龍博+楊曉亮

摘 要：工廠供電指工廠所需電能的供應(yīng)和分配。隨著社會(huì)進(jìn)步，工廠的“工業(yè)4.0”的實(shí)現(xiàn)大大提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)量，降低運(yùn)營(yíng)成本，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，逐步實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化。因而對(duì)工廠供電的安全、穩(wěn)定、智能化提出更高的要求。

關(guān)鍵詞：工廠；電氣設(shè)計(jì)；智能化；施工

中圖分類(lèi)號(hào)：U223.5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）26-0092-02

1 工廠電氣設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)要求

工廠供電保證工廠生產(chǎn)和生活用電的需要，供電設(shè)計(jì)必須滿足以下基本要求：（1）遵守國(guó)家規(guī)程、執(zhí)行政策；（2）安全可靠；（3）降低成本，優(yōu)質(zhì)經(jīng)濟(jì)；（4）近期為主、考慮發(fā)展。

1.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容及步驟

隨著工廠“4.0工業(yè)智能化”的推廣，對(duì)廠區(qū)電能提出了更高的要求，因而作為廠區(qū)供電設(shè)計(jì)者必須全面了解國(guó)家供電標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范、強(qiáng)電動(dòng)力系統(tǒng)、弱電系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)和消防系統(tǒng)等規(guī)范和相關(guān)知識(shí)。本論文主要針對(duì)強(qiáng)電動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行闡述。近年來(lái)，我先后參與設(shè)計(jì)了5個(gè)新建廠區(qū)的供配電設(shè)計(jì)，對(duì)廠區(qū)生產(chǎn)工藝、負(fù)荷布局、負(fù)荷數(shù)量和性質(zhì)，供電安全可靠型，經(jīng)濟(jì)的分配電能和智能控制方面有一定的總結(jié)和歸納，整理如下：廠區(qū)強(qiáng)電動(dòng)力系統(tǒng)主要分為：外線高壓設(shè)計(jì)、配電站設(shè)計(jì)、廠區(qū)配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)和防雷接地設(shè)計(jì)四個(gè)部分。

每個(gè)項(xiàng)目的工廠電氣設(shè)計(jì)，會(huì)從以下方面進(jìn)行設(shè)計(jì)：（1）對(duì)所設(shè)計(jì)的廠區(qū)進(jìn)行全面了解，主要對(duì)用電性質(zhì)和用電負(fù)荷，掌握相關(guān)的設(shè)備和設(shè)施的用電參數(shù)。（2）負(fù)荷計(jì)算。計(jì)算廠區(qū)各用電設(shè)施的負(fù)荷，統(tǒng)計(jì)各車(chē)間和廠區(qū)的負(fù)荷，結(jié)合車(chē)間功率損耗和線路損耗，求出全廠區(qū)變電所高、低壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷及總功率因數(shù)。（3）工廠供、配電系統(tǒng)短路電流計(jì)算。根據(jù)不同運(yùn)行方式下的短路參數(shù)，求出不同運(yùn)行方式下各點(diǎn)的三相及兩相短路電流，保障用電安全（此項(xiàng)最容易忽視的環(huán)節(jié)）。（4）廠區(qū)總配電室選址和變壓器選型設(shè)計(jì)。根據(jù)當(dāng)?shù)毓╇娋峙鷱?fù)的高壓電源進(jìn)線方向，綜合考慮總配電室的有關(guān)因素，計(jì)算廠區(qū)負(fù)荷、短路電流以及擴(kuò)建和備用的需要，確定變壓器型號(hào)和高、低接線方式。配電室選址建議工廠采用中心敷設(shè)方式，可有效的減少電纜壓降和能耗損失，降低施工成本。（5）廠區(qū)配電室變壓器的臺(tái)數(shù)及容量選擇。 根據(jù)廠區(qū)工藝要求，結(jié)合高、低壓出線回路數(shù)、線路負(fù)荷和短路電流，確定變壓器型號(hào)和臺(tái)數(shù)。（6）廠區(qū)高壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)。根據(jù)廠區(qū)負(fù)荷分布情況，計(jì)算出導(dǎo)線截面及電壓損失，基建投資，年運(yùn)行費(fèi)用，有色金屬消耗量等綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件列表比值，確定線路敷設(shè)方式和電纜選型，設(shè)計(jì)要求安全可靠、靈活經(jīng)濟(jì)，敷設(shè)維修方便。（7）設(shè)計(jì)功率因數(shù)裝置。按負(fù)荷計(jì)算求出配電室的功率因數(shù)，計(jì)算達(dá)到供電局要求數(shù)值0.95所需補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功功率，選用合適的補(bǔ)償電容器的規(guī)格和數(shù)量及LC放電裝置，一般按照低壓總功率數(shù)的30%～40%進(jìn)行補(bǔ)償，我公司選用諾基亞電容器進(jìn)行補(bǔ)償，6年內(nèi)保證無(wú)質(zhì)量問(wèn)題。如廠內(nèi)設(shè)備產(chǎn)生有大型諧波，還要考慮串聯(lián)調(diào)諧電抗器。例如鑄鍛分廠的電爐。（8）繼電保護(hù)及二次線路保護(hù)設(shè)計(jì)。隨科技發(fā)展，廠區(qū)中央控制站可對(duì)全廠的智能用電設(shè)備、攝像頭、配電室后臺(tái)數(shù)據(jù)等進(jìn)行監(jiān)控和操作，因此需要在配電室設(shè)備和大型智能設(shè)備上設(shè)置相應(yīng)的控制、信號(hào)、檢測(cè)和繼電器保護(hù)裝置，并對(duì)配電室設(shè)備和大型智能設(shè)備保護(hù)裝置做出整定計(jì)算和檢驗(yàn)其靈敏系數(shù)。設(shè)計(jì)包括繼電器保護(hù)裝置、監(jiān)視及測(cè)量?jī)x表，控制和信號(hào)裝置，操作電源和控制電纜組成的配電室二次接線系統(tǒng)。（9）用電設(shè)備的選型和招標(biāo)。根據(jù)上述統(tǒng)計(jì)的各設(shè)備和其供電回路的短路電流和負(fù)荷額定值，選擇變電所高、低壓側(cè)電器設(shè)備，如隔離開(kāi)關(guān)、斷路器、母線、電纜、絕緣子、避雷器、互感器、開(kāi)關(guān)柜、橋架、照明等設(shè)備。本著“安全規(guī)范、降本增效、便于施工維修” 的原則，滿足現(xiàn)場(chǎng)施工及生產(chǎn)需求。

