浅析工业厂房供配电设计

郑国琪

摘要：目前，电能仍是我国工业生产中的重要能源，工业厂房电能的合理利用，是工业生产顺利经济运行的主要因素。因此，如何做好工业厂房的供配电设计是现今人们关注的主要问题，本文就工业厂房供配电设计进行了相应的探讨。

关键词：工业厂房;供配电设计;原则;问题

1.工业厂房供电设计的一般原则

按照国家相关标准如GB50054《低压配电设计规范》，GB50053《10kv 及以下设计规范》，GB50052《供配电系统设计规范》等的规定，在进行工业厂房供配电设计时应遵循以下原则：（1）先进合理，安全可靠的原则;在进行设计时应做到保证电能质量合格，供电可靠，确保设备和使用人员的安全，并采用高效率，低能耗，经济合理，技术和性能先进的电气产品。

（2）执行政策，遵守规程的原则;在进行供配电设计时必须遵守国家和地方的相关标准和规定，落实相关的政策、方针以及技术标准，包括能源和材料节约等方面的技术经济政策。

（3）统筹兼顾，全局出发的原则;在供配电设计工程中我们要根据工程特点，地区供电条件，用电容量，负荷性质等因素，全面考虑，确定合理的设计方案。工业厂房的供配电设质量直接影响到工厂的生产及发展，是整个工厂设计中的重要组成部分。作为从事工业厂房供配电设计的技术人员，必须了解和掌握相关的供配电设计知识，以便更好的做好设计工作。

（4）考虑发展，近期为主的原则。

在进行工业厂房供配电设计时应根据工厂的规模，特点和发展规划，适当考虑扩建的可能性，然后正确处理远期发展与近期建设的关系，做到远近结合。

2.工业厂房供配电设计中导线、电缆的选择

导线和电缆的选择是供配电设计中的重要内容之一，要切实保证工厂供配电的安全运行状态，就要注意选择电线，电缆。考虑在发热条件下的电缆导线的允许载流量、电压损失、经济电流密度、机械强度、短路稳定等因素，并应考虑不平衡电流、零序电流及谐波对导线和电缆的影响。

3.工业厂房供配电设计要点

3.1 高、低压配电系统设计在进行工业厂房高压配电系统设计时，应该先根据厂内的用电，确定厂区内的配电电压，了解总降压变电所的位置和负荷的布局，并制定几种可行的高压配电布置方案，然后从中选择电损小、投资少、可靠性较高和经济效益高的方案来实施，同时考虑企业的发展和适当留有技术改造的可能。

在进行工业厂房低压配电系统设计时应国家相关标准做到供电可靠，电能质量好，满足生产要求。对于不同级别负荷应分别对待，配电系统应简单、可靠、操作方便。常见的接线方式有放射式、树干式、链式和环网式。

3.2 改善功率因数装置设计工业企业中存在大量的感性负荷，因此在进行工业厂房供配电设计时，应该考虑对功率因数装置的改善设计。首先，合理选用电动机的容量，提高变压器的负荷率（75%-80%较合适），提高自然功率因数。然后，根据总降压变电所的功率因数进行负荷计算，在得到功率因素后，求出供电部门要求的补偿无功率，采用并联电容器补偿装置，提高功率因数。此外，还可以根据实际情况选择同步电動机补偿法，输出无功功率，使功率因数得到提高。

4.防雷与接地设计

4.1 防雷防雷设备包括避雷器和接闪器。避雷器是用来防止雷电产生的过电压波沿线路侵入变配电所或其它建筑物内，以免危及被保护设备的绝缘。避雷器的型式，主要有阀式和排气式等。接闪器就是专门用来接受直接雷击（雷闪）的金属物体。避雷器应与被保护设备并联，装在被保护设备的电源侧。当线路上出现危及设备绝缘的雷电过电压时，避雷器的火花间隙就被击穿，或由高阻变为低阻，使过电压对大地放电，从而保护了设备的绝缘。

