石磊

【前言】

自從進入第三次工業(yè)革命后，生產(chǎn)制造各個環(huán)節(jié)已越來越離不開電。不管是機械驅動做功，改變物料的位置或改變物料的形態(tài);還是加熱改變物料的溫度及物料的物理狀態(tài)，乃至是保持制造環(huán)境的溫度、濕度的保持;甚至是自動化控制需要的電信號傳導;這些多是建立在電力應用之上。電這種應用場景多、易控制、清潔衛(wèi)生的能源，可以說已經(jīng)成為了現(xiàn)在工業(yè)的靈魂。所以對于一座新工廠的建設，其整體的電力設計則至關重要。

一、工程簡介

某環(huán)保技術有限公司一車間，地上三層，建筑面積23377㎡。鋼筋混凝土框架結構，現(xiàn)澆混凝土保溫上人屋面。層高7m，建筑高度21.15m。丙類廠房。該企業(yè)為中國膜工程協(xié)會副理事長單位和高新技術企業(yè)，主要從事電除鹽（EDI）、超濾（UF）、微濾（MF）和膜生物反應器（MBR）膜產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)、和銷售，是國內(nèi)膜行業(yè)中少數(shù)產(chǎn)品覆蓋齊全的企業(yè)之一。

二、變配電系統(tǒng)設計

1.負荷等級及容量

根據(jù)本工程各類負荷的重要性和對供電可靠性要求，依據(jù)《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》（GB50052-2009）及《建筑設計防火規(guī)范》，應急照明、消防水泵等消防用電等為二級負荷。其它用電負荷為三級負荷為三級負荷。

總計算負荷為：984.15kva.由廠區(qū)10kV總開關所引來兩路10kV電源至車間變電所高壓開關室。

2.變配電所

在車間一層中間設置一10kV車間變電所，設有高壓開關室、低壓開關室、變壓器室，選用兩臺干式變壓器，變壓器變壓比10kV/0.4kV;接線組別Dyn11;容量為1250kva，負荷率0.78%。

高壓系統(tǒng)采用單母線接線方式。低壓系統(tǒng)采用單母線分段方式。兩臺進線開關與母線開關互為機械電氣連鎖，同時只能合兩個開關。在平時母聯(lián)開關斷開。本工程低壓系統(tǒng)采用TN-S系統(tǒng)接地形式。

功率補償：采用低壓側集中補償，設置無功功率自動補償柜垢，補償后功率因數(shù)將達0.95.

3.配電系統(tǒng)

（1）10kv電源進線采用鎧裝高壓聚氯乙烯電纜YJV22-10kv，沿室外電纜溝敷設。高壓柜至變壓器采用高壓聚氯乙烯電纜YJV-10kv.

（2）變壓器至低壓配電室低壓配電柜采用密集銅母線。

（3）低壓配電系統(tǒng)。采用400/230v低壓供電。

（4）由低壓配電室放射室供電至各開關柜，再由開關柜送電到照明箱和各設備動力箱。每個低壓回路負荷控制在2500kw內(nèi)，線路長度均小于200m。電纜采用阻燃聚氯乙烯電纜WDZA-YJV-1kV/0.75kV。

電纜沿電纜橋架敷設。電纜橋架利用廠房鋼屋架或混凝土柱子懸吊支撐。懸吊支架間距不大于1.5m。電纜托盤容積率不超過40%。

4.照明系統(tǒng)

整個廠房照明包括正常照明及應急疏散照明。

廠房大部分采用熒光燈，光照明光源采用顯色指數(shù)Ra大于80;統(tǒng)一眩光值UGR控制在18以內(nèi)。熒光燈安裝方式主要采用懸吊鋁合金線槽布燈及敷設線路。

在紡絲間和精餾塔區(qū)域采用防爆燈具并采用鋼管配線，照明開關安裝在房門外側墻上。應急疏散照明采用自帶蓄電池燈具，其連續(xù)供電時間不小于60分鐘，變配電所、水泵房供電時間為連續(xù)180分鐘），采用220V電源供電，光源為壽命長的節(jié)能燈管。疏散指示標志間距按照≤20m設置。