1.3 如何計(jì)算設(shè)備負(fù)荷

在配電設(shè)計(jì)中，尖峰電流指單臺(tái)或多臺(tái)用電設(shè)備運(yùn)行中的最大負(fù)荷電流。平均負(fù)荷為用電設(shè)備所消耗的電能與所用時(shí)間之比。計(jì)算常選用平均負(fù)荷作為計(jì)算依據(jù)。負(fù)荷計(jì)算方法有需要系數(shù)法、利用系數(shù)法及二項(xiàng)式等幾種。本設(shè)計(jì)采用需要系數(shù)法，主要計(jì)算公式有：

有功功率：P30=Pe·Kd 無(wú)功功率：Q30=P30·tgφ

計(jì)算電流：I30=S30/√3UN 視在功率：S3O=P30/Cosφ

2 電氣施工過(guò)程及需注意問(wèn)題

建筑電氣的施工過(guò)程包括外線工程、廠區(qū)電力配電線路和設(shè)備安裝、建筑防雷與接地裝置安裝三個(gè)方面。

2.1 外線工程

外線工程主要包含供電局變電站到廠區(qū)配電室的線路和廠區(qū)內(nèi)外線部分。外線工程必須滿足國(guó)家施工規(guī)范要求，要求敷設(shè)有鎧甲防護(hù)的電纜，電纜相間絕緣和對(duì)地絕緣良好，如有斷點(diǎn)需增加檢修觀察井，電纜敷設(shè)要求嚴(yán)格按照規(guī)范鋪砂蓋磚，深度一定要在0.8米以下，杜絕野蠻施工，強(qiáng)拉猛拽，損傷電纜，每次電纜施工后必須經(jīng)過(guò)耐壓試驗(yàn)方可使用。外線工程包含路邊環(huán)網(wǎng)柜/高分箱，一般由當(dāng)?shù)毓╇娋诌M(jìn)行施工。