4.2 变配电所的防雷措施

（1）低压侧装设避雷器低压侧装设避雷器是十分必要的，防止沿着低电压线路和电力变压器的绝缘被雷电击穿侵入。如不在低压侧装设避雷器，以下情况会产生严重后果：a）雷直击低压线路或低压线路遭受感应雷，使低压侧绝缘损坏。

b）低压侧受雷击使高压侧绝缘损坏，这是因为此时通过电磁耦合，在高压侧绕组也会出现与变压器变比成正比的过电压（正变换过程），由于高压侧绝缘的裕度比低压侧小，所以可能造成高压侧绝缘损坏。

c）雷直击高压线路或高压线路遭受感应雷，此时避雷器动作，在接地电阻上产生压降。这一压降将作用在低压侧中性点上，而低压侧出线，此时相当于经导线波阻接地，因此接地线上产生的高电位的绝大部分都加在低压侧出线上了。

（2）高压侧装设避雷器主要用来防止雷电冲击波沿高压线路侵入变电所，以保护主变压器。应将变压器的金属外壳和低压侧中点与避雷器的接地端连在一起。在每路进线母线和终端上，安装阀式避雷器。在有电缆引入的架空线路终端安装排气式避雷器，电缆头外壳与接地端连接后再接地。

（3）在配电所属于室内型或者位置位于有防雷设施的高建筑内时，可以不用考虑雷击保护。否则需要在装设避雷针来防止雷击。

4.3 架空线路的防雷措施

（1）个别绝缘薄弱地点加装避雷器对架空线路上个别绝缘薄弱地点，可装设排气式避雷器或保护间隙。

（2）利用三角形排列的顶线兼作防雷保护线三角形排列的顶线绝缘子装以保护间隙。可以在出现雷电过电压时，顶线绝缘子上的保护间隙被击穿，通过其接地引下线对地泄放雷电流，从而保护了下面两根导线，也不会引起线路断路器跳闸。

（3）提高线路本身的绝缘水平在架空线路上，可采用瓷横担或木横担等高级绝缘结构，以提高线路的防雷水平。

4.3 接地与接地装置设计人们使用的各种电气装置和电气系统都需要以大地的点位为零电位作为参考电位，为此需与大地作电气连接以取得大地电位，这被称作接地。将金属导体埋在地下并在与大地直接接触，称为接地极，或叫接地体。连接接地体与设备，金属设备接地导体部分，称为接地线。接地线的装置，接地线在正常情况下不通过电流，但在故障情况下要通过故障电流。

“地线”、“零线”等词语，我国已经废止，按照IEC 标准提出了TN-C、TN-S、TN-C-S、TT、IT 等接地系统。在IEC 标准中，对每个字母都有明确的定义，不会引起混淆。“零线”的术语，实际指的是TN-C 系统中的PEN 线，由于对这一术语概念不清，原本不应重复接地的中性线常被错误地重复接地。

TN-C 系统内的PEN 线兼起PE 线和N 线的作用，可节省一根导线，比较经济。但从电气安全着眼，此系统存在很多不安全因素，除特殊情况外现已很少采用。

TN-S 系统适用于内部设有变电所的建筑物，特别是在有爆炸危险和大量信息设备的场所。

TN-C-S 系统自电源到另一个建筑物用户电气装置之间节省了一根专用的PE 线，在减少共模电压干扰方面，TN-C-S 系统优于TN-S系统。

TT 系统内各个电气设备和各组电气设备可各自有自己的接地极和PE 线，适用于无等电位联结的户外场所，如路灯、施工场地等。

IT 系统适用于对供电不间断要求很高的场所，如矿井下、钢铁厂等。

5. 结束语

综上所述，电力系统在工业厂房生产中具有重要的作用，它对于工业厂房降低生产成本、提高生产效率，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具有积极的作用。

参考文献

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