工业企业供电系统的设计方法分析
中图分类号：TM72 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）15-0019-01
前言：在经济发展的带动下，我国的工业化进程不断加快，对于电能的需求也呈现出了不断增长的趋势。工业企业供电系统直接关系着企业生产的顺利进行，同时也是保障企业经济效益和生产安全的关键所在，必须结合工业企业生产的实际情况，选择恰当的系统设计方案，保证供电系统的可靠性、安全性和经济性。
1 工业企业供电系统的设计原则
工业企业生产中，对于电力的需求较大，而供电系统本身的质量决定了企业的生产效果。因此，在针对工业企业供电系统进行设计时，必须坚持几个基本的设计原则，一是安全性，在供电系统中，电力的分配和使用都必须将安全问题放在首位，切实保证设备以及人员的安全；二是可靠性，主要是利用可靠性较高的电气设备以及电力产品，确保供电系统运行的稳定性和可靠性；三是高质量，在供电系统设计时，必须确保供电的质量能够满足工业设备对于电压、电流、频率等的要求，保证良好的供电质量；四是经济性，在充分满足上述要求的基础上，尽可能保证供电系统的合理设计，减少系统投资以及运行维护费用，减少不必要的电能消耗。只有遵循上述设计原则，才能够真正满足工业企业生产中对于电力的需求，促进企业生产效益的提高。
2 工业企业供电系统的设计方法
2.1 线缆选择
从供电系统运行的安全性和可靠性方面考虑，应该做好系统线缆的选择工作，立足供电系统的电压等级、载流量、发热条件等，确定导线电缆的机械强度、截面积等参数。一般情况下，对于10kV及以下的高压线路以及所有的低压动力线路，都必须结合负载大小，对截面进行选择，在确定截面后，再去考虑导线的机械强度和电压损耗；而对于部分低压线路，可以按照电损和负载来确定大致的范围，然后依照机械强度和发热条件，确定导线和电缆的最终类型，明确线缆的敷设条件，保证线缆能够满足供电系统安全稳定运行的需求。
2.2 高低压分配
供电系统包括了高压系统和低压系统，在进行高压系统设计前，需要依照负荷情况，对电压等级进行明确，考虑配电室和负荷的分布状况，设计出多套具备可行性的系统方案，经过对比分析，选择可靠性和经济效益相对较高的方案，进行深入的优化，确保供电系统的设计能够真正满足用电需求。而对于低压系统，可以采用TN-C-S的系统架构，待进入厂房后，根据设备的分布，选择树干式、放射式或者混合式供电。
2.3 负荷分级
在供电系统设计环节，必须针对工业企业内部的用电需求，进行负荷分级。通常可以根据电力负荷事故可能产生的经济、社会影响，将负荷等级划分为1-3级，事故可能引发的损失和影响越大，则对于供电系统的要求也就越高。1级负荷是要求最为严格，必须配备双电源，确保在电源出现故障时能够自动投切，避免供电的中断，同时还需要配备相应的应急电源，即使其中一个电源回路故障对另一个电源回路造成了影响，也能够通过应急电源保证稳定供电；2级负荷的要求主要是在线路出现故障时，可以避免出现供电中断问题，或者将断电的时间压缩到最短；3级负荷的要求最低，只需要保证设备的正常供电即可。不仅如此，在一些特殊的工业企业，如煤炭企业、冶金企业等，对于电能的需求量巨大，必须结合不同的设备和工艺，进行费用的计算，以电价区分负荷，方便后期的分类管理。
2.4 变配电室
变配电室的位置应该尽可能靠近负荷中心，将供电半径控制在250mm？以内，最大不能超过300mm？，减少电能在传输过程中的损耗。如果资金和技术条件允许，应该在变配电室设置综合自动化系统，集成测量、通信、控制和保护等功能，实现数据的采集、传输和存储，保证系统运行安全。如果工业厂房对于供电质量要求较高，则可以在变配电室设置远程监控平台，实现对供电系统的远程控制，提升供电系统的信息化和综合自动化水平，尽可能减少和消除电力安全事故。
2.5 保护接地
保护接地是确保电力系统安全稳定运行的重要措施，也是必须重视的内容。一般情况下，可以直接将保护接地装置连接在埋设在大地中的各种金属构件或者钢筋混凝土基础上，可以在保证良好接地效果的同时，减少成本投入。不过，在现代工业企业中，存在着大量的电气设备，必须设置相对完善的保护接地系统，确保系统的接地电阻不超过4Ω。对于一些比较精密的仪器设备，从其性能和精准度等方面分析，接地电阻应该在3Ω以下，零地电压不超过4V。
2.6 功率因数改善
供电系统设计中，需要首先以负荷对配电室的功率因数进行计算，然后结合设计手册的相关要求，计算需要补偿的无功功率。如果工业企业中设置有大型同步电机，则可以通过控制电机励磁电流的方法，对功率因数进行改善。在实际操作中，需要结合设计手册，对电容器组和电源模块进行合理选择，提升相应的功率因数，而在高压系统中，可以引入SVG动态无功补偿技术。另外，需要结合实际负载，通过串联电抗器、提高脉冲数等方式，对存在大容量变频电器的供电系统的谐波进行治理。
2.7 防雷装置
雷电对于供电系统的危害是非常巨大的，因此在工业企业供电系统设计时，必须做好防雷设计，配备完善的防雷装置，如避雷线、避雷网等，保证供电系统的运行安全。考虑到防雷装置的成本问题，通常只在一些重要线路以及35kV以上的架空线路中进行布设。同时，为了确保良好的防雷效果，应该在线路杆塔上设置避雷针，对于已经具备防雷措施的建筑，可以根据实际情况选择是否进行防雷措施的重复设计。为了保护供电系统中的一些关键设备，如主变等，需要在高压侧装设相应的浪涌保护器，这种保护设备可以用于额定电压220-380V，交流50/60Hz的供电系统或者通信系统，可以针对直击雷、侵入雷或者瞬时过压等进行防护，具有多种不同的保护模式，能够满足工业领域的电涌保护需求。对于设置在户外的变压器设备，可以在高压馈出柜中，设置氧化锌避雷器，减小雷电造成的影响。
3 结语
总而言之，工业企业供电系统的设计是一项非常繁琐的工作，涉及的内容众多，要求也相对较高，对于设计人员而言，必须立足工业企业的具体情况，做好负荷分析，不断总结经验，应用新的技术和设备，对配电系统的设计效果进行持续改进，保证系统设计的合理性、可靠性、安全性和经济性，满足工业企业生产对于电力的需求。
