工程供配電的優(yōu)化設(shè)計(jì)要點(diǎn)

劉金釗

（天津市龍宇達(dá)電力工程設(shè)計(jì)有限公司，天津 300384）

0 引 言

電力在現(xiàn)代工程中占居重要地位，如果沒有電力供應(yīng)，工程系統(tǒng)的各個(gè)部分都將無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)，甚至?xí)斐晒こ贪c瘓。因此，工程設(shè)計(jì)時(shí)要注重工程供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)，使電能輸送簡(jiǎn)單化、安全化、節(jié)能化[1]。要做好工程供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，必須把握供配電設(shè)計(jì)的五大關(guān)鍵步驟，通過研究對(duì)比，進(jìn)而使工程電力系統(tǒng)達(dá)到安全、節(jié)能的目的。

1 工程供配電系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的重要性

目前，工程供配電系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的是要在保證工程電力系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的前提下，研究工程供配電設(shè)計(jì)各個(gè)環(huán)節(jié)的需求和特點(diǎn)，對(duì)比不同的物料材質(zhì)和技術(shù)，選出滿足降低使用過程電耗、保證使用過程安全及降低供配電系統(tǒng)投資要求的最優(yōu)技術(shù)和物料，獲得最佳的經(jīng)濟(jì)效益[2]。供配電系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)關(guān)系著工程的直接經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)工程施工建設(shè)投資控制和降低今后工程運(yùn)行消耗具有重要作用，需要在工程設(shè)計(jì)之初引起重視，通過研究制定合理的設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化目的。

2 工程供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則

2.1 符合國(guó)家政策

工程配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要以國(guó)家電力部門制定的規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)則，同時(shí)要遵守安全、環(huán)保及節(jié)能等相關(guān)文件的要求。

2.2 滿足工程發(fā)展要求

工程供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先要考慮滿足工程需求和電能質(zhì)量，保證工程用電正常。其次，即要考慮現(xiàn)在工程規(guī)模對(duì)電力系統(tǒng)的要求，又要考慮工程可能存在的擴(kuò)建等問題，將現(xiàn)狀跟發(fā)展目標(biāo)相結(jié)合，為發(fā)展留有余地[3]。

2.3 保證電力使用、傳輸過程的安全性

工程電力系統(tǒng)建設(shè)的目的是為工程服務(wù)，但歸根結(jié)底都是為人類服務(wù)，所以要保證電力系統(tǒng)的安全性能，避免因設(shè)計(jì)施工問題而在電力傳輸、使用過程中造成安全事故。同時(shí)，要考慮電氣設(shè)備安全，避免因設(shè)備質(zhì)量、性能問題造成電力傳輸使用不暢、能耗高。

2.4 保證投入及運(yùn)行成本

供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要綜合考慮使用設(shè)備元件的性能、價(jià)格以及運(yùn)費(fèi)，做到在保證性能的前提下選用最經(jīng)濟(jì)的元件，節(jié)約設(shè)備投入成本[4]。同時(shí)，要考慮供配電系統(tǒng)運(yùn)行過程中電能的消耗問題，通過研究設(shè)計(jì)出能耗較低的設(shè)計(jì)方案。

2.5 保證方案可行性

工程供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)要充分考慮工程的周邊環(huán)境，考慮施工人員的施工問題及后期維修問題。同時(shí)，要考慮工程區(qū)域供電條件及工程消防、防雷等問題，保證設(shè)計(jì)的安全可行。

3 工程供配電的優(yōu)化設(shè)計(jì)要點(diǎn)探究

3.1 工程高低壓配電系統(tǒng)電壓設(shè)計(jì)

工程高低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)跟企業(yè)性質(zhì)、用電需求、工程用電負(fù)荷的大小、供電距離的遠(yuǎn)近以及設(shè)備電容量等工程遠(yuǎn)景規(guī)劃有關(guān)。所以設(shè)計(jì)前，對(duì)與電壓設(shè)置有關(guān)的地形、設(shè)施設(shè)備及線路等因素進(jìn)行詳細(xì)調(diào)研，將包括電路輸送線路在內(nèi)的每個(gè)項(xiàng)目的用電負(fù)荷總量、設(shè)備總電壓等進(jìn)行計(jì)算，掌握整個(gè)過程中的電壓耗損數(shù)據(jù)，以確定供電電壓數(shù)據(jù)[5]。最后，從多種滿足供電設(shè)備需求的方案中選擇可靠性較高、投資較少的方案。工程項(xiàng)目實(shí)施過程中，一般的低壓供電采用380/220 V的電源供電，特殊情況下酌情提升電壓。

3.2 輸電線路設(shè)計(jì)

輸電線路的設(shè)計(jì)中，要注重考慮路線走向設(shè)計(jì)、材質(zhì)選用兩方面的問題。

首先，輸電線路的走向設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)輸電線路時(shí)盡量做到走直線，避免線路迂回，盡量減少線路的長(zhǎng)度，即通過減少線路用量的方法降低成本投入。一般可采用電纜線路和架空線路。

