謝岳珊

摘要：隨著工業(yè)自動(dòng)化的逐步深入和發(fā)展，近年來，我國的工業(yè)用電總額一直持續(xù)呈現(xiàn)出快速上漲的趨勢。減少電力資源損耗，降低企業(yè)用電成本，已經(jīng)成為當(dāng)前企業(yè)亟待解決的重要問題?；诖?，文章作者分析了我國工業(yè)供配電設(shè)計(jì)的工作現(xiàn)狀，并針對(duì)其存在的一些問題給出了具體的解決策略。希望能夠以為同行業(yè)提供參考，以促進(jìn)我國電力事業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：工業(yè)供配電設(shè)計(jì);常見問題;解決對(duì)策

工業(yè)配電線路通常接線方式都比較復(fù)雜，而且范圍廣、路線長，又長期暴露在空氣中風(fēng)吹雨淋，因此極容易產(chǎn)生運(yùn)行故障[1]。如果因供電系統(tǒng)發(fā)生故障造成企業(yè)生產(chǎn)線停車，就會(huì)給用電單位和供電企業(yè)雙方都帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，科學(xué)合理的配供電設(shè)計(jì)方案，對(duì)于維護(hù)供配電系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定，保障用電單位的正常用電具有十分重要的作用。隨著電氣自動(dòng)化技術(shù)的不斷進(jìn)步，目前已經(jīng)有多種繼電保護(hù)設(shè)備及技術(shù)在工業(yè)配供電系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用，為系統(tǒng)的穩(wěn)定性提供了一定的保障。但是，在具體的工作過程中，仍然存在著許多的不足之處，如設(shè)備質(zhì)量不合格、保護(hù)措施選擇不合理、外部環(huán)境改變對(duì)設(shè)備造成影響等諸多問題，需要設(shè)計(jì)人員逐步去解決和完善。

一、供配電設(shè)計(jì)中存在的問題

（一）設(shè)備質(zhì)量存在的問題

供電設(shè)備的質(zhì)量是決定供配電系統(tǒng)運(yùn)行效率的基本因素。在實(shí)際的系統(tǒng)工作過程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)變電器容量不足以及電表規(guī)格不符而造成的系統(tǒng)線路故障，嚴(yán)重影響了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性[2]。影響設(shè)備質(zhì)量的因素有很多種，其中最主要的是一些企業(yè)為了壓縮設(shè)備成本，選購的電氣設(shè)備或更換的零部件質(zhì)量不達(dá)標(biāo)?；蛘呤怯捎陔娬举Y金不足，設(shè)備更新?lián)Q代不夠及時(shí)，購置的設(shè)備質(zhì)量存在問題，導(dǎo)致所使用的設(shè)備經(jīng)常出現(xiàn)機(jī)構(gòu)失靈、絕緣故障、監(jiān)控信息不足等問題，無法保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。其次是對(duì)變壓器等設(shè)備設(shè)計(jì)的位置不合理或者缺少相關(guān)的保護(hù)措施，也會(huì)影響設(shè)備的使用效果和使用壽命。例如電源的自動(dòng)切換裝置不夠穩(wěn)定、整機(jī)抗干擾能力不足等。此外，由于部分工業(yè)配供電線路都是露天作業(yè)，其所處的自然環(huán)境及氣候的變化也會(huì)對(duì)供電設(shè)備的質(zhì)量造成不同程度的影響[3]。例如電線或者電氣設(shè)備因大風(fēng)拉扯或者雷電襲擊而導(dǎo)致?lián)p壞等。

（二）監(jiān)測系統(tǒng)存在的問題

監(jiān)控系統(tǒng)是變電站電力系統(tǒng)的重要核心組成部分。它的主要工作內(nèi)容就是負(fù)責(zé)監(jiān)控電站設(shè)備的整個(gè)發(fā)電及送電過程。通過監(jiān)控系統(tǒng)，可對(duì)電站內(nèi)部運(yùn)行的設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。有利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障，并正確處理突發(fā)事故和進(jìn)行事故隱患排除等工作。此外，監(jiān)測系統(tǒng)還能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中各項(xiàng)數(shù)據(jù)的變化情況，并對(duì)收集到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析處理，再根據(jù)整合之后的結(jié)果進(jìn)行合理的資源分配[4]。因此，一套科學(xué)完善的監(jiān)測系統(tǒng)，是確保電站能夠正常供電的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。而目前一些小型供配電站由于缺少資金或者監(jiān)管不到位，系統(tǒng)監(jiān)測設(shè)備更新?lián)Q代不及時(shí)，導(dǎo)致監(jiān)測不夠靈敏，對(duì)數(shù)據(jù)的收集和分析也不夠精確，常常會(huì)出現(xiàn)一些運(yùn)行故障。比如當(dāng)系統(tǒng)某個(gè)區(qū)域突然出現(xiàn)用電高峰時(shí)，監(jiān)測系統(tǒng)由于監(jiān)測失利或者分析不精準(zhǔn)，未能及時(shí)作出適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)，就會(huì)造成變壓器因超負(fù)載而發(fā)生故障，從而影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

