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        工業(yè)企業(yè)供電系統(tǒng)的設(shè)計方法分析

        2016-08-23 20:27:57桂騰躍
        中國科技博覽 2016年15期
        關(guān)鍵詞:工業(yè)企業(yè)供電系統(tǒng)設(shè)計

        桂騰躍

        [摘 要]工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)中,對于電能的需求是非常巨大的,做好工業(yè)企業(yè)供電系統(tǒng)的合理設(shè)計,確保系統(tǒng)的可靠運行,關(guān)系著生產(chǎn)的持續(xù)穩(wěn)定進行,同時也影響著企業(yè)的經(jīng)濟效益和生產(chǎn)安全。與民用建筑和商業(yè)建筑相比,工業(yè)廠房的供電系統(tǒng)更加復(fù)雜,在設(shè)計時必須綜合考慮各方面的影響因素。本文針對工業(yè)企業(yè)供電系統(tǒng)的設(shè)計進行了簡要分析和探討。

        [關(guān)鍵詞]工業(yè)企業(yè) 供電系統(tǒng) 設(shè)計

        中圖分類號:TM72 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2016)15-0019-01

        前言:在經(jīng)濟發(fā)展的帶動下,我國的工業(yè)化進程不斷加快,對于電能的需求也呈現(xiàn)出了不斷增長的趨勢。工業(yè)企業(yè)供電系統(tǒng)直接關(guān)系著企業(yè)生產(chǎn)的順利進行,同時也是保障企業(yè)經(jīng)濟效益和生產(chǎn)安全的關(guān)鍵所在,必須結(jié)合工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)的實際情況,選擇恰當(dāng)?shù)南到y(tǒng)設(shè)計方案,保證供電系統(tǒng)的可靠性、安全性和經(jīng)濟性。

        1 工業(yè)企業(yè)供電系統(tǒng)的設(shè)計原則

        工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)中,對于電力的需求較大,而供電系統(tǒng)本身的質(zhì)量決定了企業(yè)的生產(chǎn)效果。因此,在針對工業(yè)企業(yè)供電系統(tǒng)進行設(shè)計時,必須堅持幾個基本的設(shè)計原則,一是安全性,在供電系統(tǒng)中,電力的分配和使用都必須將安全問題放在首位,切實保證設(shè)備以及人員的安全;二是可靠性,主要是利用可靠性較高的電氣設(shè)備以及電力產(chǎn)品,確保供電系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和可靠性;三是高質(zhì)量,在供電系統(tǒng)設(shè)計時,必須確保供電的質(zhì)量能夠滿足工業(yè)設(shè)備對于電壓、電流、頻率等的要求,保證良好的供電質(zhì)量;四是經(jīng)濟性,在充分滿足上述要求的基礎(chǔ)上,盡可能保證供電系統(tǒng)的合理設(shè)計,減少系統(tǒng)投資以及運行維護費用,減少不必要的電能消耗。只有遵循上述設(shè)計原則,才能夠真正滿足工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)中對于電力的需求,促進企業(yè)生產(chǎn)效益的提高。

        2 工業(yè)企業(yè)供電系統(tǒng)的設(shè)計方法

        2.1 線纜選擇

        從供電系統(tǒng)運行的安全性和可靠性方面考慮,應(yīng)該做好系統(tǒng)線纜的選擇工作,立足供電系統(tǒng)的電壓等級、載流量、發(fā)熱條件等,確定導(dǎo)線電纜的機械強度、截面積等參數(shù)。一般情況下,對于10kV及以下的高壓線路以及所有的低壓動力線路,都必須結(jié)合負載大小,對截面進行選擇,在確定截面后,再去考慮導(dǎo)線的機械強度和電壓損耗;而對于部分低壓線路,可以按照電損和負載來確定大致的范圍,然后依照機械強度和發(fā)熱條件,確定導(dǎo)線和電纜的最終類型,明確線纜的敷設(shè)條件,保證線纜能夠滿足供電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的需求。

        2.2 高低壓分配

        供電系統(tǒng)包括了高壓系統(tǒng)和低壓系統(tǒng),在進行高壓系統(tǒng)設(shè)計前,需要依照負荷情況,對電壓等級進行明確,考慮配電室和負荷的分布狀況,設(shè)計出多套具備可行性的系統(tǒng)方案,經(jīng)過對比分析,選擇可靠性和經(jīng)濟效益相對較高的方案,進行深入的優(yōu)化,確保供電系統(tǒng)的設(shè)計能夠真正滿足用電需求。而對于低壓系統(tǒng),可以采用TN-C-S的系統(tǒng)架構(gòu),待進入廠房后,根據(jù)設(shè)備的分布,選擇樹干式、放射式或者混合式供電。

        2.3 負荷分級

        在供電系統(tǒng)設(shè)計環(huán)節(jié),必須針對工業(yè)企業(yè)內(nèi)部的用電需求,進行負荷分級。通??梢愿鶕?jù)電力負荷事故可能產(chǎn)生的經(jīng)濟、社會影響,將負荷等級劃分為1-3級,事故可能引發(fā)的損失和影響越大,則對于供電系統(tǒng)的要求也就越高。1級負荷是要求最為嚴格,必須配備雙電源,確保在電源出現(xiàn)故障時能夠自動投切,避免供電的中斷,同時還需要配備相應(yīng)的應(yīng)急電源,即使其中一個電源回路故障對另一個電源回路造成了影響,也能夠通過應(yīng)急電源保證穩(wěn)定供電;2級負荷的要求主要是在線路出現(xiàn)故障時,可以避免出現(xiàn)供電中斷問題,或者將斷電的時間壓縮到最短;3級負荷的要求最低,只需要保證設(shè)備的正常供電即可。不僅如此,在一些特殊的工業(yè)企業(yè),如煤炭企業(yè)、冶金企業(yè)等,對于電能的需求量巨大,必須結(jié)合不同的設(shè)備和工藝,進行費用的計算,以電價區(qū)分負荷,方便后期的分類管理。