其次，材質(zhì)選擇方面。輸電線路材質(zhì)選擇時(shí)要選擇電阻小且費(fèi)用消耗低的材質(zhì)作為傳輸材料。同時(shí)，線路橫截面大小對(duì)電路電壓耗損具有影響。需注意，線路橫截面的大小對(duì)電能的損耗不成正比，橫截面過大或者過小都會(huì)增加線路的經(jīng)濟(jì)投入。因此，選擇線路材質(zhì)時(shí)要綜合考慮線路載流量和線路價(jià)格。此外，要考慮材料的性能問題，以扼制電力輸送過程中因電壓不穩(wěn)造成的電流沖擊。要綜合考慮材質(zhì)的性能、價(jià)格及電量耗損等問題，選擇最適合工程線路的材料來承擔(dān)電流輸送功能。

3.3 電力設(shè)備設(shè)計(jì)選擇

電力設(shè)備包括終端用電設(shè)備和電力輸送過程中用到的設(shè)備。根據(jù)實(shí)際需要做好這些設(shè)備的選擇，將大大節(jié)約電耗。

第一，終端設(shè)備設(shè)計(jì)選擇。要根據(jù)工程用電需求、設(shè)備價(jià)格及設(shè)備性能等對(duì)用電設(shè)備進(jìn)行選擇，合理選擇用電設(shè)備。例如，根據(jù)工程設(shè)備需求量選用合適的設(shè)備，避免出現(xiàn)“大材小用”的情況，造成電耗浪費(fèi)和投資成本浪費(fèi)。選用設(shè)備時(shí)，需考慮到設(shè)備的更新?lián)Q代，選用功能較為新進(jìn)的設(shè)備，保證設(shè)備的使用周期[6]。

第二，做好電力輸送過程中的設(shè)備選擇。這些設(shè)備包括變壓器、電動(dòng)機(jī)等。變壓器的選擇要考慮其材料性能、質(zhì)量、回收率、運(yùn)行和成本費(fèi)用及節(jié)能效果等。變壓器首先要能滿足系統(tǒng)使用功能，保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)工作。然后要考慮使用變壓器對(duì)電能的耗損量、使用過程中可能產(chǎn)生的維護(hù)維修費(fèi)用、購買安裝費(fèi)用等，甚至要考慮變壓器淘汰時(shí)被回收利用的可能性，綜合考慮后選擇性價(jià)比最高的變壓器。同時(shí)，可以合理使用異步電動(dòng)機(jī)，調(diào)整工藝流程，改善電氣終端使用設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，從而達(dá)到節(jié)約電耗的目的。電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)中，要設(shè)計(jì)和選用變流裝置，以對(duì)終端設(shè)備的供電電流等進(jìn)行調(diào)整，減少電耗。

3.4 保護(hù)接地裝置及繼電保護(hù)設(shè)計(jì)

工程配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)還包括很多保護(hù)系統(tǒng)的裝置，如保護(hù)接地裝置和繼電保護(hù)裝置。

首先，保護(hù)接地裝置的設(shè)計(jì)。通過接地線實(shí)現(xiàn)連接接地體與總等電位接地排、總等電位接地排與設(shè)備裝置接地部分的連接。設(shè)置配電系統(tǒng)的保護(hù)接地裝置是為了保證在電壓、電流等發(fā)生異常時(shí)，能通過接地裝置達(dá)到轉(zhuǎn)移電流的目的。

其次，繼電保護(hù)包括電流保護(hù)、電壓保護(hù)等多種方式。電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，通過電流、電壓等工程參數(shù)的變化實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的保護(hù)。常見的繼電保護(hù)有線路阻抗減少、母線電壓降低等。設(shè)置保護(hù)接地裝置和設(shè)計(jì)繼電保護(hù)時(shí)，要做到使用備件、減少儀表的成本投入，達(dá)到節(jié)約成本的目的。

3.5 防雷裝置及消防設(shè)施設(shè)計(jì)

防雷裝置及消防設(shè)施設(shè)計(jì)主要出于安全的考慮。防雷措施是工程避雷防雷的關(guān)鍵。防雷裝置主要包括避雷線、避雷針等避雷裝置。考慮到避雷裝置的投資成本，實(shí)踐中電壓小于10 kV的線路以及變配電裝置周圍的建筑物已設(shè)置防雷措施的線路設(shè)備不設(shè)置避雷設(shè)施。為了避免“雷”對(duì)高壓線的沖擊，保護(hù)電氣設(shè)備，需要在主變壓器附近實(shí)現(xiàn)高壓側(cè)裝。與工程供配電有關(guān)的消防設(shè)計(jì)是指供配電設(shè)施設(shè)備符合工程類型的國(guó)家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求。同時(shí)，工程中，火災(zāi)報(bào)警儀等消防設(shè)備設(shè)施的供電回路要求是專門供電，避免出現(xiàn)火災(zāi)后影響消防設(shè)施的使用。

4 結(jié) 論

工程供配電系統(tǒng)包含的環(huán)節(jié)、設(shè)備眾多，具有復(fù)雜性、多樣性的特點(diǎn)，因此工程供配電設(shè)計(jì)可以應(yīng)用考慮的優(yōu)化手段和措施有很多。例如，通過改善功率因數(shù)裝置、注意配變電所選址等達(dá)到降低電耗和投入成本的目的。