷的分布，采用就地无功补偿和集中无功补偿相结合，无功补偿装置采用具有自动补偿装置，功率因数一般补偿到0.9以上，选用合适的电容器柜。 5.3 保护接地与接地装置设计
连接接地体与总等电位接地排及总等电位接地排与设备、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线与总等电位接地排电气连接，保护接地的接地电阻不应大于4Ω，防雷接地与保护接地共用的接地接地电阻为1Ω。工业厂房中还存在一些输送或存贮易燃液体的管道和容器，这类管道、容器必须作防静电接地，其接地装置的接地电阻不大于100欧。
接地制式根据工艺的要求及变电所的布局，变电所供本厂房电时采用TN-S系统，变电所为独立建筑，分别供几个建筑物电时，采用TN-C-S系统。
5.4 防雷设计
建筑物外的金属屋面均宜利用其屋面作为接闪器，钢柱可兼做防雷引下线，所有金属构件均与引下线可靠连接；如果是混凝土屋面，则屋面上沿女儿墙，屋角，屋沿，屋脊，屋顶四周敷设避雷带，并在屋面组成相应规格的避雷网格，屋面所有金屬构件均与之可靠连接。利用构造柱中两根θ16以上的外侧主筋作引下线，节点通长焊接，主筋向上伸出屋面和避雷线焊接；所有防雷引下线均与接地体电气连接；利用建筑物基础做接地体，建筑物防雷接地，电气接地（重复接地，工作接地，保护接地）共用基础接地体时，接地电阻不大于1欧，若实测达不到则增设人工接地极以满足要求。另外，为了防雷击电磁脉冲对电气设备的影响，在不同的防雷区装设不同级别的浪涌保护器。
5.5 消防设计
工业厂房也要根据《建筑设计防火规范》和《火灾自动报警系统设计规范》《爆炸与危险环境电气设计》的要求设计供配电，所有消防设备供电均采用专用回路供电；
结束语
综上所述，电能在工业厂房生产中具有重要的作用，它对于工业厂房提高生产效率，提高用电安全性及降低生产成本和改善工人工作环境具有重要的意义，因此，做好工业厂房供配电设计，对于发展工业生产，实现工业生产现代化等具有积极的作用。
参考文献
[1] 蒋晓雁.工厂供配电系统自动化抗干扰技术研究[J].榆林学院学报，2010.
[2] 谭先军，潘燕虹.探析提高供配电系统电能质量的有效措施[J].中国新技术新产品，2011.
[3] 孔英秀.功率因数对工厂供配电系统电能质量的影响[J].现代电子技术，2011.
[4] 《工业与民用配电设计手册》 中国航空工业规划设计研究院2005年出版.