2.2 廠區(qū)電力配電設(shè)備安裝和輸配電線路施工

廠區(qū)用電設(shè)備和配電室內(nèi)的高低壓用電設(shè)備均要求考慮到設(shè)備用電性質(zhì)和負(fù)荷情況，合理選型，要求安全牢固，接地可靠，經(jīng)濟(jì)環(huán)保，實(shí)用美觀、便于維修保養(yǎng)等特點(diǎn)，所有用電設(shè)備和線路均要求接地牢固，避免誤觸電事故的發(fā)生。消防、控制網(wǎng)絡(luò)應(yīng)滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，滿足“近期為主、考慮發(fā)展”要求，便于消防驗(yàn)收和工業(yè)4.0辦公自動(dòng)化的實(shí)施。配電柜/箱要求外觀漂亮、內(nèi)部元器件布局合理、零地排分開(kāi)、配電柜要求經(jīng)過(guò)酸洗磷化處理后鍍鋅制成、內(nèi)部要求銅排連接、元器件選型合理和每面柜子均要求能進(jìn)行遠(yuǎn)程采集監(jiān)控電壓、電流、電度數(shù)、功率因數(shù)等參數(shù)、每面電柜均要求上端有明顯的維修斷電的要求。配電室內(nèi)高低壓設(shè)備和車(chē)間配電設(shè)施我均設(shè)計(jì)配備一個(gè)R485網(wǎng)絡(luò)接口，便于在廠區(qū)中央監(jiān)控室進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和操作，因?yàn)楦骷业耐ㄓ崊f(xié)議不一樣，所以一個(gè)廠區(qū)只能選一家通訊監(jiān)控模塊產(chǎn)品，我公司一直采用“南自電控”的優(yōu)秀產(chǎn)品。配電室內(nèi)變壓器選型因考慮到我公司負(fù)荷性質(zhì)和負(fù)荷情況，我公司一直采用Ynd11-S11型的帶油枕的油浸式變壓器，此款變壓器具有短時(shí)間過(guò)負(fù)荷的能力，并且溫升幅度較低。輸配電線路施工中電纜線應(yīng)滿足設(shè)備和環(huán)境使用要求，充分考慮到短路電流的影響，采用國(guó)家正規(guī)廠家的國(guó)標(biāo)產(chǎn)品，敷設(shè)時(shí)應(yīng)盡量避免接頭，各種明配或暗配的管線都必須遵行橫平豎直。線路中“強(qiáng)弱電不交叉，零線不共用”，嚴(yán)格區(qū)分設(shè)備所需電壓，避免因電壓錯(cuò)誤和相序錯(cuò)誤導(dǎo)致設(shè)備和線路燒毀。電纜線施工過(guò)程中敷設(shè)電纜橫平豎直不交叉，強(qiáng)弱電不共用一個(gè)電纜槽。電纜設(shè)計(jì)滿足2倍的額定電流即可，沒(méi)必要像有的設(shè)計(jì)院按照尖峰電流的4倍進(jìn)行選型設(shè)計(jì)，安全的同時(shí)無(wú)形中浪費(fèi)很多的資金和人力物力資源。

2.3 防雷與接地

（1）防雷設(shè)備包含接閃器和避雷器。其中，接閃器是用來(lái)接受雷擊的金屬物體。避雷器用來(lái)防止雷電產(chǎn)生的過(guò)電壓波沿線路侵入變配電所或其他建筑物內(nèi)，以免危及被保護(hù)設(shè)備的絕緣。避雷器應(yīng)與被保護(hù)設(shè)備并聯(lián)，裝在被保護(hù)設(shè)備的電源側(cè)。（2）防雷措施。室外配電裝置應(yīng)裝設(shè)避雷針來(lái)防護(hù)直接雷擊。在變壓器高壓側(cè)裝設(shè)避雷器，以免雷電沖擊波沿高壓線路侵入變電所。（3）接地。電氣設(shè)備的某部分與大地之間做良好的電氣連接，稱(chēng)為接地。接地線與接地體合稱(chēng)為接地裝置。配電所公共接地裝置的垂直接地鋼管和連接扁鋼，接地電阻應(yīng)滿足以下兩個(gè)條件：RE≤250V/IE；接地電阻應(yīng)為RE≤10Ω。

新建一個(gè)智能化的廠區(qū)，作為工廠供電的設(shè)計(jì)者需全面的了解各方面用電的相關(guān)知識(shí)，嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家不斷更新的用電行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和吸收先進(jìn)的電氣智能知識(shí)，不斷學(xué)習(xí)和整理歸納，希望我的工廠供電的設(shè)計(jì)理念：“安全規(guī)范、合理規(guī)劃、嚴(yán)謹(jǐn)設(shè)計(jì)、規(guī)范施工、節(jié)能降耗、智能監(jiān)控”能夠幫助大家。

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