文献综述
电气工程及自动化
工厂供电工程设计
摘要：
工厂供电设计的基本内容主要包括工厂变配电所设计、工厂高压配电线路设计、车间低压配电线路设计和工厂电气照明设计。工厂供电设计通常分为初步设计、技术设计和施工图设计三个阶段，对于工程规模较小或技术不太复杂的工程也可分为初步设计和施工图设计两个阶段。
关键词：变配电所；工程设计；问题
1．引言
供电系统在企业电力系统中占有重要地位, 它能否安全、稳定、可靠地运行, 不但直接关系到企业用电的畅通, 而且涉及到电力系统运行正常。变配电该所设计是工程建设中非常普通又非常重要的一项工作, 其规范性和技术性都很强, 许多方面涉及到国家强制性条文的贯彻落实, 且要满足当地供电部门的具体要求, 否则会出现种种问题, 影响设计质量和工程进度 [1]。
在供配电系统中，变配电所的设计是很重要的一环。它涉及到负荷计算，负荷等级的确定，短路电流的计算及相关的动热稳定校验。变压器的选定、电费的计量和功率因数的补偿等，有时还要满足对谐波的抑制要求和对低压出线回路的漏电电流进行监测。变电所设计的安全性还可能影响到整个城市电网，所以当地的供电部门往往要对施工图进行审查，以符合安全和计量的需要。下面就高压供配电系统主接线的确定、短路电流的计算、设计中常见问题等进行探讨[2]。
2.工厂供电设计内容
2.1设计的任务与原则
工厂供电设计的任务是保障电能从电源安全、可靠、经济、优质地送到工厂的各个用电部门。工厂供电设计必须严格遵守国家的有关法令、法规、标准和规范，执行国家有关方针、政策，如节约有色金属，以铝代铜，采用低能耗设备以节约能源等。必须从全局出发，按照负荷的等级、用电的容量、工程特点和地区供电规划统筹规划，合理确定整体设计方案。工
厂供电设计应做到供电可靠、保证人身和设备安全。要求供电电能质量合格、优质、技术先进和经济合理。设计应采用符合国家现行标准的效率高、能耗低、性能先进的设备。应根据整个工程的特点、规模和发展规则，正确处理工程的近、远期的建设发展关系，以近期为主，远、近结合，适当考虑扩建的可能性[3]。
2.2设计的步骤
工厂供电设计按照基本建设程序，对于新建工程的供电设计，是在整个工程的总体规划方案确定之后进行的，并应与土建、机械各个专业设计方面密切配合。
工厂供电设计通常分为初步设计、技术设计和施工图设计三个阶段，对于工程规模较小或技术不太复杂的工程也可分为初步设计和施工图设计两个阶段。
（1）初步设计的主要步骤和内容：
1）收集和供电设计有关的原始资料；
2）根据设计任务书的要求，按照工程总体规划确定的方案计算工厂的负荷，确定工厂的最大用电量和年电能需要量；
3）和供电部门协调确定工厂的供电电压及进线方式，签订供用电协议；
4）确定工厂的总体供电方案；
5）列出主要电气设备和材料清单；
6）编写设计说明书和计算书，除包括上设计内容之外还应有工程技术经济指标分析、施工要求和其他工种配合及工程总概算及说明；
7）绘制设计图样，主要包括供电系统总体布置图、供电系统的主电路图、变配电所的平面布置图等。
（2）施工设计的主要步骤和内容：
施工设计是指在扩大初步设计方案和概算经上级主管部门批准后为满足安装施工而进行的设计，重点是绘制施工图。
1）调整和修改初步设计中有关资料和计算数据；
2）绘制全套的施工图样，包括变配电所和各个工程的平面图和断面图，各种电气设备的安装图，各种部件制造和安装图，如需要还应另外编写施工说明书；
3）编制设备和材料份总明细表；
4）编制较详细准确的工程预算[4]。
2.3电气设备的选择
变电所高（低）压电气设备的选择是输配电线路及变电所设计的主要内容之一。正确地
选择电气设备，保证电气设备在供电网络中能够安全、可靠、经济运行。
首先根据正常工作要求和环境条件以及技术先进性、合理性的要求，初步确定其型号规格，然后进一步进行各项校验，即按正常运行条件选择电气设备，按短路条件校验电气设备[5]。
2.4配电线路设计