（三）防雷設(shè)計(jì)存在的問題

防雷裝置是供配電系統(tǒng)中一項(xiàng)重要的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，其設(shè)計(jì)的合理性決定了電網(wǎng)的整體安全性[5]。尤其是在工業(yè)供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，由于線路長期裸露在外，極容易遭受自然界的雷電攻擊，因此，在線路設(shè)計(jì)時(shí)，必須要根據(jù)企業(yè)所在地域的氣候環(huán)境特點(diǎn)來合理選擇防雷壁壘、接線位置和保護(hù)措施。然而目前的供配電系統(tǒng)在進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)時(shí)，常常會(huì)忽略了接地電阻、高頻放電或避雷滅弧電壓、安裝最大范圍等檢驗(yàn)計(jì)算步驟等，導(dǎo)致在雷電天氣高發(fā)的季節(jié)里，設(shè)備因遭到雷擊而出現(xiàn)損壞的現(xiàn)象。因此供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)當(dāng)中必須要注重防雷設(shè)計(jì)工作，在室外安裝防雷針是最基本的防雷措施，在高壓線路中也必須要采取防雷保護(hù)措施。

（四）電壓系統(tǒng)存在的問題

電壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也是影響工業(yè)供配電效果的一個(gè)重要因素。在設(shè)計(jì)過程中需要根據(jù)電流消耗量來確定導(dǎo)線的橫截面積。這就要求設(shè)計(jì)師能夠準(zhǔn)確了解企業(yè)用電狀況，從而做出精確地計(jì)算，才能夠有效減少電壓的損耗，使電壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)更具經(jīng)濟(jì)性[6]。而在實(shí)際的配電系統(tǒng)中，企業(yè)往往從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，只考慮通過節(jié)省電流的消耗來減少用電量，而忽略了對(duì)電壓系統(tǒng)技術(shù)以及總降壓區(qū)域位置方面的考慮，從而導(dǎo)致電壓系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定，進(jìn)而造成供配電系統(tǒng)整體效率低下。此外，由于變配電站的設(shè)備各個(gè)部件新舊程度不同、品牌生產(chǎn)廠家不同、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)也不同。這就對(duì)系統(tǒng)的兼容性提出了很大的挑戰(zhàn)，同時(shí)也是目前工業(yè)供配電系統(tǒng)運(yùn)行不夠穩(wěn)定的一項(xiàng)重要原因。一旦系統(tǒng)的兼容能力不足，變配電站還需要為每一套設(shè)備都配備特殊的轉(zhuǎn)化器件，不僅增加了生產(chǎn)成本，同時(shí)也造成了不必要的資源浪費(fèi)。因此，在進(jìn)行高、低電壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，還需要注重考慮系統(tǒng)的整體兼容性。

二、優(yōu)化供配電設(shè)計(jì)的具體策略

（一）正確選擇高、低壓供配電系統(tǒng)

在進(jìn)行工業(yè)供電線路的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)首先準(zhǔn)確收集企業(yè)設(shè)計(jì)的容量和傳輸距離等用電數(shù)據(jù)，然而依據(jù)企業(yè)實(shí)際用電狀況，在滿足用戶基本要求的同時(shí)，合理分配高中低壓配電系統(tǒng)，以最大程度優(yōu)化企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益[7]。不同行業(yè)以及不同的地理環(huán)境對(duì)于高低壓系統(tǒng)的需求也有所不同，因此，高低壓系統(tǒng)（如圖1）的選擇必須要以用戶的設(shè)備容量和對(duì)電力的實(shí)際需求為依據(jù)。對(duì)于低壓系統(tǒng)的選擇，要充分考慮到是否能夠滿足低壓設(shè)備對(duì)電壓的要求，以滿足企業(yè)生產(chǎn)的正常需要。

（二）嚴(yán)格劃分電力負(fù)荷

準(zhǔn)確計(jì)算電力負(fù)荷是優(yōu)化供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)效果的重要因素之一，只有通過前期精準(zhǔn)的預(yù)算，用戶才能夠確定生產(chǎn)所需的總負(fù)電荷總額（如圖2），繼而計(jì)算出各分支線路的分負(fù)荷。在企業(yè)生產(chǎn)中通常都會(huì)使用一些大型的電氣設(shè)備，這些設(shè)備不僅耗電量巨大，而且國家對(duì)其負(fù)荷分類也有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。由于不同企業(yè)不同設(shè)備形式的電力負(fù)荷電價(jià)也不相同，設(shè)計(jì)師在進(jìn)行供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)對(duì)于不同的電價(jià)負(fù)荷進(jìn)行嚴(yán)格的劃分，以便于為企業(yè)后期計(jì)算電費(fèi)時(shí)提供方便。對(duì)于用電單位來說，嚴(yán)格劃清電力負(fù)荷的界限也有利于企業(yè)掌控用電情況，從而控制生產(chǎn)成本。