5.防雷接地

（1）防直擊雷：本工程按第二類防雷設計，主要防直擊雷沖擊及感應雷擊。由于各建筑主體結構為框架結構，因此，混凝土屋面采取在屋面女兒墻上敷設φ12鍍鋅圓鋼避雷帶，廠房采用鋼屋面作防雷接閃器，并在整個屋面組成不大于10m*10m或12m*8m的網(wǎng)格。在建筑屋面四周平均選擇間距不大于18m的框架柱內(nèi)對角兩根主筋作為防雷接地引下線。

（2）防感應雷及雷電波入侵措施：在高壓配電裝置各相裝設避雷器;在低壓配電裝置及各層配電箱裝設過電壓保護器;在電話系統(tǒng)、網(wǎng)絡系統(tǒng)及有線電視系統(tǒng)進線端裝設過電壓保護器。

（3）接地：本工程將防雷接地及保護接地采用共用接地網(wǎng)，高壓部分采用接地保護，低壓部分采用接零保護，要求所有用電設備不帶電金屬外殼及金屬管道、支架等均與共用接地網(wǎng)連接，以保證安全。共用接地網(wǎng)要求接地電阻不大于1歐姆。

三、設計中應考慮的若干因素

1.應遵循的原則

（1）設計過程中首先應遵守規(guī)程、執(zhí)行政策。這是最重要的一點原則，這關乎到工程的嚴謹性，風險整體可控性以及全局的服從性。

（2）同時也要考慮配電系統(tǒng)的安全可靠、先進合理。安全是1，效率是1后面的0，沒有安全的效率對于企業(yè)來說是沒有效益的。

（3）然后不光是只考慮近期產(chǎn)能，還需要根據(jù)市場前景合理規(guī)劃未來的產(chǎn)能擴充預留。

（3）最后整個工廠的配電設計要從全局出發(fā)、統(tǒng)籌兼顧。不能一味為了本專業(yè)的方便而忽視相關配合專業(yè)的實施困難，這回造成工程整體的成本、進度、安全不可控，同時也難以達到最終預設的目標。

2.應注意的要點

（1）首先要考慮的是負荷計算的準確性，計算過程中不僅要考慮好設備暫載率，還應考慮好和工藝設備使用的同時系數(shù)，然后計算得出準確的需要系數(shù)。再結合考慮cosψ，最終算得準確的視在功率。

（2）變電所位置盡可能靠近負荷中心，同時考慮電源進線方向、土建結構、通風換氣、消防疏散等諸多因素。以此來滿足配電系統(tǒng)的經(jīng)濟性、可靠性、安全性。

（3）改善功率因數(shù)裝置設計根據(jù)負荷的具體情況計算出總降壓變電所的功率因數(shù)，通過查表計算出達到供電部門要求數(shù)值所需補償?shù)臒o功率。

（4）工程配電設計中要考慮二次諧波危害的防護。二次諧波隔離成功與否，直接影響工廠設備的可靠性及稼動率。

結語：

綜上所述，現(xiàn)代化生產(chǎn)工廠正逐步由工業(yè)3.0邁步到工業(yè)4.0的智能化生產(chǎn)，電能除了擁有動力屬性外，更多的是控制屬性，其供電的電能質量直接關乎生產(chǎn)的效率、質量、安全。因此通過對供配電系統(tǒng)的優(yōu)化設計、不斷完善，盡可能提高電能的可靠性，是未來發(fā)展方向。

參考文獻：

[1]《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》GB50052-2009

[2]《低壓配電設計規(guī)范》GB50054-2011

[3]《建筑物防雷設計規(guī)范》GB50057-2010

[4]《建筑設計防火規(guī)范》GB50016-2014

[5]胡玉霞：淺論諧波污染與治理;（2010）