厂区高压配电系统接线方式有放射式、树干式和环式及混合式等各种方案。设计时应根据负荷可靠性的要求、厂区负荷分布情况及运行维护情况来选择使用 [6]。
厂区高压配电电压一般采用10kV，如工厂6kV设备容量较大或者供电电源的电压为6kV 时可采用6kV；如工厂总负荷较大，而且6kV和10kV的负荷比重相接近可采用两种配电电压6kV和10Kv,由三绕组变压器供电[7]。
2.5 短路电流计算
工厂供电系统的设计和运行中不仅要考虑正常运行状态，还要考虑可能发生的故障及非正常工作状态。其中短路故障危害最大，短路的电流引起的电器设备热效应和力效应使设备损坏，电压降落严重影响非故障原件的正常运行。但是只要正确选择电气设备，满足短路电流的动、热稳定要求，采取限制短路电流的措施就可以完全消除或减轻短路电流的危害[8]。
2.6 防雷保护和接地装置的设计
供电系统过电压主要有两大类，一类是由大气中雷电引起的，称为大气过电压或雷电过电压。大气过电压防护雷击的地点有课分为两种，一种是预防雷电直接击中被保护物，一般用避雷针或避雷线进行保护，称为直击雷保护。另一类是预防雷电击中架空避雷或线路附近地面后供电网络中产生雷击感应电压，称为雷电感应电压，一般用避雷器和采用相应接线方式等。供电系统另一类过电压是供电系统内部引起的，主要由供电系统中操作、系统内部谐振以及弧光接地等引起，统称为内部过电压，一般是用避雷器及相应措施来预防[9]。
接地装置变电所主要有扁钢、圆钢、角钢或钢管组成，埋于地底0.51m处。圆钢直径≥10mm，扁钢截面积≥25?4mm，扁钢及角钢厚度≥4mm，钢管壁厚≥3.5mm在腐蚀性较弱的土壤中，应采取热镀锡等防腐措施或加大截面积。接地线与水平埋设接地体截面相同[10]。
为防止雷真击于变电所可以装设避雷针，应时所有设备都处于避雷针保护范围之内。宁外，还应采取措施防止雷击避雷针时发生反击事故[11]。
2.7 变配电所的布置
变配电所选址应根据下列要求综合考虑而确定：
(1)接近负荷中心；
(2)接近电源侧；
(3)进出线方便；
(4)运输设备方便
(5)不应设在有剧烈震荡或高温的场所；
(6)不应设在地势低洼和可能积水的场所；
(7)不应设在有爆炸危险的区域内；
(8)不应设在有火灾危险区域的正上方或正下方[12]。
总体的布置的要求如下：
(1)布置紧凑合理，便于设备的操作、搬运、检修、维护、试验和巡逻，还要考虑到发
展的可能性。
(2)10kV变配电所宜单层布置，当采用双层布置时，变压器室应设在底层。
(3)配电室、变压器室、电容室的门应向外开，相邻配电室之间有门时，该门应双间开
启或向低压方向开启。
(4)应设置火灾自动报警系统和制动灭火系统等要求[13]。
3.总结
变配电所作为工厂供配电的中心环节，其安全性在设计中是始终要注意的问题，在满足安全的基础上，如何使设计优化，并使其合理而经济，也是设计人员、用户和电力部门共同关心的问题。
参考文献
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[5] 刘介才.工厂供电[M].北京：机械工业出版社，2003.
[6] 刘介才.工厂供电设计指导[M].北京：冶金工业出版社，2004.
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[8] 翁双安.供电工程[M].北京：机械工业出版社，2004.
[9] 唐志平.供配电技术[M].北京：中国电力出版社，2004.
[10] 夏道止.电力系统分析[M].北京：中国电力出版社，2004.
[11]Z. Stojkovi?, M. S. Savi?.configuration influence on the estimated lightning
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[12] 姚春球.发电厂电气部分[M].北京：中国电力出版社，2004
[13] 雍静.供配电系统[M].北京：机械工业出版社，2003,8.