（三）對(duì)電力負(fù)荷進(jìn)行分級(jí)設(shè)計(jì)

首先供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須要滿足用戶的日常用電需求。針對(duì)這一問題，在日常的電力輸送過程中，由于不同的電氣設(shè)備，對(duì)于電力的具體需求量也具有較大的差異性，因此，在運(yùn)動(dòng)過程中，如果不對(duì)電力復(fù)合進(jìn)行分級(jí)設(shè)計(jì)，造成電能損耗就可能會(huì)影響到電氣設(shè)備的使用壽命。為了能夠保障供配電系統(tǒng)能夠平穩(wěn)地運(yùn)行，在設(shè)計(jì)電路時(shí)，應(yīng)該采用分級(jí)配電系統(tǒng)，確保電路，就算由于故障導(dǎo)致中斷，也存在備用電源可以為整個(gè)電路的供電提供二次保障。除此之外，在設(shè)計(jì)分級(jí)電力復(fù)合系統(tǒng)時(shí)，為了避免備用電源與主電源之間相互影響而發(fā)生意外事故，還應(yīng)該另外配置一個(gè)緊急預(yù)備電源，以備不時(shí)之需。以此來形成三級(jí)供電系統(tǒng)，在建設(shè)應(yīng)急系統(tǒng)時(shí)，設(shè)計(jì)師應(yīng)該根據(jù)用戶的實(shí)際耗電情況，計(jì)算出電力的負(fù)荷量，然后選擇發(fā)電機(jī)組的模式。在進(jìn)行二次復(fù)核工程的具體建設(shè)過程中，還應(yīng)該用到相應(yīng)的繼電保護(hù)裝置（如圖2）保障線路即使在故障的狀態(tài)下，也能夠持續(xù)供電，確保用電單位的穩(wěn)定性。目前，機(jī)電系統(tǒng)保護(hù)措施主要包括了相間短路保護(hù)、后備保護(hù)、外部接地短路時(shí)的零序電流保護(hù)等等內(nèi)容。通過在繼電保護(hù)工程中，選擇合理的繼電保護(hù)措施，從而為分級(jí)電力負(fù)荷的設(shè)計(jì)提供強(qiáng)大的后盾。

（四）合理選擇配變電所的位置

一般來說，正常的配電站都需要有高壓和低壓兩組不同的配電室。在進(jìn)行線路設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)用電單位不同的設(shè)備配置來選擇合理的項(xiàng)目配置，從而確保高壓和低壓不同線路之間設(shè)備安裝配置符合國家標(biāo)準(zhǔn)。為了保障供配電系統(tǒng)的最佳運(yùn)轉(zhuǎn)效率，應(yīng)合理選擇變電站的地理位置，應(yīng)保證分布在負(fù)載中心周圍，如果受實(shí)際環(huán)境所限制，出現(xiàn)配電設(shè)備之間距離過大的情況時(shí)，應(yīng)在變壓器周圍設(shè)置兩個(gè)間距不小于50cm的出口，以方便各線路的順利接入。

（五）完善中央控制系統(tǒng)

隨著信息科技的不斷進(jìn)步，數(shù)字化的操作系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)當(dāng)中。由于智能化的操作系統(tǒng)中需要使用大量的電子設(shè)備和信息技術(shù)，因此，如何確保這些設(shè)備互相兼容，彼此之間協(xié)調(diào)有序的安全運(yùn)行就變得非常關(guān)鍵?；诖?，我們可以在進(jìn)行線路設(shè)計(jì)時(shí)首先建設(shè)一個(gè)完善的中央控制系統(tǒng)，然后通過不同的通訊規(guī)約及接口來控制所有的子系統(tǒng)，就能夠兼容多種設(shè)備系統(tǒng)，進(jìn)而有效實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)內(nèi)部的自動(dòng)化調(diào)控。此外再加入一套完善的監(jiān)控系統(tǒng)和具備多種報(bào)警方式的報(bào)警系統(tǒng)，就能夠使工業(yè)供配電系統(tǒng)得到有效優(yōu)化。

結(jié)語：

由此可見，我國目前的工業(yè)配供電設(shè)計(jì)中仍然存在著諸多問題需要廣大技術(shù)人員去共同研究和解決。因此，在不同的用電企業(yè)中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)先進(jìn)技術(shù)的探索及創(chuàng)新工作，同時(shí)應(yīng)加大對(duì)設(shè)計(jì)人才的培養(yǎng)力度，只有優(yōu)秀的設(shè)計(jì)人才配合先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)，才能夠加速我國工業(yè)供配電行業(yè)的發(fā)展進(jìn)程，給社會(huì)和企業(yè)建設(shè)提供更為優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。

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