        2.4 變配電室

        變配電室的位置應(yīng)該盡可能靠近負荷中心,將供電半徑控制在250mm?以內(nèi),最大不能超過300mm?,減少電能在傳輸過程中的損耗。如果資金和技術(shù)條件允許,應(yīng)該在變配電室設(shè)置綜合自動化系統(tǒng),集成測量、通信、控制和保護等功能,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、傳輸和存儲,保證系統(tǒng)運行安全。如果工業(yè)廠房對于供電質(zhì)量要求較高,則可以在變配電室設(shè)置遠程監(jiān)控平臺,實現(xiàn)對供電系統(tǒng)的遠程控制,提升供電系統(tǒng)的信息化和綜合自動化水平,盡可能減少和消除電力安全事故。

        2.5 保護接地

        保護接地是確保電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的重要措施,也是必須重視的內(nèi)容。一般情況下,可以直接將保護接地裝置連接在埋設(shè)在大地中的各種金屬構(gòu)件或者鋼筋混凝土基礎(chǔ)上,可以在保證良好接地效果的同時,減少成本投入。不過,在現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)中,存在著大量的電氣設(shè)備,必須設(shè)置相對完善的保護接地系統(tǒng),確保系統(tǒng)的接地電阻不超過4Ω。對于一些比較精密的儀器設(shè)備,從其性能和精準度等方面分析,接地電阻應(yīng)該在3Ω以下,零地電壓不超過4V。

        2.6 功率因數(shù)改善

        供電系統(tǒng)設(shè)計中,需要首先以負荷對配電室的功率因數(shù)進行計算,然后結(jié)合設(shè)計手冊的相關(guān)要求,計算需要補償?shù)臒o功功率。如果工業(yè)企業(yè)中設(shè)置有大型同步電機,則可以通過控制電機勵磁電流的方法,對功率因數(shù)進行改善。在實際操作中,需要結(jié)合設(shè)計手冊,對電容器組和電源模塊進行合理選擇,提升相應(yīng)的功率因數(shù),而在高壓系統(tǒng)中,可以引入SVG動態(tài)無功補償技術(shù)。另外,需要結(jié)合實際負載,通過串聯(lián)電抗器、提高脈沖數(shù)等方式,對存在大容量變頻電器的供電系統(tǒng)的諧波進行治理。

        2.7 防雷裝置

        雷電對于供電系統(tǒng)的危害是非常巨大的,因此在工業(yè)企業(yè)供電系統(tǒng)設(shè)計時,必須做好防雷設(shè)計,配備完善的防雷裝置,如避雷線、避雷網(wǎng)等,保證供電系統(tǒng)的運行安全??紤]到防雷裝置的成本問題,通常只在一些重要線路以及35kV以上的架空線路中進行布設(shè)。同時,為了確保良好的防雷效果,應(yīng)該在線路桿塔上設(shè)置避雷針,對于已經(jīng)具備防雷措施的建筑,可以根據(jù)實際情況選擇是否進行防雷措施的重復(fù)設(shè)計。為了保護供電系統(tǒng)中的一些關(guān)鍵設(shè)備,如主變等,需要在高壓側(cè)裝設(shè)相應(yīng)的浪涌保護器,這種保護設(shè)備可以用于額定電壓220-380V,交流50/60Hz的供電系統(tǒng)或者通信系統(tǒng),可以針對直擊雷、侵入雷或者瞬時過壓等進行防護,具有多種不同的保護模式,能夠滿足工業(yè)領(lǐng)域的電涌保護需求。對于設(shè)置在戶外的變壓器設(shè)備,可以在高壓饋出柜中,設(shè)置氧化鋅避雷器,減小雷電造成的影響。

        3 結(jié)語

        總而言之,工業(yè)企業(yè)供電系統(tǒng)的設(shè)計是一項非常繁瑣的工作,涉及的內(nèi)容眾多,要求也相對較高,對于設(shè)計人員而言,必須立足工業(yè)企業(yè)的具體情況,做好負荷分析,不斷總結(jié)經(jīng)驗,應(yīng)用新的技術(shù)和設(shè)備,對配電系統(tǒng)的設(shè)計效果進行持續(xù)改進,保證系統(tǒng)設(shè)計的合理性、可靠性、安全性和經(jīng)濟性,滿足工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)對于電力的需求。

        參考文獻

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        [3] 張林,羅劍波,李威,等.大型廠礦企業(yè)供電系統(tǒng)安全運行關(guān)鍵技術(shù)及實施方案探討[J].工況自動化,2013,(10):103-107.

        [4] 王延祥,常辰龍.生產(chǎn)企業(yè)工業(yè)廠房供配電系統(tǒng)設(shè)計[J].機電信息,2016,(15):13,16.

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